Cómo interactúa una superficie con su entorno depende de su rugosidad de la superficie o microirregularidades. Real academia de bellas artes (Promedio de aspereza) mide la salida promedio de una superficie media. Por otro lado, RZ (Altura máxima promedio) mide la distancia vertical entre el pico más alto y el valle más bajo de una longitud de muestra. Las aplicaciones aeroespaciales y automotrices dependen de la rugosidad de la superficie para la eficiencia aerodinámica y el desgaste del componente del motor. La rugosidad del dispositivo médico afecta la biocompatibilidad del implante. Optimización del rendimiento, fricción, y la confiabilidad en aplicaciones importantes requiere conocer e interpretar una tabla de rugosidad de la superficie.
Medición de rugosidad de la superficie
Técnicas de medición
La medición de la rugosidad de la superficie se basa en perfilómetros de contacto, escáneres láser sin contacto, y AFM. Los perfilómetros de contacto se usan porque tocan la superficie y proporcionan una gran precisión para regiones pequeñas y grandes. Sin embargo, Su sonda mecánica limita su velocidad y puede dañar los materiales delicados. Los escáneres láser sin contacto evalúan la aspereza utilizando la triangulación con láser para evitar problemas de contacto. Son más rápidos y mejores para superficies suaves o pegajosas, pero luchan con las transparentes o brillantes. Al mismo tiempo, Las mediciones a nanoescala se benefician de la resolución de nivel atómico de AFM. AFM lleva mucho tiempo y es costoso, Entonces se usa en aplicaciones especializadas.
Interpretación de datos de medición
Medidas de rugosidad de la superficie, incluyendo ra y rz, Proporcionar detalles de perfil de superficie. AR promedia las salidas de la línea media para el estudio comparativo. Todavía, Ra puede esconder picos y valles, Detalles oscurecidos. RZ, que mide la diferencia de altura promedio entre los cinco picos más altos y los valles más bajos, Detalles anormalidades de la superficie. Por ejemplo, Si existen picos y valles excesivos, RZ puede mostrar aspereza. Por otro lado, Ra puede sugerir suavidad. Otros indicadores, como RQ (Roughitud cuadrada media de la raíz), proporcionar más información sobre el control de calidad. Dominar tales parámetros de la tabla de rugosidad de la superficie permite más interpretación.
Gráfico de rugosidad de la superficie: Una guía visual
Introducción al gráfico
Los ingenieros y maquinistas requieren gráficos de rugosidad de la superficie para la precisión de la producción. Muestran los niveles de rugosidad de la superficie de un material en microinches o micrómetros. Los cuadros de rugosidad de la superficie permiten a los usuarios elegir el acabado superficial relacionando los niveles de rugosidad con los procedimientos de mecanizado. Si la pieza necesita suavidad para el flujo de fluido o la textura para la unión y la adhesión, Esto asegura su rendimiento. Elegir el nivel de rugosidad adecuado ignorar- o subestimando las necesidades de la superficie.
Componentes de una tabla de rugosidad de la superficie
Los gráficos de rugosidad de la superficie pueden incluir dos ejes. El eje horizontal muestra valores de rugosidad (Real academia de bellas artes, RZ, etc.), y el eje vertical muestra procedimientos de mecanizado (molienda, torneado, molienda, etc.). Los niveles de rugosidad pueden proporcionarse a escala logarítmica, de muy fino a muy duro. Ocasionalmente, Las imágenes o perfiles de referencia pueden mostrar la textura de cada nivel de rugosidad en la tabla. Dichas ilustraciones ayudan a visualizar un acabado para la planificación y el control de calidad..
Cómo usar una tabla de rugosidad de la superficie
Comience a usar una tabla de rugosidad de la superficie determinando la carga de la pieza, fricción, o necesidades estéticas. Haga coincidir estas demandas con la técnica de mecanizado adecuada y el valor de rugosidad utilizando el gráfico. Por ejemplo, Al crear una superficie de sellado, La tabla puede recomendar 0.8 µm Rugosidad de AR alcanzada por una molienda precisa. Un acabado más duro, como 6.3 µm RA por fresado, puede ser sugerido para piezas que necesitan una mayor adherencia. El gráfico ayuda a elegir el acabado superficial más rentable y técnicamente aceptable al tiempo que coincide con los niveles de rugosidad con los requisitos de la aplicación. Proporciona el máximo rendimiento sin pasos de procesamiento adicionales.
