Entendendo o Acabamento Superficial: Unidades, Símbolos e Gráficos Principais

O que é Acabamento Superficial?

O acabamento superficial, também conhecido como textura superficial ou topografia de superfície, é a natureza de uma superfície conforme definida pelas três características de orientação (lay), rugosidade superficial e ondulação (waviness). Compreende os pequenos desvios locais de uma superfície em relação ao plano perfeitamente plano ideal (um plano verdadeiro).

A textura superficial é um dos fatores importantes que controlam o atrito e a formação de camada de transferência durante o deslizamento. Esforços consideráveis foram feitos para estudar a influência da textura superficial no atrito e desgaste durante condições de deslizamento.

As texturas superficiais podem ser isotrópicas ou anisotrópicas. Às vezes, fenômenos de atrito stick-slip podem ser observados durante o deslizamento, dependendo da textura superficial.

Cada processo de fabricação produz uma textura superficial. O processo é geralmente otimizado para garantir que a textura resultante seja utilizável. Se necessário, um processo adicional será adicionado para modificar a textura inicial.

Este último processo pode ser retificação (corte abrasivo), polimento, lapidação, jateamento abrasivo, brunimento, usinagem por descarga elétrica (EDM), fresamento, litografia, fresagem química industrial, texturização a laser, ou outros processos.

Definição de Acabamento Superficial

O acabamento superficial, também conhecido como textura superficial ou topografia de superfície, é a natureza de uma superfície conforme definida pelas três características de orientação, rugosidade superficial e ondulação. Compreende os pequenos desvios locais de uma superfície em relação ao plano perfeitamente plano ideal (um plano verdadeiro).

O Acabamento Superficial é uma medida da textura geral de uma superfície que é caracterizada pela orientação, rugosidade superficial e ondulação da superfície. O Acabamento Superficial, quando se destina a incluir todas as três características, é frequentemente chamado de Textura Superficial para evitar confusão, já que maquinistas frequentemente se referem à Rugosidade Superficial como Acabamento Superficial. Outro termo, análogo à Textura Superficial, é Topologia de Superfície.

Este diagrama dá uma ideia de como pensar na relação de Ondulação, Orientação e Rugosidade:

Orientação (Lay)

Orientação é o termo usado para descrever o padrão dominante em uma superfície e a orientação desse padrão. A orientação é geralmente produzida pelo processo de fabricação e pode ser paralela, perpendicular, circular, cruzada, radial, multidirecional, ou isotrópica (não direcional). Discutiremos os símbolos e interpretação de orientação na seção de Símbolos abaixo.

Ondulação (Waviness)

Ondulação é o termo usado para as variações de acabamento superficial mais amplamente espaçadas. Estas imperfeições periódicas na superfície são maiores que o comprimento de amostragem de rugosidade, mas pequenas, curtas e regulares o suficiente para que não sejam consideradas defeitos de planicidade.

Causas comuns de ondulação superficial incluem empenamento por aquecimento e resfriamento e defeitos de usinagem por vibração ou deflexão.

A ondulação é medida sobre um comprimento de avaliação, e um perfil de ondulação para esse comprimento é gerado. O perfil de ondulação não inclui irregularidades na superfície devidas a rugosidade, planicidade ou variações de forma.

O espaçamento de ondulação (Wsm) é o espaçamento pico a pico das ondas, enquanto a altura da onda é definida pela ondulação média (Wa) ou ondulação total (Wt) parâmetros.

Requisitos de ondulação são menos comuns que requisitos de rugosidade, mas podem ser importantes para certas peças, como pistas de rolamentos ou superfícies de vedação.

Rugosidade Superficial

A rugosidade superficial, frequentemente abreviada para rugosidade, refere-se a pequenas irregularidades na geometria da superfície. A rugosidade é o aspecto mais comumente especificado, medido e calculado do acabamento superficial, e muitas pessoas usam o termo "Acabamento Superficial" para descrever apenas a rugosidade.

Símbolos de Acabamento Superficial

O símbolo básico de acabamento superficial é um sinal de verificação com a ponta apoiada na superfície a ser especificada. Variações deste símbolo fornecem instruções adicionais conforme descrito na tabela abaixo.

Unidades de Acabamento Superficial

Ra – Rugosidade Média

Ra também é conhecido como Média Aritmética (AA) ou Média da Linha Central (CLA). É a rugosidade média na área entre o perfil de rugosidade e sua linha média. Graficamente, Ra é a área entre o perfil de rugosidade e sua linha central dividida pelo comprimento de avaliação. O comprimento de avaliação é normalmente cinco comprimentos de amostra, onde cada comprimento de amostra é igual a um comprimento de corte.

Ra é de longe o parâmetro de Acabamento Superficial mais comumente usado. Uma razão pela qual é tão comum é que é bastante fácil obter o valor absoluto de um sinal e integrar o sinal usando eletrônica analógica, então Ra podia ser medido por instrumentos que não contêm circuitos digitais.

Ra, embora comum, não é suficiente para caracterizar completamente a rugosidade de uma superfície. Dependendo da aplicação, superfícies com o mesmo Ra podem ter desempenhos bastante diferentes. Aqui estão 4 superfícies com o mesmo Ra e formas bastante diferentes.

Para distinguir estas diferenças, mais parâmetros são necessários.

Rmax – Distância vertical do pico mais alto ao vale mais baixo

Rmax é particularmente sensível a anomalias como arranhões e rebarbas que podem não ser óbvias em medidas como Ra que dependem de médias.

Rz – Preferido por muitos Europeus

Rz é frequentemente preferido a Ra na Europa e particularmente na Alemanha. Em vez de medir a partir da linha central como Ra, Rz mede a média das 5 maiores diferenças de pico a vale dentro de cinco comprimentos de amostragem. Enquanto Ra é relativamente insensível a alguns extremos, Rz é bastante sensível, pois é os extremos que ele é projetado para medir.

Gráfico de Acabamento Superficial

Principais Conclusões

• O Acabamento Superficial consiste em ondulação, orientação e rugosidade, mas é comum que apenas a rugosidade seja especificada em desenhos técnicos.
• Ra é rugosidade média, e subestima variações de altura da superfície.
• Rz é profundidade média de rugosidade, e aproxima o tamanho das variações de altura de superfície mais severas.
• Ra < Rz na maioria dos casos. Conversão geral: 7,2 x Ra = Rz (apenas estimativa aproximada)
• É importante saber se a rugosidade é especificada em unidades SI (micrômetros) ou unidades inglesas (micropolegadas).
• Superfícies mais lisas são mais caras porque mais processos de fabricação são necessários. Portanto, o acabamento mais rugoso aceitável deve ser especificado para minimizar o custo.