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CALIDAD SUPERFICIAL:RUGOSIDAD
Tecnologa Mecnica IIE.U.I.T.I.Z.
Curso 2002-2003
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Dentro del mundo de la tecnologa, seobservan gran cantidad de
piezas que han deponerse en contacto con otras y rozarse a
altasvelocidades. El acabado final y la textura deuna superficie es
de gran importancia einfluencia para definir la capacidad
dedesgaste, lubricacin, resistencia a la fatiga yaspecto externo de
una pieza o material, por loque la rugosidad es un factor
importante atener en cuenta.
1. Introduccin
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El acabado superficial de los cuerpospuede presentar errores de
formamacrogeomtricos y microgeomtricos. La rugosidad superficial es
elconjunto de irregularidades de lasuperficie real,
definidasconvencionalmente en una seccindonde los errores de forma
y lasondulaciones han sido eliminados.
2. Terminologa
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2.Terminologa (Norma UNE 82-315 / 86)
Superficie real:Superficie que limita elcuerpo y lo separa
delmedio que lo separa.
Superficiereal
Superficiegeomtrica Superficie geomtrica:
Superficie ideal cuyaforma est especificadapor el dibujo y/o
tododocumento tcnico
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2. Terminologa Superficie de referencia. Superficie a partir de
la
cual se determinan los parmetros de rugosidad.Tiene la forma de
la superficie geomtrica. Se puedecalcular por el mtodo de mnimos
cuadrados.
Perfil real: es la interseccin de la superficie realcon un plano
normal.
Perfil real
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Longitud bsica, l: Longitud de la lnea dereferencia utilizada
para separar las irregularidadesque forman la rugosidad
superficial.
2. Terminologa
Longitud de evaluacin, ln: Longitud utilizadapara determinar los
valores de los parmetros derugosidad superficial. Puede comprender
una oms longitudes bsicas.
Longitud de evaluacin
Lnea de referencia
Longitudes bsicas
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2. Terminologa Lnea media de los mnimos cuadrados: Lnea
dereferencia cuya forma es la del perfil geomtrico.Divide el perfil
de modo que, en el interior de lalongitud bsica, la suma de los
cuadrados de lasdesviaciones a partir de esta lnea es mnima.
Dire
cci
n de
la d
esvi
aci
nde
l per
fil
Direccin general del perfil
Lnea media demnimos cuadrados
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2. Terminologa
Direccin general del perfilDire
cci
n de
lade
svia
cin
del
per
fil
Lnea media aritmtica
Lnea media aritmtica (o lnea central): Lnea dereferencia con la
forma del perfil geomtrico,paralela a la direccin general del
perfil en elinterior de la longitud bsica. Divide el perfil demodo
que la suma de reas comprendidas entre ellay el perfil es igual en
la parte superior e inferior.
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2. Terminologa Cresta local del perfil: es la parte del
perfilcomprendida entre dos mnimos adyacentes del perfil.
Valle local del perfil: Parte del perfil comprendidaentre dos
mximos adyacentes del perfil
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2. Terminologa
Cresta del perfil: Parte del perfil dirigida hacia elexterior
del cuerpo uniendo dos interseccionesconsecutivas del perfil con la
lnea media
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2. Terminologa
Valle del perfil: Parte del perfil dirigida hacia elinterior del
cuerpo uniendo dos interseccionesconsecutivas del perfil con la
lnea media
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Altura de una cresta del perfil, yp: Distanciaentre la lnea
media y el punto ms alto de unacresta
3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
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Profundidad de un valle del perfil, yy:Distancia entre la lnea
media y el punto msbajo de un valle
3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
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Altura de una irregularidad del perfil: Sumade la altura de una
cresta y de la profundidadde un valle adyacente
3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
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3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
Altura mxima de una cresta, Rp: Distancia del puntoms alto del
perfil a la lnea media, dentro de l.Profundidad mxima de un valle,
Rm: Distancia delpunto ms bajo del perfil a la lnea media, dentro
de l.Altura mxima del perfil, Rmax: Mxima distanciaentre la cresta
ms alta (Rp) y el valle ms bajo (Rm).
