El Papel Esencial de las Tablas de Acabado Superficial en la Calidad del Corte Metálico

Una Herramienta de Referencia para Características de Acabado Superficial Metálico

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

Típicamente estas tablas proporcionan directrices sobre la medición de acabados superficiales estándar, tales como:

• Los diferentes parámetros usados
• 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 superficial se describe generalmente como una medida de la textura de una superficie. Se caracteriza por la orientación (o dirección) del patrón superficial, su rugosidad y su ondulación. Los acabados superficiales estándar incluyen las características que se usan frecuentemente en referencia a los acabados de mecanizado logrados usando 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 superficial metálico podría describir los parámetros de acabado superficial —es decir, las diferentes unidades de medida y los cálculos aritméticos usados para describir el acabado superficial. Una tabla de acabado superficial como esta podría incluir los siguientes parámetros:

• El parámetro más comúnmente usado es la Rugosidad Promedio (Ra). Este es un cálculo de la longitud promedio entre todas las crestas y valles (o la altura promedio) desde la línea media de la superficie. Como neutraliza cualquier punto atípico significativamente, Ra no es sensible a picos y surcos ocasionales.
• La Rugosidad Cuadrática Media (RMS) es similar a Ra pero generalmente considerada una aproximación y, por 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 superficial en una onda seno y mide la desviación promedio de la curva desde la línea media.
• La Profundidad Máxima de Rugosidad (Rmax) mide la distancia vertical desde la cresta más alta al valle más bajo dentro de las longitudes de muestreo y selecciona la mayor de los valores medidos. Como método altamente sensible de estimar acabado superficial, Rmax es vulnerable a rebabas o rayones que llevan a una lectura más alta, indicando una superficie más rugosa respecto a la superficie general.
• La Rugosidad Media (Rz) se calcula promediando la altura de las cinco crestas más altas y las profundidades de los cinco valles más bajos. Como mira solo los extremos, Rz produce valores que tienden a ser altos y pueden no ser un reflejo preciso del acabado superficial promedio.

En Metal Cutting, típicamente probamos para Ra, y es lo que la mayoría de nuestros clientes piden. Aunque Ra y RMS a veces se usan intercambiablemente porque un factor de conversión aproximado es RMS = Ra x 1,11, animamos a los clientes a usar Ra. Se considera más preciso y es ampliamente aceptado en la industria.

Tablas de Rugosidad Superficial

Otro tipo de tabla de acabado superficial metálico podría mostrar el rango promedio de valores de rugosidad superficial que pueden lograrse usando diferentes tipos de procesos de fabricación. Esto es útil de saber porque los acabados superficiales pueden variar enormemente dependiendo del proceso de mecanizado usado para producirlos.

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

Cada proceso de corte metálico tiene sus propias características (lo que los mecanizadores llaman "marcas de testigo"). Pueden variarse en cierto grado y con ciertas limitaciones, de nuevo dependiendo del proceso.

Por ejemplo, donde hay un suelo en qué tan suave puede ser una superficie mecanizada, puede usar pulido para lograr una superficie altamente lisa. O podría usar rectificado para crear un filo agudo o acabado brillante.

Puede buscar tablas de rugosidad superficial que comparen los acabados superficiales estándar para varios métodos de corte metálico, como corte abrasivo, EDM o rectificado de superficies, así como fresado, torneado, lapado o pulido. Note que con la medición de acabado superficial, cuanto menor el número, más suave —o menos rugosa— es la superficie.

Conversiones de Unidades de Rugosidad Superficial

Otro tipo de tabla de acabado superficial metálico podría mostrar las conversiones entre diferentes unidades para grados específicos de rugosidad superficial. Por ejemplo, la tabla mostrada aquí proporciona las conversiones entre Ra y RMS, en ambos sistemas de medida estándar y métrico (es decir, en micropulgadas y micras/micrómetros):

Note que las conversiones de rugosidad superficial son aproximadas. Eso es porque Ra y RMS miden cosas diferentes y solo son convertibles con un perfil de onda seno —o cuando las crestas y valles son perfectamente los mismos a lo largo de la superficie, lo cual rara vez ocurre en entornos reales.

Herramientas para Comparar Visualmente Acabados Superficiales

Alguien que busca en la web una tabla mostrando acabados superficiales estándar podría estar realmente buscando una imagen que muestre cómo debería verse una superficie particular —digamos, una con rugosidad de 63 µin Ra.

