Procesos de mecanizado y rugosidad de la superficie asociada

El acabado correcto de la superficie influye significativamente en la funcionalidad, la vida útil y los costes de fabricación de los componentes. En este blog aprenderá todo lo que necesita saber, desde los conceptos básicos de la rugosidad de la superficie hasta los métodos de medición y las normas internacionales, pasando por ejemplos prácticos de cómo se representa la rugosidad en los planos y qué métodos de mecanizado ofrecen la calidad deseada. Sumérjase en el mundo de la precisión y descubra por qué incluso un micrómetro puede marcar una gran diferencia.

¿Qué es la rugosidad de la superficie?

La rugosidad de la superficie o de las superficies describe la irregularidad y textura microscópicas creadas por los procesos de mecanizado en la superficie de un material. Esta desigualdad suele ser demasiado pequeña para percibirla a simple vista, pero influye significativamente en las propiedades mecánicas, químicas y ópticas de un componente.

La rugosidad se mide típicamente por el perfil de la superficie, en donde las desviaciones de una superficie idealmente lisa se registran en forma de picos y valles. Estas desviaciones se miden en micrómetros (μm) y se describen utilizando varias características. En aplicaciones industriales, la rugosidad de la superficie no es un aspecto insignificante porque influye en factores como fricción, adhesión, comportamiento de desgaste, lubricidad y resistencia a la corrosión. Una rugosidad óptima puede ayudar a prolongar la vida útil de los componentes, aumentar la eficiencia de la máquina o mejorar la funcionalidad de los sellos, cojinetes y otros componentes.

¿Qué tipos de rugosidad de superficies existen?

La rugosidad de la superficie se describe mediante varios parámetros que ayudan a caracterizar el estado de una superficie. Cada uno de estos parámetros proporciona información diferente sobre la microestructura y la calidad de una superficie. A continuación se explican algunos de los parámetros más importantes:

• Ra de rugosidad (valor de rugosidad promedio aritmético): Ra es el parámetro más utilizado que describe la rugosidad de la superficie. Mide la distancia promedio de los perfiles de rugosidad desde la línea central de una superficie. Ra proporciona un promedio simple de la altura y la profundidad de las desviaciones superficiales, así como una estimación general de la rugosidad.
• Ry de rugosidad (rugosidad máxima): Ry se refiere al pico individual más alto y al valle más profundo dentro de una sección de medición específica. Por lo tanto, describe la mayor distancia vertical en la superficie.
• Rz de rugosidad (valor de altura de diez puntos): Rz describe la diferencia entre los cinco picos más altos y los cinco valles más bajos en una sección de medición. A diferencia de Ra, que proporciona un valor medio, Rz se centra en alturas y profundidades extremas y proporciona una declaración más precisa sobre la rugosidad máxima de una superficie.
• Rt de rugosidad (altura total del perfil): Rt describe la distancia entre la desviación más alta y la más baja de una superficie a lo largo de toda la longitud del perfil medido. Proporciona un valor de rugosidad total teniendo en cuenta los picos y valles extremos en todo el campo de medición.

El cálculo exacto de estos parámetros puede ser bastante complejo y requiere instrumentos de medición y métodos matemáticos especiales. Si está interesado en un cálculo detallado de la rugosidad de la superficie, encontrará más información en nuestra entrada de blog sobre la medición y determinación del acabado de la superficie y el gráfico de rugosidad.

Métodos de medición de la rugosidad de la superficie

La rugosidad de la superficie se mide utilizando diferentes instrumentos de medición y métodos de medición. Las técnicas más comunes incluyen:

• Método de escaneado seccional: En este caso, una punta de escaneado de precisión escanea la superficie de la pieza de trabajo mientras registra las alturas y profundidades del perfil de la superficie. El sensor registra el perfil del que se pueden inducir varios parámetros de rugosidad como Ra, Rz o Rt. Este método es adecuado para una amplia gama de superficies, pero solo genera una vista bidimensional de la rugosidad.
• Medición óptica de la rugosidad: Los instrumentos de medición óptica generan una imagen tridimensional de la superficie. Estos métodos son particularmente útiles para materiales sensibles o blandos que podrían dañarse con una punta mecánica.
• Escaneado láser: Los métodos basados en láser utilizan un haz de luz enfocado para medir la superficie. Esto permite la medición sin contacto de estructuras superficiales con alta velocidad y precisión.

Normas internacionales para la rugosidad de la superficie

La rugosidad de la superficie se mide y se especifica según estándares reconocidos internacionalmente. La serie de normas ISO 25178, por ejemplo, se refiere a mediciones tridimensionales de la textura de la superficie y es cada vez más importante, porque los procesos de fabricación modernos suelen generar estructuras superficiales complejas. Las normas internacionales garantizan que la medición y especificación de la rugosidad de la superficie se mantenga constante y comparable en todo el mundo. Estas normas proporcionan definiciones claras y pautas de medición utilizadas por la industria de fabricación para garantizar que los componentes cumplan con los requisitos funcionales y cualitativos.

¿Cómo se representa la rugosidad de la superficie en los planos?

Las especificaciones de la superficie en los planos de ingeniería describen la calidad específica de una superficie, incluida su rugosidad, ondulación y métodos de mecanizado. Los ingenieros y especialistas en fabricación utilizan símbolos estandarizados para comunicar con precisión los requisitos de acabado superficial. La base para fabricar componentes se crea especificando la rugosidad de la superficie, los métodos de mecanizado y las direcciones de grano en los dibujos. Estos símbolos y valores siguen normas internacionales, como la ISO 1302, que garantizan especificaciones y métodos de medición uniformes a nivel mundial. A continuación se explican algunos símbolos básicos de rugosidad.

El símbolo de superficie es un símbolo estandarizado que se utiliza en los planos de ingeniería para comunicar los requisitos de acabado de superficie de una pieza de trabajo. Se utiliza para presentar información sobre la rugosidad de la superficie, el método de mecanizado, la dirección del grano, la ondulación y otros aspectos relevantes de la superficie.

Métodos de mecanizado para modificar el acabado superficial

Los diferentes métodos, como el torneado, el fresado, el rectificado o el laminado, generan diferentes rugosidades que influyen en la funcionalidad y la calidad de los componentes fabricados. Dependiendo de la aplicación, puede ser necesaria una superficie gruesa o particularmente lisa para minimizar la fricción, el desgaste o la susceptibilidad a la corrosión. La siguiente tabla enumera la rugosidad en las superficies y muestra qué métodos se pueden utilizar para lograr estas rugosidades.

Importancia de la rugosidad de la superficie en aplicaciones industriales

La rugosidad de la superficie desempeña un papel importante en las aplicaciones industriales, especialmente cuando se trata de reducir la fricción y el desgaste. Dependiendo del perfil de rugosidad, las superficies pueden causar una mayor fricción o sujetar mejor la película lubricante y, por lo tanto, mejorar la eficiencia de los componentes de la máquina. Sin embargo, para obtener una comprensión completa de las relaciones entre el acabado superficial y el comportamiento de fricción, es igualmente importante comprender los conceptos de fricción y coeficiente de fricción. En este contexto, la rugosidad de la superficie afecta directamente al coeficiente de fricción, que es responsable decisivamente del contacto entre los componentes. ¿Desea obtener más información? Encontrará más información sobre los conceptos básicos del coeficiente de fricción, sus métodos de medición y sus aplicaciones en ingeniería en nuestro blog.