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Altura de las irregularidades en diez puntos, Rz:Media de los
valores absolutos de las alturas de lascinco crestas del perfil ms
altas y de lasprofundidades de los cinco valles del perfil msbajos,
dentro de la longitud bsica.
3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
5 5 Ypi + Yvi i=1 i=1 Rz = 5
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Altura media de las irregularidades del perfil, Rc:es la suma de
los valores medios de las alturas delas crestas y de las
profundidades de los valles,dentro de la longitud bsica.
n n Ypi + Yvi i=1 i=1 Rc = n donde: Ypi es la altura de la isima
cresta ms alta; Yvi es la profundidad del isimo valle ms bajo. n es
el n de crestas y de valles del perfil.
3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
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3. Parmetros de rugosidad3.1. Respecto a la direccin de las
alturas
Desviacin media aritmtica del perfil, Ra: esla media aritmtica
de los valores absolutos delas desviaciones del perfil, en los
lmites de lalongitud bsica l.
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3. Parmetros de rugosidad3.2. Respecto a la direccin
transversal
Paso de las irregularidades del perfil:Longitud de la lnea media
que contiene unacresta y un valle consecutivo
Paso medio de las irregularidades del perfil,Sm = 1/n Smi
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3. Parmetros de rugosidad3.2. Respecto a la direccin
transversal
Paso de las crestas locales del perfil: Longitud deuna seccin de
la lnea media delimitada por laproyeccin sobre esta lnea de los dos
puntos msaltos de las crestas locales adyacentes del perfil
Paso medio de las crestas del perfil, S = 1/n Si
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3. Parmetros de rugosidad3.2. Respecto a la direccin
transversal
Longitud desarrollada del perfil, L0: Longitud quese obtendra al
desarrollar el perfil en lnea recta
Relacin de longitud del perfil, lr : relacin entre lalongitud
desarrollada y la longitud bsica
Densidad de las crestas del perfil, D: N de crestaspor unidad de
longitud D = 1 / Sm
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3. Parmetros de rugosidad3.3. Respecto a la forma de las
irregularidades Longitud portante del perfil, p: Suma de las
longitudes de segmentos obtenidos cortando lascrestas por una
lnea paralela a la lnea media,dentro de la longitud bsica, por un
nivel de cortedado. p=b1 + b2 + b3 + ... + bn
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3. Parmetros de rugosidad3.3. Respecto a la forma de las
irregularidadesTasa de longitud portante tp: Relacin de la
longitudportante a la longitud bsica tp = p/lCurva de la tasa de
longitud portante del perfil: es elgrfico que representa la relacin
entre los valoresde la tasa de longitud portante del perfil y el
nivel decorte del perfil.
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El significado de cada nmero y smbolo es el siguiente:
2 - 6
1, 6 = 0, 13
1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en m.2 es el valor de la
altura de la ondulacin (no necesario).= es la orientacin de la
rugosidad (en este caso paralela a la lnea).0, 13 es el paso de la
rugosidad en m (no necesario)6 es el valor del paso de la ondulacin
en mm (no necesario).
4. Especificacin de la rugosidad4.1. Simbologa
Ejemplo:
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SMBOLO ORIENTACIN DE LARUGOSIDAD EJEMPLO RUGOSIDAD
=Paralela a la lnea
representativa de la superficiesobre la que el smbolo va
indicado.
Rugosidad mximaRa = 0, 8 m.
Perpendicular a la lnearepresentativa de la superficie
sobre la que el smbolo vaindicado.
Rugosidad comprendidaentre Ra = 0, 8 m y
Ra = 1, 6 m.
Cruzado respecto a la lnearepresentativa de la superficiesobre
la que el smbolo vaindicado.
Rugosidad mximaRa = 0, 4 m en la
orientacin.
