Rugosidade

Prof. Hélio Padilha

Rugosidade

As superfícies de peças apresentam irregularidades

quando observadas em detalhes. Estas irregularidades

são provocadas por sulcos ou marcas deixadas pela

ferramenta que atuou sobre a superfície da peça.

A importância do estudo do acabamento superficial

aumenta na medida em que cresce a precisão de

ajuste entre as peças a serem acopladas, onde

somente a precisão dimensional, de forma e de

posição não é suficiente para garantir a

funcionabilidade do par acoplado.

Rugosidade

O acabamento superficial é fundamental onde

houver desgaste, atrito, corrosão, aparência,

resistência à fadiga, transmissão de calor,

propriedades óticas, escoamento de fluidos e

superfícies de medição (blocos-padrão, micrômetros,

paquímetros, etc.). O acabamento superficial é

medido através da rugosidade superficial, a qual é expresso em mícrons (mm).

No Brasil, os conceitos de rugosidade superficial são

definidos pela norma ABNT NBR 6405-1985.

Erros geométricos

Na análise dos desvios da superfície real em

relação à superfície geométrica (ideal, de

projeto), pode-se distinguir os seguintes erros:

◦ Erros macro-geométricos ou erros de forma:

Podem ser medidos com instrumentos de

medição convencionais (relógio comparador).

◦ Erros micro-geométricos: Podem ser medidos

somente com instrumentos especiais tais como

rugosímetros, perfilógrafos. Estes instrumentos

podem ser óticos, a laser ou eletromecânicos.

Rugosímetro eletromecânico

Rugosidade e ondulações

As superfícies reais distinguem-se das superfícies geométricas (teóricas ou ideais) através dos erros de forma, sejam eles macro ou micro-geométricos.

Quando se mede a rugosidade, o instrumento mostrará o perfil da peça composto da rugosidade e da ondulação.

◦ Ondulações ou textura secundária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento bem maior que sua amplitude. A freqüência destas ondas é pequena.

◦ Rugosidade superficial ou textura primária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento semelhantes à sua amplitude. A freqüência destas ondas são bastantes elevadas.

Rugosidade e ondulações

Os rugosímetros utilizam filtros passa-alta: somente freqüências

maiores que um valor pré-determinado são analisadas. Esta

freqüência pré-determinada é chamada de "cut-off". Sinais com

freqüências inferiores à freqüência de "cut-off"são eliminados.

Sistema de medição de rugosidade

Existem basicamente dois sistemas de medição de rugosidade:

◦ O sistema da linha média M e

◦ O sistema da envolvente E.

O sistema da linha média é o mais utilizado. A norma ABNT NBR 6405-1985 adota no Brasil o sistema M. Além do Brasil, os EUA, Inglaterra, Japão e Rússia adotam o sistema M. A Alemanha e Itália adotam o sistema E. A França adota ambos os sistemas.

Sistema da linha média - M No sistema da linha Média, ou sistema M, todas as grandezas

são definidas a partir de uma linha de referência, a linha média.

Linha Média: É definida como uma linha disposta paralelamente à direção geral do perfil, dentro do percurso de medição, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendida entre ela e o perfil efetivo seja igual à soma das áreas inferiores. A1+A2 = A3.

Percursos de medição

Durante o processo de medição da rugosidade, o rugosímetro

apalpa a superfície a ser medida. Pode-se definir vários

percursos e/ou comprimentos neste processo de medição .

Parâmetros de avaliação de

rugosidade Rugosidade Média (Ra): É a média aritmética dos valores

absolutos das ordenadas dos afastamentos dos pontos do perfil

de rugosidade, em relação à linha média, dentro do percurso de

medição lm.

Ra na Inglaterra ⇒ CLA: Center Line Average;

Ra nos EUA ⇒AA: Aritmetical Average. Ambas em μin.

Parâmetros de avaliação de rugosidade Rugosidade Média (Rz): É a média aritmética dos 5 valores da

rugosidade parcial Zi. A rugosidade parcial Zi é definida como a

soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maiores

afastamentos (acima e abaixo da linha média) existentes dentro de

um comprimento de amostragem le. Graficamente, este valor

representa a altura entre os pontos máximo e mínimo do perfil,

dentro do comprimento de amostragem le.

Rugosidade máxima (Rmáx): É o maior valor das rugosidades

parciais Zi, que se apresenta no percurso de medição lm.

