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Rugosidade
Prof. Hélio Padilha
Rugosidade
As superfícies de peças apresentam irregularidades
quando observadas em detalhes. Estas irregularidades
são provocadas por sulcos ou marcas deixadas pela
ferramenta que atuou sobre a superfície da peça.
A importância do estudo do acabamento superficial
aumenta na medida em que cresce a precisão de
ajuste entre as peças a serem acopladas, onde
somente a precisão dimensional, de forma e de
posição não é suficiente para garantir a
funcionabilidade do par acoplado.
Rugosidade
O acabamento superficial é fundamental onde
houver desgaste, atrito, corrosão, aparência,
resistência à fadiga, transmissão de calor,
propriedades óticas, escoamento de fluidos e
superfícies de medição (blocos-padrão, micrômetros,
paquímetros, etc.). O acabamento superficial é
medido através da rugosidade superficial, a qual é expresso em mícrons (mm).
No Brasil, os conceitos de rugosidade superficial são
definidos pela norma ABNT NBR 6405-1985.
Erros geométricos
Na análise dos desvios da superfície real em
relação à superfície geométrica (ideal, de
projeto), pode-se distinguir os seguintes erros:
◦ Erros macro-geométricos ou erros de forma:
Podem ser medidos com instrumentos de
medição convencionais (relógio comparador).
◦ Erros micro-geométricos: Podem ser medidos
somente com instrumentos especiais tais como
rugosímetros, perfilógrafos. Estes instrumentos
podem ser óticos, a laser ou eletromecânicos.
Rugosímetro eletromecânico
Rugosidade e ondulações
As superfícies reais distinguem-se das superfícies geométricas (teóricas ou ideais) através dos erros de forma, sejam eles macro ou micro-geométricos.
Quando se mede a rugosidade, o instrumento mostrará o perfil da peça composto da rugosidade e da ondulação.
◦ Ondulações ou textura secundária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento bem maior que sua amplitude. A freqüência destas ondas é pequena.
◦ Rugosidade superficial ou textura primária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento semelhantes à sua amplitude. A freqüência destas ondas são bastantes elevadas.
Rugosidade e ondulações
Os rugosímetros utilizam filtros passa-alta: somente freqüências
maiores que um valor pré-determinado são analisadas. Esta
freqüência pré-determinada é chamada de "cut-off". Sinais com
freqüências inferiores à freqüência de "cut-off"são eliminados.
Sistema de medição de rugosidade
Existem basicamente dois sistemas de medição de rugosidade:
◦ O sistema da linha média M e
◦ O sistema da envolvente E.
O sistema da linha média é o mais utilizado. A norma ABNT NBR 6405-1985 adota no Brasil o sistema M. Além do Brasil, os EUA, Inglaterra, Japão e Rússia adotam o sistema M. A Alemanha e Itália adotam o sistema E. A França adota ambos os sistemas.
Sistema da linha média - M No sistema da linha Média, ou sistema M, todas as grandezas
são definidas a partir de uma linha de referência, a linha média.
Linha Média: É definida como uma linha disposta paralelamente à direção geral do perfil, dentro do percurso de medição, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendida entre ela e o perfil efetivo seja igual à soma das áreas inferiores. A1+A2 = A3.
Percursos de medição
Durante o processo de medição da rugosidade, o rugosímetro
apalpa a superfície a ser medida. Pode-se definir vários
percursos e/ou comprimentos neste processo de medição .
Parâmetros de avaliação de
rugosidade Rugosidade Média (Ra): É a média aritmética dos valores
absolutos das ordenadas dos afastamentos dos pontos do perfil
de rugosidade, em relação à linha média, dentro do percurso de
medição lm.
Ra na Inglaterra ⇒ CLA: Center Line Average;
Ra nos EUA ⇒AA: Aritmetical Average. Ambas em μin.
Parâmetros de avaliação de rugosidade Rugosidade Média (Rz): É a média aritmética dos 5 valores da
rugosidade parcial Zi. A rugosidade parcial Zi é definida como a
soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maiores
afastamentos (acima e abaixo da linha média) existentes dentro de
um comprimento de amostragem le. Graficamente, este valor
representa a altura entre os pontos máximo e mínimo do perfil,
dentro do comprimento de amostragem le.
Rugosidade máxima (Rmáx): É o maior valor das rugosidades
parciais Zi, que se apresenta no percurso de medição lm.
