A menudo, debe controlarse acabado de superficie con el fin de aumentar la fuerza de fatiga de miembros muy estresadas que está sometido a cargar retrocesos. Una superficie lisa elimina las irregularidades agudas que son la mayor fuente potencial de grietas de fatiga.
Para partes como engranajes, control de acabado de superficie puede ser necesario Asegúrese de operaciones tranquilas. En otros casos, sin embargo, cuando una lubricación de límite existe la condición o donde superficies no sea compatibles, como en dos extremadamente superficies difíciles ejecución junta, una superficie ligeramente roughened será generalmente prestar asistencia en lubricación.
También es necesario a fin de un grado específico de la rugosidad superficial acomodar desgaste en de ciertas partes. No alcanzar mayoría piezas móviles de nuevos una condición de lubricación completa como resultado de geometría imperfecto, ejecutando la certificación y las distorsiones térmicas. Por lo tanto, deben las superficies usar en un proceso de eliminación real de metal. El acabado de superficie debe ser un compromiso entre la rugosidad suficiente para desgaste adecuada y suficiente suavidad de vida de servicio esperado.
La consecuencia inmediata de la fabricación de una pieza es que esta sea apta en dos aspectos fundamentales que afectan a toda pieza, aislada o como parte de un conjunto.
Su funcionamiento
Su intercambiabilidad
Como consecuencia de ello la pieza deberá tener sus dimensiones entre límites, tolerancias dimensionales, formas, tolerancias geométricas. Además, para que su funcionamiento sea correcto debe tener definido el acabado superficial o el estado final de las distintas superficies de ella.
Estado de las superficies
Al fabricar una pieza utilizando diferentes maquinas y útiles, por muy sofisticadas que estas sean no se puede conseguir la perfección teórica. Como consecuencia de ello se producen imperfecciones en las diferentes superficies de la pieza, las que se pueden clasificar en dos tipos.
RUGOSIDAD: su origen son las huellas que dejan las herramientas empleadas para mecanizar o trabajar su superficie. Ver figura 1.
ONDULACION: Se produce como efecto de las holguras y desajustes que existen en las maquinas y herramientas que se emplean para trabajar su superficie. Ver figura 2.
Se tiene que tener en cuenta que este tipo de imperfecciones o irregularidades no son incompatibles y generalmente se presentan simultáneamente, como se puede ver en la figura 3.
REPRESENTACION Y MEDIDAS DE LAS IRREGULARIDADES
Símbolos utilizados en planos
A las irregularidades mencionadas anteriormente se les denomina en general rugosidad, la cual se pude medir con ayuda de sofisticados aparatos electrónicos provistos de palpadores que nos indican en µm los valores de R o Ra, que son los índices empleados para medirla.
Especificaciones ISO
De acuerdo con la norma ISO 1302-1978, las especificaciones del acabado superficial deberán colocarse en relación con el símbolo básico como se muestra a continuación:
a: Valor Ra de rugosidad en micrones o micro pulgadas o número de grados de rugosidad N1 a N12
b: Método de producción, tratamiento o recubrimiento
c: Longitud de muestreo
d: Dirección de marcado
e: Cantidad que se removerá mediante maquinado
f: Otros parámetros de rugosidad (entre paréntesis)
La mejor manera de hacer una representación es como se muestra en la figura de la izquierda, Sin embargo es muy común encontrar sólo una indicación como la figura de la derecha.
A continuación se dan recomendaciones prácticas de cómo proceder en esos casos:
1. Determinar si la medición será en µm o en µpulgadas.
2. si no se menciona ningún parámetro en especial, se entenderá que la medición será con el parámetro Ra.
3. El valor numérico mostrado indicará el valor máximo admisible y cualquier valor menor será aceptable.
4. La longitud de muestreo que deberá utilizarse, si no se especifica ninguna, será 0,8 mm o .030 pulgadas.
5. La longitud de evaluación deberá fijarse igual a 5 veces la longitud de muestreo.
6. La medición se hará perpendicular a las marcas del maquinado, sino hay una dirección preferencial, será necesario realizar tres mediciones en posiciones angulares diferentes y reportar el mayor valor.
