Guía esencial para mediciones de rugosidad de superficies mecanizadas

"La rugosidad de la superficie ra es un factor importante en el mecanizado CNC porque determina el rendimiento, el desgaste y la vida útil de las piezas producidas".

El acabado superficial de la superficie mecanizada es un factor fundamental que determina la calidad, la confiabilidad y el rendimiento de las piezas producidas. Esto se debe a que las superficies lisas permiten que las piezas sean más duraderas que las superficies rugosas, ya que reducen la fricción. Es importante saber que en diferentes campos se necesitan diferentes grados de rugosidad. Conocimiento de varios tipos de acabados superficiales y rugosidad de la superficie ra puede ser útil en la calidad y rendimiento de las piezas fabricadas.  

¿Qué es la tabla de acabados superficiales?

Una tabla de acabado superficial se utiliza en la fabricación para mostrar diferentes tipos de acabados superficiales y los valores de rugosidad asociados con ellos. Ayuda a los ingenieros a identificar el acabado más apropiado para que la pieza cumpla con el rendimiento y la apariencia deseados. También cuenta con unidades en micrómetros o micropulgadas y descripciones de cómo se consigue cada uno de los acabados.

Tabla de rugosidad superficial

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¿Qué es el mecanizado de acabado superficial? 

Opciones de acabado de mecanizado

Maquinado acabado de la superficie Puede describirse como el proceso de alterar la superficie de un metal, ya sea deformándolo, cortándolo o incluso agregándole material. Mide la textura de la superficie, caracterizada por: 

• Laico: La dirección del patrón de la superficie que es el resultado del proceso de fabricación. 
• Ondulación: Distorsiones graves adicionales, como deformaciones o cualquier otra distorsión de los estándares establecidos. 
• Rugosidad superficial ra: Aspereza de tipo subsuperficial y brea fina. Los maquinistas usan el término acabado superficial para referirse rugosidad de la superficie, y el término textura superficial abarca los tres.

Beneficios de los acabados superficiales mecanizados

Los acabados superficiales mecanizados ofrecen las siguientes ventajas. En primer lugar, nivelan la superficie eliminando cualquier irregularidad en la superficie, haciendo así que la superficie sea más uniforme. Esto a su vez ayuda a aumentar la calidad del producto. 

Además, estos acabados ayudan a mejorar la adherencia de los recubrimientos, por lo que las pinturas y revestimientos tienen una mejor adherencia a la superficie. Esto no sólo aumenta el nivel de protección sino que también aumenta el período de existencia de la capa protectora. Un acabado suave también parece más atractivo a la vista, lo que puede ser crucial en el caso de productos de consumo. Los acabados superficiales mecanizados también brindan protección contra la corrosión y los productos químicos, además de brindar una superficie lisa y brillante. Esto hace que el producto sea duradero, especialmente en condiciones extremas de uso. 

Además, estos acabados aumentan la conductividad al incluir la conducción eléctrica y aumentar la conductividad del material. Este es especialmente el caso de las aplicaciones electrónicas. Finalmente, los acabados superficiales mecanizados mejoran la resistencia del producto al minimizar la fricción que debilita el producto haciéndolo susceptible al desgaste. Esto hace que las piezas sean más fuertes y confiables en las funciones que deben realizar.

Símbolos y terminologías de rugosidad superficial

• Ra (Promedio de rugosidad): Esto define la media del punto alto de la superficie y el punto bajo de la superficie en la longitud de la superficie. También tiene el nombre de Center Line Average (CLA). 
• Rz (profundidad de rugosidad promedio): Esto calcula el promedio de las cinco mayores diferencias entre el máximo más alto y el mínimo más bajo. Para establecer la rugosidad, toma estas medidas y luego encuentra la rugosidad promedio.  
• Rp (altura del pico): Esta es la distancia entre la cresta y la línea media del contorno de la superficie a lo largo de la longitud de evaluación. 
• Rv (Profundidad del valle): Esto determina la desviación del punto más bajo del perfil de la superficie respecto de la línea media del perfil de la superficie a lo largo de la evaluación. 
• Rmax (Altura Máxima del Perfil): Esto define la diferencia máxima entre el punto más alto y el más bajo del intervalo de evaluación.