A norma DIN 4762 (de 1984) indica um parâmetro semelhante
ao Rmáx para medição de rugosidade superficial na Alemanha e
é designada por Ry. Ry é a máxima distância pico-vale, dentro
do comprimento de avaliação.
Parâmetros de avaliação de rugosidade
Seleção do parâmetro de rugosidade
A norma ABNT recomenda o uso do parâmetro
Ra;
A escolha de um ou outro parâmetro para
caracterizar a rugosidade de uma peça deve ser
adaptada à sua função:
◦ Peças de vedação: É mais lógico o uso de Rmáx.
Pontos isolados individuais podem provocar
permeabilidade com o uso de Ra, já que este último
parâmetro indica um valor médio da rugosidade.
◦ Superfície porosa: É mais conveniente o uso de Ra ou
Rq.
Vantagens do parâmetro Ra
É o parâmetro de medição mais utilizado em todo o
mundo e aplicável à maioria dos processos de
fabricação
Os riscos superficiais inerentes ao processo, não
alteram substancialmente o seu valor.
Para a maioria das superfícies o valor da rugosidade
neste parâmetro está de acordo com a curva de
Gauss que caracteriza a distribuição de amplitude.
Desvantagens do parâmetro Ra O valor de Ra em um percurso de amostragem representa
a média da rugosidade, por isso, se um pico ou vale não
típico aparecer na superfície, o valor da média não sofrerá
grande alteração, ocultando tal defeito.
O valor de Ra não define a forma das irregularidades do
perfil, dessa forma poderemos ter um mesmo valor de Ra
para superfícies originadas por processos de usinagem
diferentes.
Nenhuma distinção é feita ente picos e vales.
Para alguns processos de fabricação onde há uma
freqüência muito alta de vales ou picos, como é o caso dos
sinterizados, o parâmetro não é adequado, já que a
distorção provocada pelo filtro eleva o erro até níveis
inaceitáveis.
Exemplos de aplicaçãoValor de Ra
(µm)Exemplos de Aplicação
Ra = 0,01 Blocos padrão, réguas triangulares de alta precisão
Ra = 0,02Aparelhos de precisão, superfícies de medida em
micrômetros e calibres de precisão
Ra =0,04Agulhas de rolamentos, super acabamento da camisa
de bloco de motor
Ra = 0,08Agulhas de rolamentos de grandes dimensões, colos
de virabrequim
Ra = 0,2Mancais de bronze, náilon, etc., cones de cubos
sincronizadores de caixas de câmbio de automóveis
Ra = 1,5Assentos de rolamentos em eixos com carga pequena,
eixos e furos para engrenagens e cabeças de pistão
Ra = 2Superfícies usinadas em geral, eixos, chavetas de
precisão, alojamentos de rolamentos
Ra = 3Superfícies usinadas em geral, superfícies de
referência, de apoio, etc.
Determinação do “cut-off ”
Existem duas situações diferentes na
seleção do valor de cut-off necessário
para efetuar uma medição de rugosidade:
Quando o perfil da peça é periódico e
quando é aperiódico.
Para perfil periódico
Quando o perfil é periódico o valor de cut-off
depende da distância entre os sulcos deixados pelo
avanço da ferramenta no processo de usinagem.
Para perfil aperiódico
Quando o perfil é aperiódico o valor de cut-off tem relação com o grau de rugosidade média Ra a ser avaliado. Estes perfis são normalmente resultantes de esmerilhamento, retificação, fresagens de contorno e frontal sem inclinação, alargamento, deformação, etc.
Simbologia e indicação
A Norma ABNT - NBR 8404 fixa os símbolos e indicações complementares para a identificação do estado de superfície em desenhos técnicos.
Classes de rugosidade
Simbologia e indicação
Simbologia e indicação Cada uma das indicações do estado de superfície é disposta
em relação ao símbolo.
◦ a = valor da rugosidade Ra, em mm, ou classe de rugosidade N1 até N12
◦ b = método de fabricação, tratamento ou revestimento
◦ c = comprimento de amostra, em milímetro (cut off)
◦ d = direção de estrias
◦ e = sobremetal para usinagem, em milímetro
◦ f = outros parâmetros de rugosidade (entre parênteses)
Simbologia e indicação
Simbologia e indicação
Exemplos