7. Los parámetros más utilizados son Ra, Rz, y Ry, por lo que pueden encontrarse en cualquier rugosímetro. Sin embargo los dos últimos están definidos en forma diferente en las normas DIN y en las normas JIS e ISO, por lo tanto, habrán de seleccionarse de acuerdo con los valores que se requieran.
8. Cuando este indicado un parámetro de rugosidad diferente a los anteriores, debe contarse con un rugosímetro capaz de medirlo. No existen factores para realizar conversiones de un parámetro a otro.
Simbología ISO en proceso de maquinado
La Tabla siguiente muestra los símbolos de la norma ISO 1302-1978 que se utilizan para indicar en los dibujos las direcciones de las marcas producidas por el proceso de maquinado.
Representación en dibujo (ANSI)
El símbolo siempre se coloca en el estándar posición vertical, como se muestra en la figura a continuación, nunca en un ángulo o ventajas hacia abajo. El símbolo generalmente se omite en vistas de piezas cuando la línea de llegada calidad de una superficie no es importante.
PARAMETROS
[ edit ] RoughnessParámetros de rugosidad
Cada uno de los parámetros de rugosidad se calcula utilizando una fórmula para describir la superficie.
Existen diferentes parámetros de rugosidad en uso, pero es una R, con mucho, el más común. Otros parámetros comunes incluyen z R, R q, y R s k. Algunos parámetros se utilizan sólo en algunos sectores o en determinados países. Por ejemplo, el R k familia de parámetros se utiliza principalmente para el cilindro tenía forros, y el Motif parámetros se utilizan principalmente en Francia.
Desde estos parámetros reducir toda la información en un perfil a un solo número, debe tenerse mucho cuidado en la aplicación e interpretación de ellos. Pequeños cambios en la forma en que el crudo se filtra datos sobre el perfil, la forma en que la línea media se calcula, y la física de la medición puede afectar enormemente el cálculo de parámetros.
Por convenio, todos los parámetros de rugosidad en 2D es una sociedad de capital R seguida de caracteres adicionales en el subíndice. El subíndice identifica la fórmula que se utilizó, y la R significa que la fórmula se aplicó a un perfil de rugosidad en 2D. Diferentes letras mayúsculas implica que la fórmula se aplicó a un perfil diferente. Por ejemplo, Ra es la media aritmética del perfil de rugosidad, Pa es la media aritmética de las materias primas sin filtrar perfil, y Sa es la media aritmética de la rugosidad 3D.
Cada una de las fórmulas que figuran en los cuadros del supuesto de que el perfil de rugosidad se ha excluido de la materia prima el perfil de datos y la línea media se ha calculado. El perfil de rugosidad n ordenó contiene, igualmente espaciadas a lo largo de la traza, y y i es la distancia vertical de la línea media a la i t h punto de datos. Altura se supone que es positivo en la dirección arriba, lejos de los materiales a granel.
Formula y descripción de parámetros (tabla)
Los parámetros anteriores se basan en la relación con la curva (también conocida como la curva de Abbott-Fireston.), la cual se muestra enseguida.
Ra
El Ra es uno de los parámetros más utilizados para medir los perfiles irregulares de una superficie, al tomar las lecturas Ra, da como resultado un porcentaje de irregularidades, redistribuye material de los excesivos picos que presenta una superficie rugosa. El Ra se puede medir con instrumentos especiales que registren zonas irregulares en superficies de piezas, en la grafica de Ra, se muestra un conjunto de picos, estas zonas demuestran las regiones de la superficie medida que presentan variaciones a lo largo de una longitud determinada, como se muestra en la figura.
Valores de rugosidad Ra y su equivalente en grados.
Rugosidad R
Son las irregularidades más pequeñas, hay desviaciones micro geométricas a lo largo de toda la pieza, por la que la grafica de rugosidad plasmara picos y valles donde la superficie sea irregular.