Aquí hay varios tipos de símbolos de acabado superficialy sus significados 

=: Indica los espacios dentales que deja una herramienta de corte y que están paralelos a la superficie o vista ilustrada en el dibujo.  

⊥ : muestra las marcas de la herramienta de corte que son perpendiculares a la superficie o vista representada en el dibujo.  

X: Se refiere a las marcas hechas por la herramienta de corte y estas marcas están en ángulo recto entre sí.  

M: Se refiere a ranuras generalmente creadas mediante pulido o lapeado y en este caso el patrón puede correr o no necesariamente tiene que ser en una dirección.  

C: Significa marcas que se colocan en círculos concéntricos al centro de la superficie.  

R: Se refiere a marcas en la superficie hechas por la herramienta de corte y son paralelas a la superficie y pueden ser radiales.

Posibilidades de obtener diferentes rugosidades superficiales Ra

La rugosidad de la superficie en el mecanizado se mantiene en un cierto nivel dependiendo de la necesidad del proyecto. No es un hecho casual sino planificado y los valores generalmente se establecen de acuerdo con normas como ISO 4287. Estas normas definen valores Ra de entre 25 μm y 0, 025 μm que son relevantes para una variedad de operaciones de fabricación y posprocesamiento. 

At Tecnología ProLean, ofrecemos cuatro niveles comunes de rugosidad superficial ra para aplicaciones de mecanizado CNC:

• 3. Ra de 2 µm 

• Ra de 1.6 μm 

• Ra de 0.8 μm 

•  Ra de 0.4 μm 

El nivel de rugosidad no es el mismo para todas las aplicaciones; Depende del uso específico que se le dé a una determinada superficie. Los valores de rugosidad superficial Ra menores que los valores mencionados anteriormente solo deben especificarse cuando sea necesario porque requieren más esfuerzo, tiempo y costo de mecanizado. Las operaciones de posprocesamiento normalmente no se utilizan para lograr objetivos particulares. índice de rugosidad superficial valores ya que los métodos no pueden regularse con precisión y afectarán la tolerancia de los componentes.  

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Comparación de la rugosidad de la superficie para el mecanizado CNC

La rugosidad de la superficie determina la funcionalidad, el rendimiento y la vida útil de las piezas. Influye en el coeficiente de fricción, el ruido, el desgaste, el calor y la adherencia. Aunque la suavidad de la superficie puede no ser muy importante en algunas aplicaciones, sí lo es en otras, especialmente en aplicaciones de alta tensión, tensión elevada y alta vibración, conjuntos de acoplamiento y movimiento, piezas de rotación rápida e implantes médicos. 

Los siguientes son los niveles de rugosidad superficial que ofrece Prolean Tech: 

• Ra de 3.2 μm 

Este acabado de máquina comercial estándar se utiliza para la mayoría de las piezas de consumo. Es ligeramente rugoso y tiene una superficie brillante con marcas de cortes realizados. Para las piezas que están sujetas a tensiones, cargas y vibraciones, la rugosidad superficial máxima ra debe ser de 2 μm Ra y para acoplar superficies móviles donde la carga es ligera y el movimiento lento, se puede aplicar el mismo estándar. Este acabado se realiza mediante alta velocidad, avance ligero y cortes ligeros. 

• Ra de 1.6 μm 

Este acabado tiene sólo una leve indicación de las marcas de corte y debe usarse en piezas que requieren un ajuste perfecto y secciones tensionadas. Es adecuado para superficies de movimiento lento y baja capacidad de carga, pero no para piezas giratorias de alta velocidad y piezas con altas cargas de vibración. Esta rugosidad superficial se crea a altas velocidades, con avances finos y cortes ligeros, en condiciones controladas. Para una aleación de aluminio estándar (por ejemplo, 3. 1645), esta opción agrega aproximadamente un 2.5% al ​​precio de producción y, dependiendo de la complejidad de la pieza, el costo puede aumentar. 