M Multidireccional. Rugosidad mximaRa = 0, 8 m con paso dela
rugosidad de 0, 4 mm.C
Aproximadamente circularrespecto al centro de la
superficie sobre la que elsmbolo va indicado.
Rugosidad mximaRa = 0, 4 m con altura de
1 mm.
RAproximadamente radialrespecto al centro de la
superficie sobre la que elsmbolo va indicado.
Rugosidad mximaRa = 0, 4 m con altura de
1 mm y paso de laondulacin de 6 mm.
0, 8
1, 6 0, 8
0, 4
0, 8 0, 4
1 0, 4
1 - 6 0, 4
4.1. Simbologa
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RUGOSIDAD APLICACINN1 Espejos. Bloques patrnN2 Planos de apoyo
de relojes comparadoresN3 Herramientas de precisin. Cojinetes
superacabados.
Acoplamientos estancos de alta presin en movimientoalternativo.
Superficies bruidas de retencin sin retn.
N4 Soportes de cigeales y rboles de levas. Pies devlvulas.
Superficies de cilindros de bombas hidralicas.Cojinetes lapeados.
Pernos de rboles para rotores deturbinas, reductores...
N5 rboles acanalados. Superficie exterior de
pstones.Acoplamientos efectuados a presin. Asientos devlvulas..
N6 Tambores de freno. Agujeros brochados. Cojinetes debronce.
Dientes de engranaje. Superficies de piezasdeslizantes, como
patines y sus guas.
N7 Caras de engranajes. rboles y orificios de engranajes.Cara de
mbolo.
N8 Pernos y cojinetes para transmisin (montaje a
mano).Superficies de acoplamiento de partes fijas desmontables.
N9 Superficies laterales de retencin con retenes normales.
4.2.
Gu
a de
apl
icac
ione
s yob
tenc
in
de d
istin
tas c
alid
ades
supe
rfic
iale
s
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Proceso de fabricacin
Desbarbado. Oxicorte
Torneado. Fresado. Limado
Taladrado
Cepillado
Mandrinado
Brochado
Rectificado
Bruido
Superacabado (lapeado)
Pulido
Rugosidad Ra in Ra m
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Proceso de fabricacin
Pulido
Granallado
Laminacin en caliente
Moldeo en arena
Forja
Moldeo en coquilla
Moldeo a presin
Laminado, estirado, trefilado
Extrusin
Rugosidad msfrecuente
Rugosidadmenosfrecuente
Rugosidad Rain Ra m
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5. Medida de la rugosidad5.1. Comparadores visotctiles
Elementos para evaluar el acabado superficialde piezas por
comparacin visual y tctil consuperficies de diferentes acabados
obtenidaspor el mismo proceso de fabricacin.
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5.2. Rugosmetrode palpadormecnico
Instrumento para lamedida de la calidadsuperficial basado enla
amplificacinelctrica de la sealgenerada por unpalpador que
traducelas irregularidadesdel perfil de laseccin de la pieza.
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5.2. Rugosmetrode palpadormecnico
Sus elementos principales son el palpador, elmecanismo de
soporte y arrastre de ste, elamplificador electrnico, un calculador
y unregistrador.
Configuracin mecnica clsica
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5.2. Rugosmetro: Palpador inductivo
El desplazamiento de la aguja al describir lasirregularidades
del perfil modifica la longituddel entrehierro del circuito
magntico, y conello el flujo de campo magntico que loatraviesa,
generando una seal elctrica.
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5.2. Rugosmetro: Palpador capacitivo
El desplazamiento vertical del palpador aproximalas dos lminas
de un condensador, modificando sucapacidad y con ella la seal
elctrica.
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El desplazamiento de la aguja del palpadordeforma elsticamente
un materialpiezoelctrico, que responde a dichadeformacin generando
una seal elctrica.
5.2. Rugosmetro: Palpadorpiezoelctrico
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5.2. Rugosmetro: Patn mecnico
El patn describir lasondulaciones de lasuperficie mientras
Patn (filtromecnico)
la aguja recorra los picos y valles del perfil. As seseparan
mecnicamente ondulacin y rugosidad queson simplemente desviaciones
respecto de lasuperficie geomtrica con distinta longitud de
onda.
