Do início ao fim:noções básicas de medição de superfície

Quando um engenheiro inclui uma especificação de acabamento de superfície em uma impressão, a intenção geralmente não é apenas fazer com que a peça tenha uma boa aparência. O acabamento da superfície afeta como uma peça se encaixará, se desgastará, refletirá a luz, transmitirá calor, distribuirá a lubrificação e aceitará revestimentos. O acabamento deve ser determinado pela função da peça:você deseja uma superfície que atenda aos requisitos de engenharia da aplicação, sem perder tempo e esforço em um acabamento de qualidade superior ao necessário. (Na verdade, muitas aplicações se saem melhor com uma certa quantidade de “textura”, e um acabamento muito fino pode ser tão ruim quanto muito grosso.)

Trinta anos atrás, quando a maioria das tolerâncias dimensionais eram medidas em milésimos de polegada, a diferença de alguns milionésimos no acabamento superficial era muitas vezes irrelevante. Agora que as tolerâncias de “décimos” ou mesmo dezenas de milionésimos são comuns, as variações no acabamento da superfície representam uma porcentagem considerável do orçamento total de erros.

Observe o exemplo a seguir:

A altura máxima do pico ao vale em uma superfície é geralmente quatro ou cinco vezes maior do que o acabamento médio da superfície, medido pelo método Ra. Uma parte com um valor de Ra de 16 μ”, portanto, provavelmente tem uma altura pico-vale de 64 μ” ou maior. Se você está tentando atender a uma especificação dimensional de 0,0001”, o acabamento de 16 μ” representa mais da metade da tolerância permitida.

O acabamento da superfície - também conhecido como perfil - é composto por dois componentes:ondulação e rugosidade. A ondulação, ou variação de comprimento de onda mais longo, é causada por influências do tipo macro, como rolamentos de fuso desgastados ou vibração de outros equipamentos no chão de fábrica. Rugosidade - o padrão de comprimento de onda curto de marcas de ferramentas de retificação, fresamento ou outros processos de usinagem - é influenciado pela condição e qualidade do ferramental. Ambos podem ser influenciados pela escolha do operador de taxa de avanço e profundidade de corte.

Embora os rascunhos de unhas possam fornecer um guia útil para o acabamento, eles não podem atender aos requisitos modernos de documentação e rastreabilidade. Daí a crescente importância dos medidores de acabamento superficial. Existem duas variedades básicas:tipo skid, ou sistemas de média; e sem skids, ou sistemas de perfilagem. Os medidores de skid têm um conjunto de sonda articulado, com a sonda passando ao lado de um skid relativamente largo que também entra em contato com a peça de trabalho. O skid tende a filtrar a ondulação, de modo que a sonda mede apenas variações de comprimento de onda curto. Um medidor deslizante possui um mostrador ou leitura de LCD para exibir a medição como um único valor numérico.

Os medidores sem deslizamento incorporam uma superfície interna lisa e plana como referência, para que a sonda possa responder tanto à ondulação quanto à rugosidade. Para permitir a análise separada de variações de comprimento de onda longo e curto, os medidores de perfil geralmente geram um gráfico (em papel ou na tela do computador) em vez de um único resultado numérico.

Cada aplicação reage de forma diferente a diferentes combinações de rugosidade e ondulação, e a indústria respondeu criando mais de 100 fórmulas diferentes para calcular parâmetros de acabamento de superfície a partir dos mesmos dados de medição. Muitos deles são muito específicos para aplicações, e a maioria das oficinas pode limitar suas medições a cerca de meia dúzia de parâmetros. Em quase todos os casos, as medições são apresentadas em unidades de micropolegadas ou micron. Ra é o parâmetro mais utilizado, pois fornece uma média aritmética das irregularidades da superfície medidas a partir de uma linha média que fica em algum lugar entre os pontos mais alto e mais baixo em um determinado comprimento de corte. Uma variante um pouco mais sofisticada, Rq, usa um cálculo de raiz quadrada média para encontrar a rugosidade média geométrica - uma média média, se você preferir.

Ambos, no entanto, tendem a minimizar a influência de anomalias de superfície, como rebarbas ou arranhões. Se esses fatores forem críticos para a aplicação, Rmax, Ry, Rt e Rtm calculam a rugosidade em função da altura máxima do pico ao vale. Também útil é Rz - o parâmetro "altura de dez pontos" - que calcula a média de dez diferenças máximas de pico a vale dentro do intervalo de amostragem.

Se o acabamento da superfície for mencionado em um desenho, mas não especificado de outra forma, é prática padrão assumir Ra. Mas nenhum parâmetro único é melhor para todos os tipos de peças, e muitas aplicações são mais bem atendidas usando dois ou mais parâmetros:por exemplo, Ra (rugosidade média) em combinação com Rmax (rugosidade máxima) pode fornecer uma boa ideia geral da peça. desempenho e alertar o controle de qualidade sobre a presença de anomalias de superfície potencialmente prejudiciais.

O acabamento da superfície não é simplesmente um desafio a ser enfrentado:também representa uma oportunidade. Em alguns casos, se você puder manter um bom controle sobre o acabamento da superfície, poderá reduzir com segurança a precisão em outras áreas.

Apresentado anteriormente na revista Quality.