Ondulación
Son irregularidades más grandes, el espacio entre valles y picos es mucho mayor del que se presenta en una superficie rugosa, tanto para la rugosidad como para la ondulación, existen elementos en cuanto a la textura superficial y los más importantes son:
Superficie de estudio: Por designación en ingles (L), es la orientación de la superficie, que describe la orientación del dominio de medición.
Defectos: Por designación en ingles (f), son inclusiones en el material, son hoyos o deformaciones en la superficie.
Lo anterior se ejemplifica en la figura siguiente.
METODOS DE MEDICION
Explicacion
Puede ser medida mediante contacto o sin contacto. En contacto, los métodos de medición consisten en arrastrar un lápiz óptico a través de la superficie; estos instrumentos incluyen Rugosímetros. Sin contacto son los métodos de interferometría, la microscopía confocal, capacitancia eléctrica y microscopía electrónica.
2D para las mediciones, por lo general las huellas de la sonda a lo largo de una línea recta en una superficie plana o en forma de arco circular alrededor de una superficie cilíndrica. La longitud del camino que traza se llama la medición de longitud. La longitud de onda de la frecuencia más baja de filtro que se utilizará para analizar los datos se define generalmente como la longitud de muestreo. La mayoría de las normas recomiendan que la longitud de medición debe ser de al menos siete veces más largo que la longitud de muestreo, y de acuerdo con el muestreo de Nyquist-Shannon teorema debería ser al menos diez veces más largo que la longitud de onda de características interesantes. La evaluación de la longitud o duración de evaluación es la longitud de los datos que se utilizarán para el análisis. Comúnmente una longitud de muestreo se descarta de cada extremo de la medición de longitud.
Para las mediciones en 3D, está al mando de la sonda de exploración a lo largo de un área 2D en la superficie. El espaciado entre puntos de datos puede no ser la misma en ambas direcciones.
En algunos casos, la física del instrumento de medida puede tener un gran efecto en los datos. Esto es especialmente cierto cuando la medición de superficies muy lisas. Para contactar con las mediciones, más evidente problema es que el lápiz pueden rayar la superficie medida. Otro problema es que el lápiz puede ser demasiado contundente para alcanzar el fondo de profundos valles y podrán redondear las puntas de afilados picos. En este caso, la sonda es un filtro físico que limita la precisión del instrumento.
También hay limitaciones para los instrumentos sin contacto. Por ejemplo, los instrumentos que se basan en la interferencia óptica no puede resolver las características que están a menos de una fracción de la frecuencia de funcionamiento de su longitud de onda. Esta limitación puede hacer difícil medir con exactitud rugosidad común incluso en los objetos, ya que las características más interesantes pueden ser muy por debajo de la longitud de onda de la luz. La longitud de onda de la luz roja es de aproximadamente 650 nm , mientras que el Ra de un pozo de tierra podría ser 2000 nm.
Existen tres métodos generales por el cual la textura de superficie y la geometría superficie puede explorarse y evaluado: electrónica, óptica, y Visual o tactual.
Electrónico
Existen dos tipos de instrumentos electrónicos que medir la superficie real textura: promedio (o tipo de velocidad) y generación de perfiles (o tipo de desplazamiento).Instrumentos promedio o rastreo-tipo emplean un lápiz que se extrae a través de la superficie a medirse. El movimiento vertical del rastreo es amplificado eléctricamente y es impresionado en una grabadora para dibujar el perfil de la superficie. Perfiles de equipo se utilizan principalmente en los laboratorios para la investigación y desarrollo de aplicaciones. Considerable habilidad es necesaria para operar el equipo y analizar e interpretar el los datos.
Óptico
Sistemas de gestión o área utilizan métodos ópticas para evaluación de superficie. Este método de exploración de la superficie se lleva a cabo con microscopios simples o tridimensionales altamente sofisticados.