• Ra de 0.8 μm 

A menudo denominado acabado superficial de alta calidad, 0 μm Ra es una tolerancia más estricta y también es más costosa. Esto es necesario para las piezas que están sujetas a concentración de tensiones y puede emplearse para los rodamientos cuando el movimiento es esporádico y las cargas pequeñas. Para una aleación de aluminio estándar, este acabado aumenta el precio de producción en aproximadamente un 8% y más para piezas complicadas. 

• Ra de 0.4 μm 

0.4 μm Ra es la rugosidad superficial más suave y de mayor calidad que se recomienda para componentes que están bajo tensión o estrés y para aquellos que giran muy rápido, como rodamientos y ejes. Esta suavidad es la más difícil de lograr y sólo debe especificarse cuando sea crítica para la aplicación. Esta opción aumenta el precio de producción de una aleación de aluminio estándar entre un 11 y un 15 % y más para piezas complejas.

Métodos para evaluar el acabado de rugosidad de la superficie 

Es muy importante cuantificar el acabado de la superficie en la fabricación para ayudar a alcanzar el estándar y la funcionalidad del producto. Sin embargo, se pueden utilizar varios métodos y cada uno de ellos es adecuado en cuanto a la exigencia y la superficie a limpiar. 

1. Medición por contacto directo 

En cuanto a los métodos de contacto, estos son los que utilizan un instrumento que entra en contacto con la superficie que se está estudiando. En este caso, se suele utilizar un perfilómetro de lápiz. El lápiz se mueve sobre él y parece que está dibujando el contorno, los picos y los valles. Luego forma un perfil a partir de estas variaciones en la herramienta, que se utiliza para analizar los datos recopilados de los estudiantes. 

 Uso: Extremadamente apropiado para ser utilizado en situaciones en las que es necesario realizar alguna cuantificación. Esto no se recomienda para materiales blandos o para materiales que puedan apretarse o indentarse, ya que el contacto cambiará las características de la superficie. 

2. Medición sin contacto 

Las técnicas sin contacto utilizan herramientas ópticas o láser, por ejemplo, microscopios de barrido láser. Estos dispositivos iluminan la superficie y luego capturan la luz reflejada en un intento por establecer la rugosidad de la superficie. 

Uso: Se utiliza cuando es necesario evitar tocar la superficie, ya que esto puede dañar el material, por ejemplo en superficies sensibles o delicadas. Estos métodos también son buenos para superficies irregulares, aunque su efectividad depende de la reflectancia y el color de la superficie. 

3. Medición comparativa 

Los métodos comparativos son una forma de evaluar una superficie según varias características que se han definido anteriormente. Para ello existen comparadores con valores de rugosidad estándar en la superficie del componente. 

Uso: Son rápidos, económicos y se pueden utilizar para la primera evaluación o cuando el médico sólo quiere tener una idea general de a qué se enfrenta. Sin embargo, no son tan precisos como los métodos de medición directa y son más bien una medición percibida.

4. Medición en proceso 

La medición formativa es el examen de la rugosidad de la superficie en alguna etapa específica del proceso de fabricación. Entre estas herramientas, se instalan algunos perfilómetros o sensores en línea en máquinas CNC para brindar información sobre la rugosidad de la superficie en tiempo real. 

Uso: Más adecuado en aplicaciones donde el parámetro monitoreado debe verificarse con más frecuencia y en grandes cantidades. Esta estrategia está activa y puede no ser tan precisa como las adoptadas después de la creación de la pieza. 

5. Técnicas de elaboración de perfiles 

Las técnicas de perfilado utilizan un perfilómetro como el perfilómetro 3D para crear un perfil de superficie. Da una idea general de la superficie y la textura de la superficie. 

Uso: Principalmente adaptado para los departamentos de investigación y desarrollo donde es necesario un análisis de superficie adicional. Es bastante complicado y requiere la aplicación de técnicas bastante complicadas y también puede llevar mucho tiempo. 

