Acabado de superficie - Surface finish
El acabado de la superficie, también conocido como textura de la superficie o topografía de la superficie, es la naturaleza de una superficie definida por las tres características de disposición, rugosidad de la superficie y ondulación . Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie del ideal perfectamente plano (un plano verdadero ).
La textura de la superficie es uno de los factores importantes que controlan la fricción y la formación de capas de transferencia durante el deslizamiento. Se han realizado considerables esfuerzos para estudiar la influencia de la textura de la superficie sobre la fricción y el desgaste durante las condiciones de deslizamiento. Las texturas superficiales pueden ser isotrópicas o anisotrópicas . A veces, se pueden observar fenómenos de fricción stick-slip durante el deslizamiento, dependiendo de la textura de la superficie.
Cada proceso de fabricación (como los muchos tipos de mecanizado ) produce una textura de superficie. El proceso generalmente se optimiza para garantizar que la textura resultante sea utilizable. Si es necesario, se agregará un proceso adicional para modificar la textura inicial. El último proceso puede ser rectificado (corte abrasivo) , pulido , lapeado , granallado abrasivo , bruñido , mecanizado por descarga eléctrica (EDM), fresado , litografía , grabado industrial / fresado químico , texturizado con láser u otros procesos.
Poner
Lay es la dirección del patrón de superficie predominante, normalmente determinada por el método de producción utilizado. El término también se usa para denotar la dirección de enrollamiento de fibras y hebras de una cuerda .
Rugosidad de la superficie
La rugosidad de la superficie, comúnmente abreviada como rugosidad, es una medida de las irregularidades de la superficie espaciada total. En ingeniería, esto es lo que generalmente se entiende por "acabado superficial". Un número menor constituye menos de estas irregularidades en la superficie.
Ondulación
La ondulación es la medida de las irregularidades de la superficie con un espaciado mayor que el de la rugosidad de la superficie. Estas irregularidades generalmente ocurren debido a alabeos , vibraciones o deflexiones durante el mecanizado.
Medición
El acabado de la superficie se puede medir de dos formas: métodos de contacto y sin contacto . Los métodos de contacto implican arrastrar un lápiz de medición por la superficie; estos instrumentos se denominan perfilómetros . Los métodos sin contacto incluyen: interferometría , microscopía confocal , variación de enfoque , luz estructurada , capacitancia eléctrica , microscopía electrónica , microscopía de fuerza atómica y fotogrametría .
Especificación
En los Estados Unidos, el acabado de la superficie generalmente se especifica usando el estándar ASME Y14.36M. El otro estándar común es la Organización Internacional de Normalización (ISO) 1302.
Muchos factores contribuyen al acabado superficial en la fabricación. En los procesos de conformado, como el moldeado o el conformado de metales , el acabado de la superficie del troquel determina el acabado de la superficie de la pieza de trabajo. En el mecanizado, la interacción de los bordes cortantes y la microestructura del material que se corta contribuyen al acabado final de la superficie.
En general, el costo de fabricación de una superficie aumenta a medida que mejora el acabado de la superficie. Cualquier proceso de fabricación dado generalmente se optimiza lo suficiente para garantizar que la textura resultante se pueda utilizar para la aplicación prevista de la pieza. Si es necesario, se agregará un proceso adicional para modificar la textura inicial. El gasto de este proceso adicional debe justificarse agregando valor de alguna manera, principalmente una mejor función o una vida útil más larga. Las piezas que tienen contacto deslizante con otras pueden funcionar mejor o durar más si la rugosidad es menor. La mejora estética puede agregar valor si mejora la capacidad de venta del producto.
Un ejemplo práctico es el siguiente. Un fabricante de aviones contrata a un proveedor para fabricar piezas. Se especifica un cierto grado de acero para la pieza porque es lo suficientemente fuerte y duro para la función de la pieza. El acero es mecanizable aunque no mecanizable libre . El vendedor decide fresar las piezas. El fresado puede alcanzar la rugosidad especificada (por ejemplo, ≤ 3,2 μm) siempre que el maquinista utilice plaquitas de calidad superior en la fresa y reemplace las plaquitas después de cada 20 piezas (en lugar de cortar cientos antes de cambiar las plaquitas). No es necesario agregar una segunda operación (como esmerilado o pulido) después del fresado, siempre que el fresado se realice lo suficientemente bien (plaquitas correctas, cambios de plaquitas lo suficientemente frecuentes y refrigerante limpio ). Los insertos y el refrigerante cuestan dinero, pero los costos en los que incurriría el esmerilado o pulido (más tiempo y materiales adicionales) costarían incluso más que eso. Evitar la segunda operación da como resultado un costo unitario más bajo y, por lo tanto, un precio más bajo . La competencia entre proveedores eleva esos detalles de menor importancia a crucial. Ciertamente, era posible fabricar las piezas de una manera un poco menos eficiente (dos operaciones) por un precio ligeramente más alto; pero solo un proveedor puede obtener el contrato, por lo que la pequeña diferencia en la eficiencia se magnifica por la competencia en la gran diferencia entre la prosperidad y el cierre de empresas.
Así como los diferentes procesos de fabricación producen piezas con diversas tolerancias, también son capaces de diferentes rugosidades. Generalmente, estas dos características están vinculadas: los procesos de fabricación que son dimensionalmente precisos crean superficies con baja rugosidad. En otras palabras, si un proceso puede fabricar piezas con una tolerancia dimensional estrecha, las piezas no serán muy toscas.
Debido a la abstracción de los parámetros de acabado superficial, los ingenieros suelen utilizar una herramienta que tiene una variedad de rugosidades superficiales creadas mediante diferentes métodos de fabricación.
Referencias
Bibliografía
- Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (9a ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.