Gráfico de conversión de acabado superficial
Revisemos algunos acrónimos:
- Rms = raíz media cuadrada
- CLA = promedio de línea central
- RT = aspereza total
- N = nuevo ISO (Calificación) Números de escala
- Longitud de corte = Longitud requerida para la muestra
Acabados de superficie comunes y sus aplicaciones
Acabados ásperos
Sotas, ardor de arena, y el mecanizado rugoso se usan en superficies que necesitan adhesión o recubrimiento. Proporcionan densas texturas superficiales con picos y valles que ayudan a la unión mecánica en partes estructurales donde las capas o recubrimientos adhesivos deben comprender el sustrato. P.EJ., Vigas de acero de impulso antes de pintar o galvanizar aumenta el área de superficie y la adhesión de recubrimiento. Las piezas que serán mecanizadas o recubiertas necesitan mecanizado áspero para una textura básica. Los métodos crean rugosidad, pero se gestionan y se hacen referencia a una tabla de rugosidad de la superficie para la uniformidad de producción.
Acabados medianos
Para componentes con modestas necesidades de desgaste o sellado, Acabados medianos del equilibrio de molienda fina o de fresa de luz superficies ásperas y lisas. Los sectores automotriz y aeroespacial emplean un molido fino para la precisión dimensional y el acabado de la superficie. Por ejemplo, Reduce la fricción y sella los pistones del motor y las cabezas de cilindro. Fresa de luz, Usado en herramientas y fabricantes de matriz, produce un acabado suave que reduce el desgaste pero conserva suficiente textura para interactuar con los componentes adyacentes. Los acabados se verifican en una tabla de rugosidad de la superficie para cumplir con las tolerancias de ingeniería.
Acabados suaves
Para componentes de alta precisión, pulido, cojinete, o superfinishishing proporciona superficies suaves que afectan el rendimiento. El pulido puede ayudar a crear lentes y espejos ópticos, donde las imperfecciones de la superficie pueden causar aberraciones. Lapsando el uso de compuestos abrasivos crea suave, superficies paralelas en bloques de medición de precisión y asientos de válvula. La producción de implantes médicos necesita una superfinación de los picos de molienda y proporcionar un suave, superficie biocompatible para una fricción y desgaste más bajos. Dichas operaciones necesitan control utilizando una tabla de rugosidad de la superficie para alcanzar el acabado de nivel micro.
Factores que influyen en la rugosidad de la superficie
Material de herramienta y geometría
- Composición y dureza de la herramienta de corte.
- Radio de la nariz de la herramienta y ángulo de rastrillo.
- Desgaste de la herramienta.
Parámetros de mecanizado
- Velocidad de corte.
- Tasa de alimentación.
- Profundidad de corte.
- Tipo de operación de mecanizado (P.EJ., torneado, molienda, molienda).
Material de pie de trabajo
- Dureza y ductilidad.
- Homogeneidad del material.
- Presencia de inclusiones o impurezas.
Entorno de corte
- Uso de fluidos de corte (tipo, cantidad, método de aplicación).
- Condiciones de lubricación y enfriamiento.
Condición de la máquina herramienta
- Rigidez de la máquina.
- Vibración y alineación del huso.
- Condición de los componentes de la máquina herramienta (aspectos, guías, etc.).
Accesorio y participación
- Estabilidad de la configuración de la pieza de trabajo.
- Tipo y condición del accesorio.
Operaciones de acabado de superficie
- Uso de técnicas de postprocesamiento (P.EJ., pulido, perfeccionamiento).
- Aplicar recubrimientos o tratamientos a la superficie.
Ruta de herramientas y programación
- Optimización de ruta en mecanizado CNC.
- Estrategia de participación de herramientas y superposición de ruta de herramientas.
Factores ambientales
- Temperatura ambiente y humedad.
- Presencia de contaminantes o escombros durante el mecanizado.
Medición e inspección
- Método de medición de rugosidad de la superficie.
- Precisión y calibración de instrumentos de medición.
Estándares de la industria y rugosidad de la superficie
ISO 4287 y los estándares de rugosidad de la superficie ASME B46.1 proporcionan métodos de medición estandarizados y perfiles de superficie para la confiabilidad entre los sectores. Los requisitos de rugosidad de la superficie protegen las cuchillas de la turbina en el aeroespacio; Las variaciones pueden causar falla catastrófica. Similarmente, El pulido de la oblea en la producción de semiconductores requiere la tabla de rugosidad de la superficie, ya que incluso los defectos ligeros pueden afectar el funcionamiento del circuito. Las instalaciones de fabricación necesitan tales normas para una menor variabilidad y fallas.
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