6. Técnicas de medición de áreas 

En este caso, los métodos de medición de área se utilizan para medir la rugosidad de una superficie en un área más grande en comparación con la línea de contacto. Son los perfilómetros e interferómetros ópticos que ofrecen una visión general de la superficie en estudio. 

Uso: Aplicable para superficies rugosas o cuando el estado general de rugosidad de la superficie (Ra) sea de interés. Menos adecuado para análisis de superficies de muy alta resolución. 

7. Técnicas de microscopía 

Otras técnicas de caracterización de superficies incluyen la microscopía electrónica, que proporciona una imagen muy ampliada de la superficie y proporciona datos a nivel micro. 

Uso: Es más útil en la investigación y en cualquier campo donde la precisión sea crítica, por ejemplo en la producción de semiconductores. Estos son un poco más complicados y requieren el uso de ciertos tipos de aparatos.

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Hoja de referencia del gráfico de medición de rugosidad de la superficie

Esta hoja de referencia proporciona una referencia rápida para comprender varios acabados de superficies, ayudándole a elegir el acabado adecuado para su aplicación.

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¿Cómo se pueden lograr diferentes niveles de rugosidad superficial?

El mediciones de rugosidad superficial Los diseñadores y fabricantes pueden ajustarlos para garantizar la constancia de las características del producto. El grado de rugosidad define cómo interactuará una pieza con el medio ambiente, al igual que define el desgaste, el desgaste y la corrosión. Además, algunos de los parámetros de rugosidad son útiles para mejorar la adhesión del recubrimiento o mejorar la conductividad. 

Los valores Ra se suelen aplicar para medir la rugosidad de la superficie y los valores estándar son del orden de 12.5 μm Ra (muy rugoso) a 0.4 μm Ra (muy suave). Las diversas técnicas utilizadas en la creación de los distintos tipos de acabados superficiales dependerá del uso específico para el que se vaya a utilizar el producto. 

Acabado mecanizado

Como pieza acabada mecanizada

Un acabado mecanizado mantiene la tolerancia cercana, generalmente de ± 0, 05 mm o mejor. Este acabado se realiza inmediatamente después del mecanizado y con el uso de CAM o Fabricación Asistida por Computadora para mayor precisión según el diseño. Sin embargo, este método es más económico ya que no requiere otros gastos extras de otros acabados, la superficie puede verse estropeada por las marcas de las herramientas utilizadas y tiene un aspecto blanqueado. Este acabado es ideal para prototipos, accesorios y plantillas donde el costo del producto terminado y la precisión son una preocupación. 

Acabado granallado.

Pieza de acabado de superficie con granallado

El granallado con perlas, que se obtiene disparando pequeñas perlas de vidrio sobre la superficie con la ayuda de una pistola de aire comprimido, da como resultado un acabado opaco o satinado con un patrón moderado. Este método también ayuda a camuflar las marcas que quedan durante el proceso de mecanizado y proporciona una superficie brillante. Sin embargo, no permite definir las dimensiones con un alto nivel de detalle, lo que resulta desventajoso para proyectos que necesitan una alta dimensionalidad. El único factor que cambia en la granallado con perlas es el tamaño de las perlas de vidrio que se utilizan. 

Anodizado

Piezas anodizadas 

La anodización es un proceso electrolítico que consiste en formar una película protectora de óxido sobre acabado de superficies metalicas componentes. La pieza se sumerge en un baño ácido y se conecta a una fuente eléctrica y el recubrimiento crece en todas direcciones. Este método tiene un mejor control de las dimensiones que el granallado con perlas y proporciona una superficie dura que no es conductora de electricidad. El anodizado se realiza principalmente sobre aluminio y titanio y sus aleaciones.

Anodizado tipo II

El anodizado estándar o el anodizado tipo II da como resultado una superficie transparente o coloreada y tiene un espesor máximo de 25 μm. Este acabado es útil para piezas que requieren una superficie exterior dura y lisa que sea estéticamente atractiva. Es más barato y proporciona una protección y una apariencia bastante buenas.  

