¿Por qué utilizar una tabla de acabado superficial?

Una herramienta de referencia para las características de acabado de superficies metálicas

Una tabla de acabado de superficies metálicas es un material de referencia que en Metal Cutting a veces usamos internamente como parte de nuestro proceso de control de calidad. (Puede leer más sobre nuestras medidas de calidad en la página Compromiso de calidad de nuestro sitio web).

Por lo general, estos gráficos brindan pautas sobre la medición de acabados superficiales estándar, como:

• Los diferentes parámetros utilizados
• La rugosidad típica según diferentes métodos de procesamiento
• La conversión de una unidad como micropulgadas (µin) a micras (o micrómetros, µm)

¿Qué son los acabados superficiales estándar?

Un acabado de superficie se describe generalmente como una medida de la textura de una superficie. Se caracteriza por la disposición (o dirección) del patrón de la superficie, su rugosidad y su ondulación. Acabados superficiales estándar incluyen las características que se utilizan con frecuencia en referencia a los acabados de mecanizado que se consiguen con los diferentes métodos de producción.

¿Qué encontrará exactamente si busca en la web una "tabla de acabado superficial" y cómo se relaciona con los acabados superficiales estándar en piezas metálicas? Echemos un vistazo más de cerca.

Ra y otras unidades de acabado superficial

Un tipo de tabla de acabado de superficies metálicas podría describir parámetros de acabado de superficies — es decir, las diferentes unidades de medida y los cálculos aritméticos utilizados para describir el acabado superficial. Un gráfico de acabado superficial como este podría incluir los siguientes parámetros:

• El parámetro más utilizado es promedio de rugosidad (Ra) . Este es un cálculo de la longitud promedio entre todos los picos y valles (o la altura promedio) desde la línea media de la superficie. Debido a que neutraliza los puntos significativamente alejados, Ra no es sensible a los picos y muescas ocasionales.
• La rugosidad cuadrática media (RMS) es similar a Ra pero generalmente se considera una aproximación y, por lo tanto, menos precisa que Ra. RMS se calcula usando un algoritmo que encuentra la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados de los valores. Básicamente, RMS convierte el perfil de la superficie en una onda sinusoidal y mide la desviación promedio de la curva desde la línea media.
• Profundidad máxima de rugosidad (Rmax) mide la distancia vertical desde el pico más alto hasta el valle más bajo dentro de las longitudes de muestreo y selecciona el mayor de los valores medidos. Como método altamente sensible para estimar el acabado de la superficie, Rmax es vulnerable a rebabas o rayones que conducen a una lectura más alta, lo que indica una superficie más rugosa con respecto a la superficie general.
• La rugosidad media (Rz) se calcula promediando la altura de los cinco picos más altos y las profundidades de los cinco valles más bajos. Debido a que solo observa los extremos, Rz produce valores que tienden a ser altos y pueden no ser un reflejo exacto del acabado superficial promedio.

En Metal Cutting, normalmente realizamos pruebas de Ra, y es lo que pide la mayoría de nuestros clientes. Aunque Ra y RMS a veces se usan indistintamente porque un factor de conversión aproximado es RMS =Ra x 1,11 , alentamos a los clientes a usar Ra. Se considera más preciso y tiene una amplia aceptación en la industria.

Gráficos de rugosidad de la superficie

Otro tipo de gráfico de acabado de superficies metálicas podría mostrar el rango promedio de valores de rugosidad de la superficie que se puede lograr utilizando diferentes tipos de procesos de fabricación. Es útil saber esto porque los acabados superficiales pueden variar mucho según el proceso de mecanizado utilizado para producirlos.

Decidir entre diferentes métodos de corte es un paso importante si tener una superficie particular en sus piezas metálicas terminadas es fundamental para el éxito de su aplicación. Además, lograr un acabado de superficie en particular puede requerir el uso de más de un proceso.

Cada proceso de corte de metal tiene sus propias características (lo que los maquinistas llaman "marcas testigo"). Se pueden variar hasta cierto punto y con ciertas limitaciones, de nuevo dependiendo del proceso.

Por ejemplo, donde hay un piso sobre qué tan suave puede ser una superficie mecanizada, puede usar el pulido para lograr una superficie muy suave. O puede utilizar el esmerilado para crear un borde afilado o un acabado brillante.

Puede buscar tablas de rugosidad superficial que comparen los acabados superficiales estándar para varios métodos de corte de metales, como corte abrasivo, EDM o rectificado de superficies, así como fresado, torneado, lapeado o pulido. Tenga en cuenta que con la medición del acabado superficial, cuanto más bajo es el número, más suave (o menos áspera) es la superficie.

Conversiones de unidades de rugosidad superficial

Otro tipo de tabla de acabado de superficies metálicas podría mostrar las conversiones entre diferentes unidades para grados de rugosidad superficial específicos. Por ejemplo, el gráfico que se muestra aquí proporciona las conversiones entre Ra y RMS, tanto en sistemas de medición estándar como métricos (es decir, en micropulgadas y micras/micrómetros):

Tenga en cuenta que las conversiones de rugosidad superficial son aproximadas. Esto se debe a que Ra y RMS miden cosas diferentes y solo se pueden convertir con un perfil de onda sinusoidal, o cuando los picos y valles son perfectamente iguales en toda la superficie, lo que rara vez es el caso en entornos del mundo real.

Herramientas para comparar visualmente los acabados superficiales

Alguien que está buscando en la web un gráfico que muestre acabados de superficie estándar podría estar buscando una imagen que muestre cómo debería verse una superficie en particular, digamos, una con una rugosidad de 63 µin Ra.

