Entendendo a Rugosidade Superficial: Unidades, Gráficos e Técnicas de Medição

O que é Rugosidade Superficial?

A rugosidade superficial, muitas vezes abreviada como rugosidade, é um componente da textura superficial. É quantificada pelos desvios na direção do vetor normal de uma superfície real em relação à sua forma ideal.

Se estes desvios são grandes, a superfície é rugosa; se são pequenos, a superfície é lisa. Na metrologia de superfícies, a rugosidade é tipicamente considerada o componente de alta frequência e curto comprimento de onda de uma superfície medida.

No entanto, na prática, muitas vezes é necessário conhecer tanto a amplitude quanto a frequência para garantir que uma superfície seja adequada para um propósito.

A rugosidade desempenha um papel importante na determinação de como um objeto real interagirá com seu ambiente. Em tribologia, superfícies rugosas geralmente desgastam mais rapidamente e têm coeficientes de atrito mais altos do que superfícies lisas.

A rugosidade é frequentemente um bom preditor do desempenho de um componente mecânico, pois irregularidades na superfície podem formar sítios de nucleação para trincas ou corrosão.

Por outro lado, a rugosidade pode promover adesão. De modo geral, em vez de descritores específicos de escala, descritores de escala cruzada, como a fractalidade da superfície, fornecem previsões mais significativas de interações mecânicas em superfícies, incluindo rigidez de contato e atrito estático.

Embora um alto valor de rugosidade seja frequentemente indesejável, pode ser difícil e caro controlá-lo na fabricação.

Por exemplo, é difícil e caro controlar a rugosidade superficial de peças fabricadas por modelagem por deposição fundida (FDM). Diminuir a rugosidade de uma superfície geralmente aumenta seu custo de fabricação. Isso frequentemente resulta em um trade-off entre o custo de fabricação de um componente e seu desempenho em aplicação.

A rugosidade pode ser medida por comparação manual contra um "comparador de rugosidade superficial", mas mais geralmente uma medição de perfil de superfície é feita com um rugosímetro. Estes podem ser do tipo contato (tipicamente um estilete de diamante) ou ópticos.

No entanto, a rugosidade controlada pode muitas vezes ser desejável. Por exemplo, uma superfície brilhante pode ser demasiado brilhante para o olho e demasiado escorregadia para o dedo (um touchpad é um bom exemplo), então uma rugosidade controlada é necessária. Este é um caso onde tanto amplitude quanto frequência são muito importantes.

Unidade de Rugosidade Superficial

A rugosidade pela média aritmética (Ra) é o padrão aceito e pode ser medida em unidades inglesas (micropolegadas) ou métricas (mícrons). Acabamentos superficiais são medidos usando instrumentos de média ou perfilamento. Instrumentos de média não podem medir ondulação e tipicamente exibem valores de acabamento superficial em um medidor.

Como Medir a Rugosidade Superficial?

A rugosidade superficial é um cálculo da suavidade relativa do perfil de uma superfície. Neste caso, há o uso de um parâmetro numérico – Ra. O gráfico de acabamento superficial Ra mostra a média aritmética das alturas da superfície. As alturas foram medidas ao longo de uma superfície.

Como já mencionado, existem três componentes básicos de uma superfície. Eles incluem a rugosidade, a ondulação e a orientação (lay). Portanto, diferentes fatores afetam as características da geometria da superfície.

Da mesma forma, existem vários sistemas de medição para rugosidade superficial. Portanto, os sistemas incluem:

• Métodos de medição direta
• Métodos sem contato
• Métodos de comparação
• Métodos em processo

Os métodos de medição direta medem a rugosidade superficial usando um estilete. Consequentemente, envolve arrastar o estilete perpendicular à superfície. O maquinista então usa um perfil registrado para determinar parâmetros de rugosidade.

Os métodos sem contato envolvem o uso de luz ou som em vez disso. Instrumentos ópticos como luz branca e confocal substituem o estilete. Estes instrumentos usam diferentes princípios para medição. As sondas físicas podem então ser trocadas por sensores ópticos ou microscópios.

Primeiro, o instrumento usado enviará um pulso ultrassônico para a superfície. Então, haverá alteração e reflexão das ondas sonoras de volta ao dispositivo. Você pode então avaliar as ondas refletidas para determinar parâmetros de rugosidade.

Por outro lado, as técnicas de comparação empregam amostras de rugosidade superficial. Estas amostras são geradas pelo equipamento ou processo. Então, o fabricante usa sentidos táteis e visuais para comparar resultados. Os resultados são comparados contra a superfície de parâmetros de rugosidade conhecidos.

Um exemplo de técnicas em processo é indutância. Este método ajuda a avaliar a rugosidade superficial usando materiais magnéticos. Aqui, a captação de indutância usa energia eletromagnética. Usa energia para medir a distância até a superfície. Então, o valor paramétrico determinado pode ajudar a descobrir parâmetros de rugosidade comparativos.

Gráfico de Rugosidade Superficial

Existem variações amplas em acabamentos e condições de aresta. Listados estão algumas das técnicas de fabricação mais comuns e seus valores correspondentes de acabamento superficial Ra.

Vários Métodos de Medição de Rugosidade Superficial

Existem diferentes métodos e equipamentos envolvidos na medição de rugosidade superficial. Os vários métodos usados se enquadram em três categorias. Eles são:

• Técnicas de Perfilamento. Primeiro, temos as técnicas de perfilamento. Isso envolve a medição da superfície usando uma sonda de alta resolução. Neste processo, você deve pensar mais em uma agulha de fonógrafo em linha com sensibilidade. Uma sonda CNC típica pode não ser tão eficaz.
• Técnicas de Área. Estas técnicas medem uma área finita da superfície. Portanto, a medição oferece uma média estatística de picos e vales na superfície. Alguns exemplos destas técnicas incluem espalhamento ultrassônico, espalhamento óptico, sondas de capacitância, e mais. É mais fácil automatizar e executar com técnicas de área.
• Técnicas de Microscopia. Estas técnicas qualitativas dependem da medição de contrastes. Os resultados fornecem informações relevantes sobre picos e vales em superfícies.