Anodizado tipo III

El tipo III es un proceso más desarrollado llamado anodizado de “capa dura”, que utiliza una mayor densidad de corriente y controla estrictamente la temperatura de la solución, que se mantiene a cero grados Celsius. Este método proporciona una capa más gruesa de aproximadamente 125 μm y tiene mejores características de dureza y corrosión. Aunque es más costoso que los otros dos, el anodizado Tipo III es adecuado para aplicaciones de ingeniería de alto estrés que requieren protección adicional.

¿Cómo seleccionar la técnica de acabado superficial adecuada?

Seleccionar la técnica de acabado superficial adecuada es fundamental para el éxito de su proyecto. Aquí tienes una guía paso a paso para ayudarte a tomar la mejor decisión. 

1. Identificar el material: Hay que entender que existen diferentes formas en las que se deben tratar los distintos materiales para lograr el acabado requerido. Primero, identifica el material que vas a utilizar para que puedas seleccionar la técnica adecuada a aplicar. 
2. Defina el propósito del acabado: Piense en lo que desea del acabado de la superficie: apariencia, mejor protección contra la corrosión o menor fricción. Por lo tanto, dependiendo de la función del producto, esto determinará su elección. 
3. Revise las técnicas de acabado disponibles: Descubra los acabados que se le pueden aplicar al material que pretende utilizar. Por ejemplo, el anodizado se aplica al aluminio mientras que el pasivado se aplica al acero inoxidable. 
4. Evaluar requisitos estéticos: Si el aspecto del artículo es un problema, entonces el lijado o el grabado con láser podrían ser más adecuados para obtener el acabado deseado.  
5. Evaluar las necesidades de durabilidad: Para las otras áreas que se espera que sufran un alto desgaste, es posible que se requieran recubrimientos más duros como el DLC para la pieza. 
6. Considere las necesidades de mantenimiento: Hay varios tipos de acabados y todos tienen su tipo y todos necesitan algún tipo de mantenimiento. Piense en cuánto tiempo está dispuesto a dedicar al mantenimiento del producto durante todo su ciclo de vida. 
7. Pruebe el acabado: Se recomienda que antes de aplicar el acabado a gran escala, se haga una prueba en una pequeña porción del material para ver si cumple con el requisito. 
8. Factor en el impacto ambiental: Algunos de los procesos de acabado tienen un mayor impacto en el medio ambiente que otros. Si le preocupan los factores ambientales, entonces es mejor optar por otras formas no dañinas. 
9. Limitaciones presupuestarias: Finalmente, coloque el costo de la técnica de acabado en la escala de la cantidad total de dinero que está dispuesto a gastar. Asegúrese de que el método elegido sea económico pero, al mismo tiempo, debe poder satisfacer todos los requisitos del proyecto.

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Conclusión

La rugosidad de la superficie en los procesos de fabricación modernos suele ser costosa y difícil de conseguir. Por lo tanto, si se va a implementar la técnica correcta de acabado superficial en las piezas fabricadas, entonces se debe utilizar la correcta. Por lo tanto, se debe entender la naturaleza del endurecimiento superficial del material para lograr los resultados deseados. En cuanto a las soluciones de acabado de superficies, cabe mencionar que la empresa que puede ofrecerle servicios profesionales a un precio razonable es ProLeanTech. El personal que tenemos está bien capacitado para que puedan aplicar la técnica correcta que brindará las especificaciones de acabado superficial adecuadas. 

Superficie ProLeanTech Servicio de acabado

Proporcionamos a nuestros clientes informes de inspección dimensional (DIR) en ProLeanTech. Algunas de las operaciones de acabado que se llevan a cabo incluyen anodizado, galvanoplastia, granallado, pulido, cepillado, etc. Nuestros servicios están enfocados en brindar servicios de la mejor calidad para lograr el mejor resultado para sus productos. ¡Contáctenos ahora y obtenga una cotización de nuestros expertos para su proyecto!