Comprendiendo el Acabado Superficial: Unidades, Símbolos y Gráficas Clave

¿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 plano perfectamente plano ideal (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 el 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.

Cada proceso de fabricación produce una textura superficial. El proceso suele optimizarse para asegurar que la textura resultante sea usable. Si es necesario, se añade un proceso adicional para modificar la textura inicial.

Este último proceso puede ser rectificado (corte abrasivo), pulido, lapeado, chorro abrasivo, bruñido, 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 lay, rugosidad superficial y ondulación. Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie desde el plano perfectamente plano ideal (un plano verdadero).

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

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

Lay (Dirección de la Textura)

Lay es el término para describir el patrón dominante en una superficie y la orientación de ese patrón. Generalmente es producido por el proceso de fabricación y puede ser paralelo, perpendicular, circular, entrecruzado, radial, multidireccional o isotrópico (no direccional). Discutiremos los símbolos e interpretación de lay en la sección de Símbolos.

Ondulación (Waviness)

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

Causas comunes: deformación por calentamiento y enfriamiento, y defectos de mecanizado por vibración o deflexión.

La ondulación se mide sobre una longitud de evaluación, generando un perfil de ondulación para esa longitud. El perfil no incluye irregularidades por rugosidad, planicidad o variaciones de forma.

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

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

Rugosidad Superficial

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

Símbolos de Acabado Superficial

El símbolo básico es una marca de verificación con la punta apoyada 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. Esta longitud normalmente es cinco longitudes de muestreo donde cada una equivale a una longitud de corte.

Ra es el parámetro de acabado superficial más usado. Una razón es que es bastante fácil tomar el valor absoluto de una señal e integrarla con electrónica analógica, así Ra podía medirse con instrumentos sin circuitos digitales.

Ra, aunque común, no basta para caracterizar completamente la rugosidad. Según la aplicación, superficies con el mismo Ra pueden comportarse muy diferente. Aquí hay 4 superficies con mismo Ra y formas muy diferentes.

Para distinguir estas diferencias, se necesitan más parámetros.

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

Rmax es especialmente sensible a anomalías como rayaduras y rebabas que no son obvias en medidas como Ra que dependen de promedios.

Rz – Preferido por muchos europeos

Rz a menudo se prefiere a Ra en Europa, particularmente Alemania. En lugar de medir desde la línea central como Ra, Rz mide el promedio de las 5 mayores diferencias pico-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.

Gráfica de Acabado Superficial

Conclusiones Clave

• El acabado superficial consiste en ondulación, lay y rugosidad, pero es común que solo la rugosidad se especifique en planos técnicos.
• Ra es rugosidad promedio y subestima las variaciones de altura superficial.
• Rz es profundidad media de rugosidad y aproxima el tamaño de las variaciones de altura más severas.
• Ra < Rz en la mayoría de casos. Conversión general: 7.2 x Ra = Rz (solo estimación aproximada)
• Es importante saber si la rugosidad se especifica en unidades SI (micrómetros) o inglesas (micro-pulgadas).
• Las superficies más lisas son más caras porque requieren más procesos de fabricación. Por tanto, se debe especificar el acabado más rugoso aceptable para minimizar costes.