Características del estado de una superficie

Características del estado de una superficie.

El tema del acabado superficial incluye las irregularidades microgeométricas conocidas como ondulación y rugosidad. Ambas se generan durante el proceso de fabricación; la ondulación resulta de la flexión de la pieza durante el maquinado, la falta de homogeneidad del material, liberación de esfuerzos residuales, deformaciones por tratamientos térmicos, vibraciones, entre otros. La rugosidad (que es la huella digital de una pieza) son irregularidades provocadas por la herramienta de corte o elemento utilizado en su proceso de producción, corte, arranque y fatiga superficial. Una pieza perfecta es una abstracción matemática la cual adicionalmente a las irregularidades microgeométricas contiene irregularidades macrogeométricas que son errores de forma asociados con la variación de tamaño de la pieza, paralelismo entre superficies, planitud, conicidad, redondez y cilindricidad. No basta con saber que existen irregularidades en una superficie sino que tales irregularidades se le debe poner un número y con esta finalidad se han definido diferentes parámetros que caracterizan una superficie, los parámetros (Figura 3.3.2.a) se designan con: • R para Rugosidad. • W para Ondulación. • P para el Perfil Primario. • L sesgo de la superficie. • F imperfecciones del material.

RUGOSIDAD La rugosidad en los materiales esta determinado por la cantidad y las alturas de las crestas de las rayas que conforman la superficie (microscópica) de dichos materiales. Si colocamos por ejemplo un sector de barra de acero bajo un microscopio adecuado, notamos las diferentes texturas y formas microscópicas de su superficie. Los niveles de rugosidad se miden en micrones o micromch (si es en pulgadas), y se toman con instrumentos llamados “rugosimetros”. Estos pueden ser manuales o con gráficos. Los primeros son más prácticos pero menos precisos; los rugosimetros con gráficos actúan con palpadores muy sensibles que proyectan los desniveles microscópicos en un grafico. Las mediciones se realizan en unidades Ra o Rz (micrones). Ra = valor de rugosidad media aritmética. Ra es el parámetro de rugosidad reconocido y utilizado internacionalmente. Es el valor medio aritmético de los valores absolutos de las variaciones del perfil dentro del tramo de medición. El valor numérico medido es siempre menor al valor Rz obtenido en el mismo perfil de rugosidad.

Rz = profundidad de rugosidad media: La profundidad de la rugosidad media Rz es la media aritmética de las mayores profundidades de rugosidad por separado de diferentes tramos de medición colindantes.

5.2 Análisis de una superficie mediante perfilometro.

La tarea fundamental del acabado superficial es cuantificar las características de una superficie poniéndole un número, a través del uso de algún método de medición. El método de medición mas ampliamente utilizado en la actualidad es el de contacto, por lo que este trabajo se enfoca a presentar las características metrológicas que deben ser controladas en un instrumento de este tipo. La pregunta obligada es: ¿Porque nos interesa el acabado superficial? La estadística ha demostrado que cerca del 90 % de los componentes de mecanismos mecánicos inician su falla en la superficie, esto es a través de la fatiga, la corrosión, el desgaste por rozamiento, la erosión, etc. Por esta razón, es importante entender y conocer las propiedades de las superficies; dentro de estas se encuentra el acabado superficial, por lo que es fundamental tener la instrumentación adecuada y trazable a patrones primarios con la finalidad de garantizar aseguramiento metrológico de los resultados de medición de la rugosidad.Antes de iniciar la calibración del instrumento se debe verificar que opere correctamente, tal como lo describe el manual de operación del fabricante. También debemos verificar el estado físico de la punta del palpador, esto se realiza con ayuda de un microscopio.

5.3 Sistemas para evaluar el estado superficial.

La medición del acabado superficial se puede realizar por procedimientos ópticos, neumáticos y electromecánicos. El palpador sigue el perfil real y el transductor convierte sus desplazamientos en señales eléctricas que tras ser procesadas proporcionan el perfil efectivo y otros parámetros de acabado superficial.

El movimiento del palpador se recoge en el eje X, mientras que el movimiento del palpador en dirección perpendicular registra las desviaciones existentes en el perfil efectivo.

En el sistema M, adoptado por UNE e ISO, se considera como línea de referencia la línea media o promedio.

La línea media se define sobre una cierta longitud l de la proyección horizontal del perfil y se calcula de manera que la suma de los cuadrados de las distancias de los puntos del perfil efectivo a dicha línea sea mínimo.

La línea central (LC) se define sobre una cierta longitud l de la proyección horizontal del perfil y se calcula de manera que la suma de las áreas encerradas por arriba de la línea central y por debajo del perfil efectivo sea igual a la suma de las áreas encerradas por encima del perfil efectivo y por debajo de la línea central. Además, la línea central debe ser paralela a la dirección general del perfil.

5.4 Elementos del símbolo de superficie.

La calidad de un producto está directamente relacionada a las desviaciones de éste con respecto al diseño original debido a fallas en los procesos de manufactura. Esto influye directamente en la funcionalidad de la pieza. Bajo ese punto de vista, la falla está definida por la incapacidad del tren de producción de funcionar de una manera esperada y, en la mayoría de los casos, se manifiesta en el producto en términos de calidad.

En los procesos de maquinado, las características superficiales del producto influyen en su funcionalidad. La figura dominante en una superficie está influenciada por el método de maquinado, ya que cada tipo de herramienta de corte deja marcas distintivas en la superficie. Se pueden distinguir tres aspectos que influyen en la calidad de la superficie de los productos maquinados:

1. Condiciones y características de la herramienta. 2. Condiciones de operación de la máquina-herramienta. 3. Propiedades mecánicas de la pieza de trabajo.

El identificar la influencia que estos aspectos tienen en las superficies maquinadas permite mejorar los parámetros de corte, detectar eventuales fallas de maquinado (tales como vibraciones, malas sujeciones,

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