Aquí es donde entra en juego otra útil herramienta de referencia:comparadores de acabado de superficie , también llamadas placas de comparación de rugosidad superficial .

Los comparadores de acabado superficial son herramientas de inspección que ofrecen una alternativa a probar mecánicamente cada pieza y obtener una medición real de su Ra. Las pruebas mecánicas generalmente implican el uso de uno de dos métodos:

• Un perfilómetro de rugosidad de la superficie de contacto, que monta una sonda a lo largo de la superficie de la pieza para leerla, y que puede rayar o alterar la superficie de la pieza
• Una herramienta no destructiva y sin contacto que utiliza interferometría u otra metrología óptica 3D para medir sin tocar la superficie de la pieza

Sin embargo, en lugar de estas herramientas mecánicas, puede mirar una placa de comparación que muestra cómo se ve un Ra de 63 µin (o 32 µin, 16 µin, 8 µin, etc.) en comparación con la pieza que está inspeccionando.

El uso de comparadores de acabado superficial es una forma rápida y fácil de discernir si una pieza cumple con las especificaciones mirándola en lugar de medir físicamente el perfil de la superficie.

Diferentes tipos de comparadores

Así como existen diferentes rangos de acabado superficial promedio para diferentes procesos de corte de metal, también existen diferentes placas de comparación para diferentes procesos.

Esto se debe a que, por ejemplo, una pieza cortada por electroerosión tendrá la apariencia de pequeños "hoyos" en la superficie del corte final, mientras que un método abrasivo producirá lo que parecen líneas muy finas, ligeramente arqueadas en la superficie del corte final. Incluso el mismo valor de Ra puede verse muy diferente según el proceso de corte utilizado.

Por lo tanto, es importante asegurarse de estar mirando la placa de comparación para el proceso correcto.

Limitaciones de los comparadores

Además, cuando se llega a requisitos de acabado de superficie mucho más bajos (más suaves), como 2 µin o 1 µin Ra, las placas de comparación no son útiles. Esto se debe a que, a menos que estén bajo un gran aumento, las diferencias entre 2 µin y 1 µin Ra (o menos) no serán evidentes.

Si su aplicación particular tiene un rango crítico, por ejemplo, cada pieza debe tener entre 10 µin Ra y 25 µin Ra, es posible que las placas de comparación tampoco sean la mejor opción. En estos casos, puede ser necesario probar mecánicamente las piezas para garantizar que su acabado superficial esté dentro del rango especificado.

Exigentes estándares de acabado de superficie

Aquí en Metal Cutting, los acabados superficiales con los que tratamos con mayor frecuencia son el corte final de piezas metálicas pequeñas de precisión y la superficie del cuerpo a lo largo del diámetro de tubos y varillas.

Es importante recordar que si hay una imperfección, abolladura o rayón en alguna parte de una pieza, es posible que no se incluya en la medida del acabado superficial total de la pieza. Sin embargo, tenemos mucho cuidado de minimizar este tipo de defectos en el acabado de la superficie y, en la medida en que el acabado de la superficie sea crítico para el producto, podemos inspeccionar cualquier defecto según sea necesario.

Resultados típicos para cortes finales

Nuestro método de corte abrasivo produce de forma conservadora un corte final de 32 o 63 µin Ra o mejor, según el disco utilizado. (Recuerde, cuanto más bajo sea el número, más suave será la superficie, por lo que "o mejor" significa "o más bajo".) Decimos de forma conservadora y comenzamos con un valor Ra alto porque los diferentes tipos de metales juegan un papel crucial en lo que se puede lograr.

Con una pieza lapeada, la superficie del corte final que logramos es normalmente de 16 µin Ra o mejor. Y nuestros mejores resultados son cuando pulimos mecánicamente las piezas para obtener cortes finales tan suaves como 1 µin Ra o incluso más suaves.

Resultados típicos para superficies corporales

Si el requisito de un cliente es diferente a la superficie "tal como está dibujada" de la materia prima, Metal Cutting puede rectificar el material para lograr los resultados deseados para las superficies de diámetro de una pieza (o el cuerpo de la pieza). Por lo general, logramos de 8 a 16 µin Ra a través de la molienda, pero de 2 a 4 µin Ra es posible en ciertas circunstancias.

Cuando giramos para desbarbar, un beneficio adicional es que puede crear una acción de pulido que produce una superficie aún más suave de 8 µin Ra o mejor. A partir de ahí, podemos usar técnicas de pulido mecánico para reducir el acabado de la superficie del cuerpo a menos de 1 µin Ra.

Si se requiere una superficie más rugosa, podemos usar chorro de arena o esmerilado para desarrollar intencionalmente una superficie muy rugosa, posiblemente superior a 100 µin Ra.

(Lea más sobre cómo cumplimos con los requisitos de acabado superficial Ra de las piezas metálicas pequeñas).

Cómo satisfacer sus necesidades de acabado superficial metálico

Como puede ver en los diferentes tipos de tablas de acabados de superficies metálicas, hay varias opciones de acabados superficiales y diferentes formas de ver la rugosidad de la superficie.

Afortunadamente, con una selección de procesos de corte de metal y las diversas técnicas de acabado que se pueden utilizar, el socio adecuado puede producir piezas de metal que satisfagan sus requisitos de acabado superficial, así como sus otras necesidades de dimensiones críticas.

Para obtener más información, consulte nuestro video Cómo evitar problemas de acabado superficial de última hora.