Táctil
Es el más sencillo de los métodos pero también es el menos preciso. En la actualidad el método de medición de la rugosidad más popular es el que se basa en un palpado de diamante con un radio de la punta de 2,5 ó 10 µm, que recorre una pequeña longitud denominada longitud de muestra (le), sobre la superficie analizada. Los valores normalizados para esta longitud de muestreo son: 0.08, 0.25, 0.8; 2.5; 8 y 25 mm.
METODOS PARA DAR ACABADOS SUPERFICIALES
La siguiente tabla, muestra los rangos típicos de valores de rugosidad superficial que pueden obtenerse mediante métodos de fabricación
Para Añadir y modificar
Escaldado
Blanqueado de metal, por varios medios, tales como remojo en ácido o por el recubrimiento con estaño. Este término se usa comúnmente en monedas, en el que piezas reciben un lustre y brillo antes de que se destruyera imágenes en la superficie.
Caso de endurecimiento
Endurecimiento del caso o el endurecimiento de la superficie es el proceso de consolidación de la seguridad de la superficie de un metal.
Revestimiento
Es la cubierta de un material con otro.
Tratamiento de la Corona
Es un proceso tratamiento superficial que mejora las características de vinculación de la mayoría de materiales tales como: papel , películas , frustra y polímeros levantando la superficie de la energía (nivel DINA).
Los procesos de difusión
Carbonizado
Se Trata de un proceso de tratamiento de calor en el que el hierro o acero se calienta en presencia de otro material (pero por debajo punto de fusión del metal en el) que se libera de carbono como que se descompone. La superficie externa tendrá mayor contenido de carbono que material original. Cuando el hierro o acero se enfría rápidamente por Temple, el mayor contenido de carbono en la superficie exterior se vuelve difícil, mientras que el núcleo permanece suave y fuerte.
Nitritado
Es un proceso que se introduce el nitrógeno en la superficie de un material. Se utiliza en metalurgia , por ejemplo, para el tratamiento de endurecimiento del caso de predominantemente acero sino para la titanio , aluminio y molibdeno .
Doraduras
Es la técnica de aplicar una capa delgada de oro a una superficie.
Moleteado
Es un proceso de fabricación, por lo general, se realizó en un torno, mediante el cual un patrón (aproveche-Cruz) visualmente-atractivo con forma de rombo es cortar o laminado en metal.
Recubrimiento de polvo
Es un tipo de revestimiento que se aplica como un polvo seco libre-fluyendo. La principal diferencia entre una pintura de líquido convencional y un recubrimiento de polvo es que el recubrimiento de polvo no es necesario un disolvente.
Pintura
Es cualquier líquido o composición que, tras la aplicación a un substrato en una capa delgada, se convierte en una película opaco sólidos.
Pasivación / recubrimiento de conversión
Son revestimientos para metales donde la superficie de la parte se convierte en el recubrimiento con un proceso químico o electro-químico
Anodización
Utilizado para aumentar el grosor de la capa de óxido de natural en la superficie de piezas metálicas.
Bluing
Es un proceso de Pasivación en el que el acero parcialmente está protegido contra la roya y se llama una vez terminado el aspecto blue-black de la protección resultante.
Recubrimiento de conversión de Cromo
Es un tipo de revestimiento de conversión que se aplica a aluminio, zinc, cadmio, cobre, plata, magnesio, estaño y sus aleaciones para disminuir la corrosión.
Recubrimiento de conversión de fosfato
Se utilizan en partes de acero para la resistencia a la corrosión, lubricación, o como una base para posteriores revestimientos o pintura.
Oxidación electrolítica de plasma
Genera el óxido de revestimientos de metales. Es similar a Anodización.
Fumigación de plasma
Un método de fumigación térmica, es una técnica para producir revestimientos y partes de independiente con un chorro de plasma de procesamiento de materiales.
La deposición de película delgada
Finas capas que van desde fracciones de un nanómetro a varios micrómetros de grosor
Deposición de vapor químico (CVD):
Es un proceso químico que se utiliza para producir materiales sólidos de alta pureza, alto rendimiento. El proceso es a menudo utilizado en la industria de semiconductores para producir películas finas.
