Como uma superfície interage com o ambiente depende de sua rugosidade da superfície ou micro-irregularidades. Ra (Média da rugosidade) mede a saída média de uma superfície média. Por outro lado, Rz (Altura máxima média) mede a distância vertical entre o pico mais alto e o vale mais baixo em um comprimento de amostra. As aplicações aeroespacial e automotivo dependem da rugosidade da superfície para eficiência aerodinâmica e desgaste dos componentes do motor. A rugosidade do dispositivo médico afeta a biocompatibilidade do implante. Otimizando o desempenho, atrito, e confiabilidade em aplicações importantes requer conhecimento e interpretação um gráfico de rugosidade da superfície.
Medição da rugosidade da superfície
Técnicas de medição
A medição da rugosidade da superfície depende de profilômetros de contato, Scanners a laser sem contato, e AFM. Profilômetros de contato são usados porque tocam a superfície e fornecem grande precisão para pequenas e grandes regiões. No entanto, Sua sonda mecânica limita sua velocidade e pode prejudicar materiais delicados. Os scanners de laser sem contato avaliam a rugosidade usando a triangulação a laser para evitar problemas de contato. Eles são mais rápidos e melhores para superfícies macias ou pegajosas, mas lutam com as transparentes ou brilhantes. Ao mesmo tempo, As medidas em nanoescala se beneficiam da resolução de nível atômico da AFM. AFM é demorado e caro, por isso é usado em aplicativos especializados.
Interpretar dados de medição
Medições de rugosidade da superfície, incluindo RA e RZ, Fornecer detalhes do perfil de superfície. A RA calcula as partidas da linha média para estudo comparativo. Ainda, RA pode ocultar picos e vales, detalhes obscuros. Rz, que mede a diferença média de altura entre os cinco picos mais altos e vales mais baixos, Detalhes anormalidades da superfície. Por exemplo, Se houver picos e vales excessivos, RZ pode mostrar a rugosidade. Por outro lado, RA pode sugerir suavidade. Outros indicadores, como rq (Raiz Raiz média quadrada), Forneça mais informações em controle de qualidade. Dominar esses parâmetros de gráfico de rugosidade da superfície permite mais interpretação.
Gráfico de rugosidade da superfície: Um guia visual
Introdução ao gráfico
Engenheiros e maquinistas requerem gráficos de rugosidade da superfície para precisão da produção. Eles mostram os níveis de rugosidade da superfície de um material em microinches ou micrômetros. Os gráficos de rugosidade da superfície permitem que os usuários escolham o acabamento da superfície, relacionando os níveis de rugosidade aos procedimentos de usinagem. Se a peça precisar de suavidade para fluxo ou textura do fluido para ligação e adesão, Isso garante seu desempenho. Escolhendo o nível de rugosidade adequado desconsidera- ou subestimando as necessidades de superfície.
Componentes de um gráfico de rugosidade da superfície
Os gráficos de rugosidade da superfície podem incluir dois eixos. O eixo horizontal mostra valores de rugosidade (Ra, Rz, etc.), e o eixo vertical mostra procedimentos de usinagem (moagem, virando, moagem, etc.). Os níveis de rugosidade podem ser fornecidos em uma escala logarítmica, De muito bem a altamente áspero. Ocasionalmente, Imagens ou perfis de referência podem mostrar a textura de cada nível de rugosidade no gráfico. Essas ilustrações ajudam a visualizar um acabamento para o planejamento e controle de qualidade.
Como usar um gráfico de rugosidade da superfície
Comece a usar um gráfico de rugosidade da superfície, determinando o suporte de carga da parte, atrito, ou necessidades estéticas. Atenda a essas demandas com a técnica de usinagem adequada e valor de rugosidade usando o gráfico. Por exemplo, Ao criar uma superfície de vedação, O gráfico pode recomendar 0.8 µm RA A rugosidade atingida por moagem precisa. Um acabamento mais áspero, como 6.3 µm RA por moagem, pode ser sugerido para peças que precisam de maior adesão. O gráfico ajuda a escolher o acabamento superficial mais econômico e tecnicamente aceitável, ao mesmo tempo em que corresponde aos níveis de rugosidade com os requisitos de aplicação. Ele fornece desempenho máximo sem etapas adicionais de processamento.
