De principio a fin:los fundamentos de la medición de superficies

Cuando un ingeniero incluye una especificación de acabado superficial en una impresión, la intención no suele ser solo hacer que la pieza se vea bien. El acabado de la superficie afecta la forma en que una pieza encajará, se desgastará, reflejará la luz, transmitirá calor, distribuirá la lubricación y aceptará recubrimientos. El acabado debe estar determinado por la función de la pieza:desea una superficie que cumpla con los requisitos de ingeniería de la aplicación, sin perder tiempo y esfuerzo en un acabado de mayor calidad de la necesaria. (De hecho, muchas aplicaciones funcionan mejor con una cierta cantidad de "textura", y un acabado demasiado fino puede ser tan malo como demasiado grueso).

Hace treinta años, cuando la mayoría de las tolerancias dimensionales se medían en milésimas de pulgada, la diferencia de unas pocas millonésimas en el acabado superficial a menudo era irrelevante. Ahora que las tolerancias de "décimas" o incluso decenas de millonésimas son comunes, las variaciones en el acabado de la superficie representan un porcentaje considerable del presupuesto total de errores.

Tenga en cuenta el siguiente ejemplo:

La altura máxima de pico a valle en una superficie suele ser cuatro o cinco veces mayor que el acabado superficial promedio, medido por el método Ra. Una parte con un valor Ra de 16 μ”, por lo tanto, probablemente tenga una altura de pico a valle de 64 μ” o mayor. Si intenta cumplir con una especificación dimensional de 0,0001", el acabado de 16 μ" representa más de la mitad de la tolerancia permitida.

El acabado superficial, también conocido como perfil, se compone de dos componentes:ondulación y rugosidad. La ondulación, o variación de longitud de onda más larga, es causada por influencias de tipo macro, como cojinetes de husillo desgastados o vibraciones de otros equipos en el taller. La rugosidad, el patrón de longitud de onda corta de las marcas de herramientas de rectificado, fresado u otros procesos de mecanizado, está influenciada por la condición y la calidad de las herramientas. Ambos pueden verse influenciados por la elección del operador de velocidad de avance y profundidad de corte.

Aunque las almohadillas para raspar las uñas pueden proporcionar una guía útil para el acabado, no pueden cumplir con los requisitos modernos de documentación y trazabilidad. De ahí la creciente importancia de los calibres de acabado superficial. Hay dos variedades básicas:tipo patín o sistemas de promediación; y skidless, o sistemas de perfilado. Los medidores deslizantes tienen un conjunto de sonda con bisagras, con la sonda montada junto a un patín relativamente ancho que también hace contacto con la pieza de trabajo. El patín tiende a filtrar la ondulación, por lo que la sonda mide solo variaciones de longitud de onda corta. Un medidor con patín tiene un dial o una pantalla LCD para mostrar la medición como un solo valor numérico.

Los medidores sin patines incorporan una superficie interna lisa y plana como referencia, por lo que la sonda puede responder tanto a la ondulación como a la aspereza. Para permitir el análisis separado de las variaciones de longitud de onda larga y corta, los medidores de perfiles generalmente generan un gráfico (en papel o en una pantalla de computadora) en lugar de un solo resultado numérico.

Cada aplicación reacciona de manera diferente a las diferentes combinaciones de rugosidad y ondulación, y la industria ha respondido creando más de 100 fórmulas diferentes con las que calcular los parámetros de acabado superficial a partir de los mismos datos de medición. Muchos de estos son muy específicos de la aplicación, y la mayoría de los talleres pueden limitar sus mediciones a una media docena de parámetros. En casi todos los casos, las medidas se presentan en unidades de micropulgadas o micras. Ra es el parámetro más utilizado porque proporciona un promedio aritmético de las irregularidades de la superficie medidas a partir de una línea media que se encuentra entre los puntos más alto y más bajo en una longitud de corte determinada. Una variante un poco más sofisticada, Rq, utiliza un cálculo de raíz cuadrática media para encontrar la rugosidad promedio geométrica, un promedio promediado, por así decirlo.

Ambos, sin embargo, tienden a minimizar la influencia de las anomalías superficiales como rebabas o rayones. Si dichos factores son críticos para la aplicación, Rmax, Ry, Rt y Rtm calculan la rugosidad en función de la altura máxima de pico a valle. También es útil Rz, el parámetro de "diez puntos de altura", que calcula el promedio de diez diferencias máximas de pico a valle dentro del rango de muestreo.

Si el acabado de la superficie se menciona en un dibujo pero no se especifica lo contrario, es una práctica estándar asumir Ra. Pero ningún parámetro único es mejor para todos los tipos de piezas, y muchas aplicaciones funcionan mejor usando dos o más parámetros:por ejemplo, Ra (rugosidad promedio) en combinación con Rmax (rugosidad máxima) puede proporcionar una buena idea general de la parte. y alertar al control de calidad sobre la presencia de anomalías superficiales potencialmente dañinas.

El acabado superficial no es simplemente un desafío a cumplir:también representa una oportunidad. En algunos casos, si puede mantener un buen control sobre el acabado de la superficie, es posible que pueda reducir la precisión de manera segura en otras áreas.

Aparecido anteriormente en la revista Quality.