A norma DIN 4762 (de 1984) indica um parâmetro semelhante

ao Rmáx para medição de rugosidade superficial na Alemanha e

é designada por Ry. Ry é a máxima distância pico-vale, dentro

do comprimento de avaliação.

Parâmetros de avaliação de rugosidade

Seleção do parâmetro de rugosidade

A norma ABNT recomenda o uso do parâmetro

Ra;

A escolha de um ou outro parâmetro para

caracterizar a rugosidade de uma peça deve ser

adaptada à sua função:

◦ Peças de vedação: É mais lógico o uso de Rmáx.

Pontos isolados individuais podem provocar

permeabilidade com o uso de Ra, já que este último

parâmetro indica um valor médio da rugosidade.

◦ Superfície porosa: É mais conveniente o uso de Ra ou

Rq.

Vantagens do parâmetro Ra

É o parâmetro de medição mais utilizado em todo o

mundo e aplicável à maioria dos processos de

fabricação

Os riscos superficiais inerentes ao processo, não

alteram substancialmente o seu valor.

Para a maioria das superfícies o valor da rugosidade

neste parâmetro está de acordo com a curva de

Gauss que caracteriza a distribuição de amplitude.

Desvantagens do parâmetro Ra O valor de Ra em um percurso de amostragem representa

a média da rugosidade, por isso, se um pico ou vale não

típico aparecer na superfície, o valor da média não sofrerá

grande alteração, ocultando tal defeito.

O valor de Ra não define a forma das irregularidades do

perfil, dessa forma poderemos ter um mesmo valor de Ra

para superfícies originadas por processos de usinagem

diferentes.

Nenhuma distinção é feita ente picos e vales.

Para alguns processos de fabricação onde há uma

freqüência muito alta de vales ou picos, como é o caso dos

sinterizados, o parâmetro não é adequado, já que a

distorção provocada pelo filtro eleva o erro até níveis

inaceitáveis.

Exemplos de aplicaçãoValor de Ra

(µm)Exemplos de Aplicação

Ra = 0,01 Blocos padrão, réguas triangulares de alta precisão

Ra = 0,02Aparelhos de precisão, superfícies de medida em

micrômetros e calibres de precisão

Ra =0,04Agulhas de rolamentos, super acabamento da camisa

de bloco de motor

Ra = 0,08Agulhas de rolamentos de grandes dimensões, colos

de virabrequim

Ra = 0,2Mancais de bronze, náilon, etc., cones de cubos

sincronizadores de caixas de câmbio de automóveis

Ra = 1,5Assentos de rolamentos em eixos com carga pequena,

eixos e furos para engrenagens e cabeças de pistão

Ra = 2Superfícies usinadas em geral, eixos, chavetas de

precisão, alojamentos de rolamentos

Ra = 3Superfícies usinadas em geral, superfícies de

referência, de apoio, etc.

Determinação do “cut-off ”

Existem duas situações diferentes na

seleção do valor de cut-off necessário

para efetuar uma medição de rugosidade:

Quando o perfil da peça é periódico e

quando é aperiódico.

Para perfil periódico

Quando o perfil é periódico o valor de cut-off

depende da distância entre os sulcos deixados pelo

avanço da ferramenta no processo de usinagem.

Para perfil aperiódico

Quando o perfil é aperiódico o valor de cut-off tem relação com o grau de rugosidade média Ra a ser avaliado. Estes perfis são normalmente resultantes de esmerilhamento, retificação, fresagens de contorno e frontal sem inclinação, alargamento, deformação, etc.

Simbologia e indicação

A Norma ABNT - NBR 8404 fixa os símbolos e indicações complementares para a identificação do estado de superfície em desenhos técnicos.

Classes de rugosidade

Simbologia e indicação

Simbologia e indicação Cada uma das indicações do estado de superfície é disposta

em relação ao símbolo.

◦ a = valor da rugosidade Ra, em mm, ou classe de rugosidade N1 até N12

◦ b = método de fabricação, tratamento ou revestimento

◦ c = comprimento de amostra, em milímetro (cut off)

◦ d = direção de estrias

◦ e = sobremetal para usinagem, em milímetro

◦ f = outros parâmetros de rugosidade (entre parênteses)

Simbologia e indicação

Simbologia e indicação

Exemplos