Gráfico de conversão de acabamento superficial
Vamos revisar algumas siglas:
- Rms = quadrado médio da raiz
- CLA = média da linha central
- RT = total de rugosidade
- N = novo ISO (Nota) Números de escala
- Comprimento de corte = comprimento necessário para a amostra
Acabamentos de superfície comuns e suas aplicações
Acabamentos ásperos
Shotblasting, jato de areia, e a usinagem áspera são usadas em superfícies que precisam de adesão ou revestimento. Eles fornecem texturas densas da superfície com picos e vales que ajudam a ligação mecânica em peças estruturais, onde camadas ou revestimentos adesivos devem agarrar o substrato. Por exemplo, Vigas de aço de jato de tiro antes de pintar ou galvanizar aumenta a área de superfície e a adesão ao revestimento. As peças que serão usinadas ou revestidas precisam de usinagem grosseira para uma textura básica. Os métodos criam rugosidade, mas são gerenciados e referenciados a um gráfico de rugosidade da superfície para uniformidade de produção.
Acabamentos médios
Para componentes com desgaste modesto ou necessidades de vedação, Acabamentos médios de moagem fina ou moagem leve equilibrar superfícies ásperas e lisas. Os setores automotivo e aeroespacial empregam moagem fina para precisão dimensional e acabamento superficial. Por exemplo, Reduz os pistões do motor de atrito e selos e cabeças de cilindros. Moagem leve, usado em ferramentas e fabricação de matrizes, produz um acabamento suave que reduz o desgaste, mas preserva textura suficiente para interagir com componentes adjacentes. Os acabamentos são verificados em um gráfico de rugosidade da superfície para atender às tolerâncias de engenharia.
Acabamentos suaves
Para componentes de alta precisão, polimento, Laping, ou a superfinação fornece superfícies suaves que afetam o desempenho. O polimento pode ajudar a criar lentes e espelhos ópticos, onde as imperfeições da superfície podem causar aberrações. Laping usando compostos abrasivos cria suave, superfícies paralelas em blocos de medição de precisão e assentos de válvula. A produção de implantes médicos precisa de superfinação para erradicar os picos de moagem e fornecer um suave, superfície biocompatível para menor atrito e desgaste. Tais operações precisam de controle usando um gráfico de rugosidade da superfície para atingir o acabamento em nível micro.
Fatores que influenciam a rugosidade da superfície
Material da ferramenta e geometria
- Composição e dureza da ferramenta de corte.
- Raio do nariz da ferramenta e ângulo de ancinho.
- Desgaste da ferramenta.
Parâmetros de usinagem
- Velocidade de corte.
- Taxa de alimentação.
- Profundidade de corte.
- Tipo de operação de usinagem (Por exemplo, virando, moagem, moagem).
Material da peça de trabalho
- Dureza e ductilidade.
- Homogeneidade do material.
- Presença de inclusões ou impurezas.
Ambiente de corte
- Uso de fluidos de corte (tipo, quantidade, Método de aplicação).
- Condições de lubrificação e resfriamento.
Condição da máquina -ferramenta
- Rigidez da máquina.
- Vibração e alinhamento do fuso.
- Condição dos componentes da máquina -ferramenta (rolamentos, guias, etc.).
Acessórios e propriedades de trabalho
- Estabilidade da configuração da peça.
- Tipo e condição do acessório.
Operações de acabamento de superfície
- Uso de técnicas de pós-processamento (Por exemplo, polimento, aprimorando).
- Aplicando revestimentos ou tratamentos à superfície.
Caminho da ferramenta e programação
- Otimização de caminho na usinagem CNC.
- Estratégia de engajamento de ferramentas e sobreposição do caminho da ferramenta.
Fatores ambientais
- Temperatura e umidade ambiente.
- Presença de contaminantes ou detritos durante a usinagem.
Medição e inspeção
- Método de medição de rugosidade da superfície.
- Precisão e calibração de instrumentos de medição.
Padrões da indústria e rugosidade da superfície
ISO 4287 e os padrões de rugosidade da superfície ASME B46.1 fornecem métodos de medição padronizados e perfis de superfície para confiabilidade entre os setores. Requisitos de rugosidade da superfície protegem lâminas de turbinas no aeroespacial; variações podem causar falha catastrófica. De forma similar, O polimento de bolas na produção de semicondutores requer o gráfico de rugosidade da superfície, pois mesmo pequenas falhas podem afetar o funcionamento do circuito. As instalações de fabricação precisam de tais normas para menor variabilidade e falhas.
Precisa de ajuda para entender o gráfico de rugosidade da superfície para encontrar o melhor acabamento da superfície? Contate-nos!