Aquí es donde otra herramienta de referencia útil entra en juego: los comparadores de acabado superficial, también llamados placas comparadoras 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. La prueba mecánica generalmente implica usar uno de dos métodos:

• Un profilómetro de rugosidad superficial por contacto, que desliza 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 contact, no destructiva 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 comparadora que muestra cómo se ve un Ra de 63 µin (o 32 µin, 16 µin, 8 µin, y así sucesivamente) comparado con la pieza que está inspeccionando.

Usar comparadores de acabado superficial es una forma rápida y fácil de discernir si una pieza está en especificación mirándola en lugar de medir físicamente el perfil superficial.

Diferentes tipos de comparadores

Así como hay diferentes rangos promedio de acabado superficial para diferentes procesos de corte metálico, también hay diferentes placas comparadoras para diferentes procesos.

Eso es porque, por ejemplo, una pieza cortada por EDM tendrá la apariencia de pequeños "agujeros" en la superficie del corte extremo, mientras que un método abrasivo producirá lo que parece líneas muy finas, ligeramente arqueadas a través de la superficie del corte extremo. Incluso el mismo valor exacto de Ra puede verse muy diferente dependiendo del proceso de corte usado.

Por tanto, es importante asegurarse de que está mirando la placa comparadora para el proceso correcto.

Limitaciones de los comparadores

Además, cuando llega a requisitos de acabado superficial mucho más bajos (más suaves), como 2 µin o 1 µin Ra, las placas comparadoras no son útiles. Eso es porque a menos que estén bajo alta ampliación, las diferencias entre 2 µin y 1 µin Ra (o menores) no serán fácilmente aparentes.

Si su aplicación particular tiene un rango crítico —por ejemplo, cada pieza debe estar entre 10 µin Ra y 25 µin Ra— entonces las placas comparadoras también pueden no ser la mejor opción. En estos casos, puede ser necesario probar mecánicamente las piezas para asegurar que su acabado superficial está dentro del rango especificado.

Estándares Exigentes de Acabado Superficial

Aquí en Metal Cutting, los acabados superficiales con los que más a menudo lidiamos son el corte extremo 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 algún lugar de una pieza, puede que no esté incluido en la medición total de acabado superficial de la pieza. Sin embargo, tenemos mucho cuidado en minimizar estos tipos de defectos de acabado superficial y, en la medida en que el acabado superficial es crítico para el producto, podemos inspeccionar cualquier defecto según sea necesario.

Resultados típicos para cortes extremos

Nuestro método de corte abrasivo conservadoramente produce un corte extremo de 32 o 63 µin Ra o mejor dependiendo de la rueda usada. (Recuerde, cuanto menor el número, más suave la superficie —así que "o mejor" significa "o menor".) Decimos conservadoramente y empezamos con un valor Ra alto porque los diferentes tipos de metal juegan un papel crucial en lo que puede lograrse.

Con una pieza lapidada, la superficie del corte extremo que logramos es típicamente 16 µin Ra o mejor. Y nuestros mejores resultados son cuando pulimos mecánicamente piezas a cortes extremos tan suaves como 1 µin Ra o incluso más suaves.

Resultados típicos para superficies del cuerpo

Si el requisito de un cliente es diferente que la superficie "tal como viene" del material crudo, Metal Cutting puede rectificar el material para lograr resultados deseados para las superficies de diámetro de una pieza (o el cuerpo de la pieza). Típicamente logramos 8 a 16 µin Ra a través del rectificado, pero 2 a 4 µin Ra es posible bajo ciertas circunstancias.

Cuando tumbeamos 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. Desde ahí, podemos usar técnicas de pulido mecánico para llevar el acabado superficial del cuerpo por debajo de 1 µin Ra.

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

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

Cómo Satisfacer sus Necesidades de Acabado Superficial Metálico

Como puede ver en los diferentes tipos de tablas de acabado superficial metálico, hay varias opciones de acabado superficial y diferentes formas de ver la rugosidad superficial.

Afortunadamente, con una elección de procesos de corte metálico y las diversas técnicas de acabado que pueden usarse, el socio adecuado puede producir piezas metálicas que cumplirán con sus requisitos de acabado superficial así como sus otras necesidades dimensionales críticas.

Para aprender más, vea nuestro video Cómo Evitar Problemas de Acabado Superficial de Último Minuto.