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5.2. Rugosmetro:Filtrado elctrico
La seal elctricaprocedente delpalpador puede pasar aun filtro
para eliminarlas ondulaciones, estoes, disminuir laamplitud de
suscomponentes a partirde una longitud deonda , (longitud deonda de
corte)
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5.2. Rugosmetro de palpador mecnico
Actualmente los rugosmetros permiten calcular ytratar numerosos
parmetros de rugosidad,compensar la forma de la pieza o programar
lamedida.
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BibliografaCatlogos de MITUTOYO, STARRET, BROWN & SHARPE y
TESA
TITULO: Curso de Metrologa Dimensional.AUTOR: Carro de Vicente
Portela.EDITORIAL: E.T.S.I.I. de Madrid 1978. pp 169.
TITULOS: Consejos de metrologa de la A.E.C.C. (varios)AUTOR:
Comit de Metrologa de la A.E.C.C. Madrid.EDITORIAL: Asociacin
Espaola de Control de Calidad.
TITULO: Clasificacin de instrumentos de metrologa
dimensional.AUTOR: Ministerio de Industria, Comercio y Turismo.
Direccin General de Poltica Tecnolgica.EDITORIAL: Seccin
Publicaciones Ingenieros Industriales. Madrid, 1992.
TTULO: Metrologia bsicaAUTOR: Manrique, E., Casanova,
A.EDITORIAL: Edeb
CALIDAD SUPERFICIAL: RUGOSIDADDentro del mundo de la tecnologa,
se observan gran cantidad de piezas que han de ponerse en contacto
con otras y rozarse a2.Terminologa (Norma UNE 82-315 / 86)2.
TerminologaLongitud bsica, l: Longitud de la lnea de referencia
utilizada para separar las irregularidades que forman la rugosidad
supeLnea media de los mnimos cuadrados: Lnea de referencia cuya
forma es la del perfil geomtrico. Divide el perfil de modo2.
TerminologaCresta local del perfil: es la parte del perfil
comprendida entre dos mnimos adyacentes del perfil.2. Terminologa2.
TerminologaAltura de una cresta del perfil, yp: Distancia entre la
lnea media y el punto ms alto de una crestaProfundidad de un valle
del perfil, yy: Distancia entre la lnea media y el punto ms bajo de
un valleAltura de una irregularidad del perfil: Suma de la altura
de una cresta y de la profundidad de un valle adyacenteAltura mxima
de una cresta, Rp: Distancia del punto ms alto del perfil a la lnea
media, dentro de l.Profundidad mxima deAltura de las
irregularidades en diez puntos, Rz: Media de los valores absolutos
de las alturas de las cinco crestas del perfiAltura media de las
irregularidades del perfil, Rc: es la suma de los valores medios de
las alturas de las crestas y de las pDesviacin media aritmtica del
perfil, Ra: es la media aritmtica de los valores absolutos de las
desviaciones del perfil, en3. Parmetros de rugosidad 3.2. Respecto
a la direccin transversal3. Parmetros de rugosidad 3.2. Respecto a
la direccin transversal3. Parmetros de rugosidad 3.2. Respecto a la
direccin transversal3. Parmetros de rugosidad 3.3. Respecto a la
forma de las irregularidadesTasa de longitud portante tp: Relacin
de la longitud portante a la longitud bsica tp = mp/lCurva de la
tasa de longitud por5. Medida de la rugosidad 5.1. Comparadores
visotctiles5.2. Rugosmetro de palpador mecnico5.2. Rugosmetro de
palpador mecnico5.2. Rugosmetro: Palpador inductivo5.2. Rugosmetro:
Palpador capacitivo5.2. Rugosmetro: Palpador piezoelctrico5.2.
Rugosmetro: Patn mecnico5.2. Rugosmetro: Filtrado elctrico5.2.
Rugosmetro de palpador mecnico
