Rugosidad

1.0 Introducción

La rugosidad superficial no suele ser un aspecto muy tenido en cuenta, más que nada por Ingenieros Mecánicos y Técnicos principiantes. Como con todo, hay que saber cuándo invertir tiempo en ella y cuando no, además de otros factores también importantes como la disponibilidad de maquinaria e instrumentos para luego poder cumplir las rugosidades especificadas en los planos de fabricación y/o control. De modo que la primera pregunta que debemos hacernos es:

¿Es necesario indicar rugosidad en esta pieza o conjunto de piezas?

Esta es una pregunta fundamental para hacer mejor nuestro trabajo. Otras de las preguntas que podríamos plantearnos son:

¿Justifica para el buen desempeño de la pieza, la rugosidad que hemos elegido?

¿Podrá lograrse esta rugosidad con la maquinaria disponible?

¿Hay medios para controlar si dicha rugosidad se ha cumplido luego del mecanizado?

¿Es factible económicamente?

¿Puede realizarse otro diseño, que siendo también funcional y económico evite rugosidades estrictas?

Lograr una rugosidad no es cuestión solamente de colocarla en el plano y listo, sino que agrega un costo adicional al producto, a veces muy significativo e innecesario (lo mismo ocurre con las tolerancias de fabricación). Generalmente suele ser necesario invertir tiempo y dinero en sistema que por su funcionamiento, producen un desgaste inaceptable para la vida útil de otros componentes.

2.0 Desarrollo.

¿Qué Es La Rugosidad?

Generalmente cuando hablamos de rugosidad nos referimos a las irregularidades encontradas sobre un plano que intersecta perpendicularmente a la superficie de la pieza. La siguiente imagen lo demuestra:

Es importante diferenciar entre la rugosidad de una superficie y la ondulación de la misma, tanto la rugosidad como la ondulación se combinan para dar el perfil real de la superficie. A continuación una imagen para entenderlo mejor:

Las imperfecciones superficiales se clasifican en:

Rugosidades, producto de las huellas de la herramienta empleada para fabricar la pieza.

Ondulaciones, causadas por los desajustes de las máquinas-herramienta utilizadas en el mecanizado

Imperfecciones mixtas, ambos defectos superficiales aparecen conjuntamente

Clasificación de las superficies según su función:

1.- Superficies libres: no tienen ninguna función especial, por lo cual, el acabado superficial responde únicamente a criterios estéticos. No tienen contacto con otras superficies.

2.- Superficies de apoyo: tienen contacto estático con otras superficies, requiriendo superficies lisas y regulares. En este caso, la calidad superficial es más exigente que la correspondiente a las superficies libres.

3.- Superficies funcionales: de ellas depende el correcto funcionamiento de la pieza, pudiendo encontrarse ajustadas con otras piezas según contacto fijo (sin movimiento) o deslizante (con movimiento). Para estas superficies, la calidad superficial debe ser mucho más exigente que para los otros tipos de superficies.

Conceptos Básicos

Una tolerancia pierde todo su valor si las irregularidades de la superficie (estado superficial o rugosidades) son mayores que la tolerancia.

Las rugosidades superficiales son el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados

El aspecto de la superficie de una pieza depende, principalmente, del material con el cual se fabrica la pieza y de su proceso de conformado.

En el proceso de fabricación existe una implicación económica, por lo que en el proceso de fabricación debe cumplir dos condiciones:

Calidad mínima: La calidad de la superficie debe ser suficiente para que la pieza cumpla su función (poco coste).

Calidad máxima: La calidad de las piezas debe ser compatible con el costo de la pieza y, por tanto, no debe ser mayor del necesario (mucho coste).

Hay muchos parámetros que nos sirven para medir la rugosidad, y todos ellos se pueden clasificar en 3 tipos fundamentales:

Respecto a la dirección de las alturas:

Desviación media aritmética del perfil, altura de las irregularidades en diez puntos, altura de una cresta del perfil, profundidad de un valle del perfil, altura de una irregularidad del perfil, profundidad de un valle del perfil, etc.).

Respecto a la dirección transversal.

Respecto a la forma de las irregularidades.

Para medir la rugosidad de las piezas se utilizan instrumentos electrónicos llamados rugosímetros, que miden la profundidad de la rugosidad media (Rz) y el valor de la rugosidad media (Ra) expresada en micras y muestran la lectura de la medida en una pantalla o en un documento gráfico.

Si bien la norma que utilicemos para indicar la rugosidad dependerá del país en donde residamos, o para el cual estemos trabajando, la unificación mundial avanza, y es por ello que las normas ISO (International Standard Organization) van ganando terreno poco a poco. A continuación dejo una imagen sobre las normas ISO que tratan de rugosidad superficial:

Los parámetros de medición de la rugosidad son los siguientes:

• Perfil geométrico: perfil ideal indicado en el plano que define la pieza.

• Perfil efectivo: perfil real obtenido con los procedimientos de fabricación y que conocemos a través de las medidas instrumentales realizadas.

• Longitud básica (L): es la longitud del perfil geométrico, medida sobre la superficie geométrica del perfil efectivo, elegida para evaluar la rugosidad. El valor de 0,8 mm. Para la longitud básica, es el más usual.

• Longitud de evaluación (Ln): es la longitud del perfil geométrico, medida sobre la superficie geométrica del perfil efectivo, que se emplea para evaluar los parámetros definitorios de la rugosidad superficial. Es varias veces superior a la longitud básica; suele ser del orden de unos 10 mm. , y está dividida en 12 intervalos iguales (longitud básica).

• Línea media aritmética del perfil: es la línea que con la misma forma del perfil geométrico, divide el perfil efectivo, de manera que entre los límites de la longitud básica, la suma de las áreas encerradas por encima de esta línea y el perfil efectivo, es igual a la suma de las áreas encerradas por debajo de esta línea y el citado perfil.

• Desviación media aritmética de la rugosidad (Ra): representa el valor medio

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