Galvanizado
Implica recubrimiento una pieza por Compactando partículas finas de metales en la superficie por el impacto de la cerámicas.
La deposición de sputter
Es un método deposición de vapor de física (EVP) depositar delgadas películas por sputtering , es decir, sacando material de un "objetivo," es decir, la fuente, que, a continuación, depósitos en un sustrato, por ejemplo, una oblea de silicio.
la deposición de vapor de física (PVD):
Es una gran variedad de deposición de vacío y se utiliza un término general para describir a cualquiera de una variedad de métodos para películas finas de depósito por la condensación de un formulario vaporizado del material diversas superficies.
Recubrimiento al vacio
Recubrimiento al vacío es una familia de los procesos que solía depositar capas átomo-por-átomo o molécula-por-molécula en sub- presión atmosférica ( vacío) sobre una superficie sólida.
Vulcanización:
Se refiere a un proceso de curación específico de goma alto calor y la adición de azufre o de otros equivalentes.
Para Suprimir e inovación
Chorreados abrasivos
Es la operación de limpieza o preparando una superficie por propulsando por la fuerza de un flujo de materiales abrasivos contra él.
Sandblasting
Proceso de suavizado, conformación y limpieza de una superficie dura obligando a partículas sólidas a través de esa superficie a altas velocidades.
Burnishing:
Es la deformación plástica de una superficie debido a que el deslizamiento de contacto con otro objeto.
química-mecánica de planarizacion (CMP)
es una técnica utilizada en fabricación de semiconductores para planarizacion de una oblea de semiconductores o de otro subestrato.
Electro pulido
También se conoce como pulido electroquímico, proceso que quita el material de una pieza metálica. Se utiliza para alisado de piezas metálicas. A menudo se describe como el reverso de electro grabado.
Llama pulido
Es un método de pulido un material, generalmente termoplásticos o vidrio pues lo expone a una llama o calor.
Haz de iones de gas
Es una nueva tecnología para modificación de nano-escala de las superficies. Puede suavizar una amplia variedad de materiales tipos de superficies para dentro de un angstrom de rugosidad sin daños subsuperficie. También se utiliza para alterar químicamente superficies a través de infusión o la deposición.
Rectificadora:
Una superficie de grinder es una máquina herramienta que se utiliza para proporcionar las superficies de precisión.
Procesos de masa de acabado
Es un grupo de procesos de producción que permiten grandes cantidades de partes que simultáneamente.
Secadoras acabado
Es una técnica para alisamiento y una superficie aproximada de relativamente pequeñas partes de pulido.
vibratorio
Es un tipo de proceso de producción masiva de acabado alisado, radio, descale, limpia y aclarar un gran número de piezas relativamente pequeñas.
Decapado
Es un tratamiento de superficies metálicas para eliminar las impurezas, manchas, roya o escala con una solución llamada adobo , que contiene ácidos fuertes de minerales.
Pulido
Es el proceso de creación de una superficie suave y brillante realizando un o mediante una acción química, dejando una superficie importante reflexión especular y mínima difusa de reflexión.
Buffing
Proceso de acabado de alisamiento de la superficie de una pieza utilizando un abrasivo y una rueda de trabajo.
Peening
Es el proceso de trabajo de un metal de superficie para mejorar sus propiedades de los materiales, generalmente por medios mecánicos como el martillo sopla o por chorreado con un disparo.
Superfinishing
Es un proceso de metalworking que mejora la geometría de acabado de superficie y la pieza. Esto se logra eliminando sólo la delgada amorfa capa superficial dejada por el último proceso con una piedra abrasivos; esta capa es generalmente sobre 1 µm en magnitud.
Acabado mecánico
Procesos de acabado mecánicos
Chorreado abrasivos
Sandblasting
Burnishing
Rectificadora
Masiva de los procesos de acabado
Secadoras acabado
Vibratory acabado
Pulido
Buffing
La utilización de abrasivos en metal pulido da resultados en lo que se considera un "acabado mecánico".
