Rugosidad Superficial en Ingeniería: Conceptos, Medición y Procesos de Acabado

Introducción a la Rugosidad Superficial en Ingeniería

El estado superficial es la aspereza adquirida por la superficie de una pieza durante su proceso de fabricación.

Tipos de Superficies en Ingeniería

Superficie geométrica: Es la que se representa en los dibujos y planos, sin tener en cuenta los errores de forma ni de rugosidad.

Superficie real: Es la que representa la pieza después de ser mecanizada, y por lo tanto, la superficie que deseamos verificar.

Superficie efectiva: Es la que podemos detectar mediante instrumentos de medida micrométricos; esta es una aproximación de la superficie real.

Parámetros Asociados a la Rugosidad

Junto a la rugosidad, se estudian el paso de la rugosidad y su orientación.

Diferencia entre Rugosidad y Ondulación

Rugosidad: Irregularidades de la superficie real en forma de desviaciones micrométricas medidas a lo largo de la longitud de la pieza. Son producidas normalmente en los procesos de deformación plástica del metal durante las operaciones de mecanizado, por la herramienta y en las condiciones de corte.

Ondulación: Son las irregularidades mayores de la superficie, dentro del nivel siguiente a la longitud de exploración. Es más espaciada que la rugosidad y, por lo tanto, la longitud media es mayor que en la rugosidad.

Factores que Producen las Ondulaciones

1. Flexión de la máquina o pieza.
2. Vibraciones.
3. Distorsiones, tensiones, etc.

Cálculo de la Rugosidad Media Aritmética (Ra)

Para determinar Ra, debemos, a partir de un perfil efectivo de una longitud igual a la longitud de medición (Lm), establecer la línea de fondo (Lf) que coincide con el valle más profundo. A continuación, se calcula el área encerrada entre las crestas y la línea de medición. Posteriormente, dividimos el área calculada por la longitud Lm y obtendremos la altura de la línea central (Lc). Una vez obtenida Lc, se calcula Ra mediante la media aritmética de las diferencias de cada punto del perfil efectivo a la línea central, tanto por encima como por debajo.

Definición de Rz

Rz se define como la distancia medida entre los cinco puntos más altos (crestas) y los más bajos (valles) que se encuentran entre los límites de la longitud básica.

Definición de Rs

Rs es la medida geométrica de las diferencias del perfil tomada por encima y por debajo de la línea media, respecto a dicha línea media, a lo largo de una longitud básica.

Procesos de Acabado Superficial

Definiciones de Procesos de Acabado

Brochado: Consiste en hacer pasar la brocha (con forma de barra con múltiples dientes) forzadamente por un orificio cilíndrico o superficie exterior de la pieza con el fin de obtener progresivamente el perfil deseado de la brocha.

Escariado: Se utiliza para obtener un buen acabado superficial con ciertas tolerancias o bien simplemente para agrandar ciertos taladros realizados con una broca inferior.

Lapeado: Se frotan dos superficies con un abrasivo de grano muy fino entre ambas para conseguir un mejor acabado y disminuir la rugosidad superficial.

Bruñido: Se realiza en piezas ya rectificadas anteriormente con el objetivo de elevar su precisión y acabado superficial.

Diferencias entre Lapeado, Bruñido y Rectificado

La rugosidad del lapeado va de 0.05 a 0.5 µm, la del bruñido de 0.03 a 0.5 µm y la del rectificado de 0.1 a 0.5 µm, siendo el bruñido el proceso más exacto en términos de rugosidad mínima alcanzable.

Factores para la Selección de la Rugosidad Superficial

1. Carga que soporta la superficie durante el funcionamiento.
2. Velocidad y dirección del movimiento.
3. Naturaleza y características físicas de los cuerpos en contacto.
4. Lubricación.
5. Aspecto de la superficie.

Símbolos de Orientación de la Rugosidad

• =: Paralelas al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.
• ⊥: Perpendiculares al plano de proyección de la vista.
• X: Cruzadas en dos direcciones oblicuas con relación al plano de proyección de la vista que indica.
• M: Multidireccional.
• C: Aproximadamente circular con respecto al centro de la superficie.
• R: Aproximadamente radial con respecto al centro de la superficie.