Entendiendo el Acabado Superficial: Unidades, Símbolos y Gráficos Prácticos

¿Qué es el Acabado Superficial?

El acabado superficial, también conocido como textura superficial o topografía superficial, es la naturaleza de una superficie definida por tres características: dirección de la textura (lay), rugosidad superficial y ondulación (waviness). Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie desde el ideal perfectamente plano (un plano verdadero).

La textura superficial es uno de los factores importantes que controlan la fricción y la formación de capa de transferencia durante el deslizamiento. Se han hecho esfuerzos considerables para estudiar la influencia de la textura superficial en la fricción y el desgaste durante condiciones de deslizamiento.

Las texturas superficiales pueden ser isotrópicas o anisotrópicas. A veces, se pueden observar fenómenos de fricción stick-slip durante el deslizamiento, dependiendo de la textura superficial.

Cada proceso de fabricación produce una textura superficial. El proceso generalmente se optimiza para asegurar que la textura resultante sea utilizable. Si es necesario, se agregará un proceso adicional para modificar la textura inicial.

Este último proceso puede ser rectificado (corte abrasivo), pulido, lapeado, chorro abrasivo, brunido, electroerosión (EDM), fresado, litografía, grabado industrial/fresado químico, texturizado láser u otros procesos.

Definición de Acabado Superficial

El acabado superficial, también conocido como textura superficial o topografía superficial, es la naturaleza de una superficie definida por las tres características de dirección de la textura, rugosidad superficial y ondulación. Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie desde el ideal perfectamente plano (un plano verdadero).

El Acabado Superficial es una medida de la textura general de una superficie caracterizada por la dirección de la textura, la rugosidad superficial y la ondulación de la superficie. El Acabado Superficial cuando se pretende incluir las tres características a menudo se llama Textura Superficial para evitar confusión, ya que los mecanizados a menudo se refieren a la Rugosidad Superficial como Acabado Superficial. Otro término, análogo a Textura Superficial, es Topología Superficial.

Este diagrama da una idea de cómo pensar en la relación de Ondulación, Dirección de Textura y Rugosidad:

Dirección de la Textura (Lay)

La dirección de la textura es el término usado para describir el patrón dominante en una superficie y la orientación de ese patrón. La dirección de la textura generalmente se produce por el proceso de fabricación y puede ser paralela, perpendicular, circular, entrecruzada, radial, multidireccional o isotrópica (no direccional). Discutiremos los símbolos e interpretación de la dirección de la textura en la sección de Símbolos a continuación.

Ondulación (Waviness)

La ondulación es el término usado para las variaciones de acabado superficial más ampliamente espaciadas. Estas imperfecciones periódicas en la superficie son más grandes que la longitud de muestreo de rugosidad pero lo suficientemente pequeñas, cortas y regulares para que no se consideren defectos de planicidad.

Causas comunes de ondulación superficial incluyen deformación por calentamiento y enfriamiento y defectos de mecanizado por vibración o deflexión.

La ondulación se mide sobre una longitud de evaluación, y se genera un perfil de ondulación para esa longitud. El perfil de ondulación no incluye irregularidades en la superficie debido a rugosidad, planicidad o variaciones de forma.

El espaciado de ondulación (Wsm) es el espaciado pico a pico de las ondas, mientras que la altura de la onda se define por la ondulación promedio (Wa) u ondulación total (Wt) parámetros.

Los requisitos de ondulación son menos comunes que los de rugosidad, pero pueden ser importantes para ciertas piezas, como carreras de cojinetes o superficies de sellado.

Rugosidad Superficial

La rugosidad superficial, frecuentemente abreviada como rugosidad, se refiere a pequeñas irregularidades en la geometría superficial. La rugosidad es el aspecto más comúnmente especificado, medido y calculado del acabado superficial, y muchas personas usan el término "Acabado Superficial" para solo describir rugosidad.

Símbolos de Acabado Superficial

El símbolo básico de acabado superficial es una marca de verificación con el punto apoyado en la superficie a especificar. Variaciones de este símbolo proporcionan instrucciones adicionales como se describe en la tabla a continuación.

Unidades de Acabado Superficial

Ra – Rugosidad Promedio

Ra también se conoce como Promedio Aritmético (AA) o Promedio de Línea Central (CLA). Es la rugosidad promedio en el área entre el perfil de rugosidad y su línea media. Gráficamente, Ra es el área entre el perfil de rugosidad y su línea central dividido por la longitud de evaluación. La longitud de evaluación es normalmente cinco longitudes de muestra donde cada longitud de muestra es igual a una longitud de corte.

Ra es, con mucho, el parámetro de Acabado Superficial más comúnmente usado. Una razón por la que es tan común es que es bastante fácil tomar el valor absoluto de una señal e integrar la señal usando electrónica analógica, por lo que Ra podía medirse con instrumentos que no contienen circuitos digitales.

Ra, aunque común, no es suficiente para caracterizar completamente la rugosidad de una superficie. Dependiendo de la aplicación, superficies con el mismo Ra pueden comportarse de manera bastante diferente. Aquí hay 4 superficies con el mismo Ra y formas bastante diferentes.

Para distinguir estas diferencias, se necesitan más parámetros.

Rmax – Distancia vertical del pico más alto al valle más bajo

Rmax es particularmente sensible a anomalías como rayones y rebabas que pueden no ser obvias en medidas como Ra que dependen de promedios.

Rz – Preferido por muchos Europeos

Rz a menudo se prefiere a Ra en Europa y particularmente en Alemania. En lugar de medir desde la línea central como Ra, Rz mide el promedio de las 5 diferencias más grandes de pico a valle dentro de cinco longitudes de muestreo. Mientras Ra es relativamente insensible a algunos extremos, Rz es bastante sensible ya que está diseñado para medir los extremos.

Gráfico de Acabado Superficial

Conclusiones Clave

• El Acabado Superficial consiste en ondulación, dirección de textura y rugosidad, pero es común que solo la rugosidad se especifique en dibujos técnicos.
• Ra es rugosidad promedio, y subestima las variaciones de altura superficial.
• Rz es profundidad de rugosidad media, y aproxima el tamaño de las variaciones de altura superficial más severas.
• Ra < Rz en la mayoría de los casos. Conversión general: 7,2 x Ra = Rz (solo estimación aproximada)
• Es importante saber si la rugosidad se especifica en unidades SI (micrómetros) o unidades inglesas (micro-pulgadas).
• Las superficies más lisas son más costosas porque se requieren más procesos de fabricación. Por lo tanto, el acabado aceptable más rugoso debe especificarse para minimizar costos.