Denominaciones de acabado mecánico
Acabado # 3
También conocido como rectificadora, desbaste o rectificadora áspero. Estos acabados son gruesos en la naturaleza y generalmente un acabado preliminar aplicado antes de producción. Un ejemplo podría ser rectificado puertas fuera de la fundición, rebabado o eliminar el exceso de soldadura material. Es aplicada y grueso en apariencia utilizando 36–100 lija abrasivo.
Cuando se especifica el acabado como # 3, el material es pulido a una lija 60–80 uniforme.
Acabado arquitectónico # 4
También conocido como cepillados, direccional o satinado termina. Un acabado de arquitectura # 4 se caracteriza por pulido lija líneas finas que son el uniforme y direccional en apariencia. Es producida por pulido el metal con un acabado de cinturón o la rueda de lija 120–180 y, a continuación, remojada con un compuesto de lija 80–120 o un medio no tejida cinturón abrasivo o notas.
# 4 Lácteos o acabado sanitaria
Este fin es comúnmente utilizado para la industria médica y alimentos y casi exclusivamente para acero inoxidable. Este fin es mucho más fino de terminar un # 4 arquitectónico. Debería adoptarse mucho cuidado para eliminar los defectos superficiales en el metal, como los fosos, lo que podría permitir las bacterias a crecer. Un 4 # fin sanitaria o productos lácteo es producida por pulido con un cinturón de lija 180–240 o rueda terminar transparencia con un compuesto de lija de 120–240 o una multa no tejida cinturón abrasivo o notas.
Acabado # 6
También conocido como un bien satinado. Este fin es producido por pulido con un cinturón de lija 220–280 o rueda ablandada con un 220–230 muy fino o compuesto no tejida abrasivos cinturón o notas. Líneas de pulido, debe ser suave y menos reflectoras de terminar un # 4 arquitectónico.
Acabado # 7
Un acabado # 7 es producido por pulido con un cinturón 280–320 o rueda y sisal buffing con un corte y color compuesto. Se trata de un acabado semi-bright que todavía tendrá algunas líneas de pulido, pero deben ser muy aburridas. Acero al carbono y hierro son comúnmente pulidos para un # 7 acabado antes de vanisado de cromo. Puede hacer un acabado # 7 brillante por buffing de color con color compuesto y un algodón. Esto es una buena manera para mantener pulido costos abajo cuando una parte debe ser brillante pero no impecable.
Acabado # 8
También conocido como un espejo terminar. Este fin es producida por pulido con al menos un acabado de cinturón o la rueda de 320 lija. Debe tener cuidado para asegurar que se eliminan todos los defectos superficiales. La parte es sisal Pinto y, a continuación, el color de Pinto para lograr un acabado espejo. La calidad de este fin es dependiente de la calidad del metal se pulido. Algunas aleaciones de acero y aluminio no pueden ser llevados ante un acabado espejo. Fundición que escorias o fosos también será difícil, si no imposible pulir a un # 8.
REFERENCIAS
http://www.mfg.mtu.edu/cyberman/quality/sfinish/index.html
http://www.unizar.es/euitiz/areas/areingpf/21206/desc/medrug.pdf
http://books.google.com.mx/books?id=RfSyadgRa0C&pg=PA73&dq=acumulacion+de+tolerancias#PPA169,M1
http://www.talleriscj.com.ar/material/Metrologia/Rugosidad.pdf
http://isa.umh.es/asignaturas/tf/tema3.pdf
http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?mkt=es-es&Ref=WLButton&br=ro&a=http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_finishing
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/avila_h_re/capitulo5.pdf
BIBLIOGRAFIA
Degarmo, Kohser, Ronald A. (2003), materiales y procesos de producción, Paul e.; Ceratogymna, T. J (ed. 9), Wile.
^ Whitehouse, DJ. (1994). Manual de superficie Metrología, Bristol: Editorial Instituto de Física.
Autor:
Raúl Aguirre Ontiveros
Ing. Pedro Zambrano
Instituto Tecnológico de Chihuahua
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