Hispanopedia WikiEl acabado superficial, también conocido como textura superficial o topografía superficial, es la naturaleza de una superficie definida por las tres características de orientación, rugosidad superficial y ondulación . [ 1 ] Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie con respecto al ideal perfectamente plano (un plano verdadero ).
La textura superficial es uno de los factores importantes que controlan la fricción y la formación de la capa de transferencia durante el deslizamiento. Se han realizado numerosos estudios sobre la influencia de la textura superficial en la fricción y el desgaste durante el deslizamiento. Las texturas superficiales pueden ser isotrópicas o anisotrópicas . En ocasiones, se pueden observar fenómenos de fricción intermitente durante el deslizamiento, dependiendo de la textura superficial.
Cada proceso de fabricación (como los diversos tipos de mecanizado ) produce una textura superficial. El proceso suele optimizarse para garantizar que la textura resultante sea utilizable. Si es necesario, se añade un proceso adicional para modificar la textura inicial. Este último proceso puede ser rectificado (corte abrasivo) , pulido , lapeado , granallado abrasivo , bruñido , mecanizado por descarga eléctrica (EDM), fresado , litografía , grabado industrial / fresado químico , texturizado láser u otros procesos.
Poner
La orientación es la dirección del patrón superficial predominante, generalmente determinada por el método de producción utilizado. El término también se usa para denotar la dirección de enrollado de las fibras y hebras de una cuerda . [ 2 ]
rugosidad superficial
La rugosidad superficial, comúnmente abreviada como rugosidad, es una medida de las irregularidades superficiales totales espaciadas. [ 1 ] En ingeniería, esto es lo que generalmente se entiende por "acabado superficial". Un número menor indica irregularidades más finas, es decir, una superficie más lisa.
Ondulación
La ondulación es la medida de las irregularidades superficiales con un espaciado mayor que el de la rugosidad superficial. Estas irregularidades suelen producirse debido a la deformación , las vibraciones o la deflexión durante el mecanizado. [ 1 ]
Medición
El acabado superficial se puede medir de dos maneras: mediante métodos de contacto y sin contacto . Los métodos de contacto implican deslizar un palpador de medición sobre 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 .
Métodos sin contacto
La metrología óptica desempeña un papel fundamental en las mediciones de rugosidad superficial sin contacto, ofreciendo un análisis no destructivo y de alta resolución de superficies complejas o delicadas. Estas técnicas son especialmente útiles en entornos donde los métodos basados en contacto pueden dañar el material o presentar un acceso limitado. Las técnicas ópticas más comunes incluyen:
- La interferometría de luz blanca (WLI) , que utiliza la interferencia de luz de banda ancha para lograr una resolución vertical a nivel nanométrico en el perfilado de superficies. [ 3 ]
- Microscopía confocal , que se basa en el filtrado espacial y la iluminación puntual para generar mapas topográficos precisos de una superficie. [ 4 ]
- La detección confocal cromática determina la altura de los puntos de la superficie en función de la longitud de onda a la que se enfoca la luz. Permite realizar mediciones de rugosidad in situ y en línea, produciendo a menudo parámetros como Ra y Rz. [ 5 ]
Estos métodos ópticos se utilizan ampliamente en industrias como la aeroespacial, la automotriz, la ingeniería biomédica y la microelectrónica, donde el control preciso de la textura de la superficie es fundamental.
Especificación
En Estados Unidos, el acabado superficial se suele especificar según la norma ASME Y14.36M. Otra norma común es la ISO 1302:2002 de la Organización Internacional de Normalización (ISO), aunque esta última fue retirada en favor de la ISO 21920-1:2021. [ 6 ]
En la fabricación, muchos factores influyen en el acabado superficial. En los procesos de conformado, como el moldeo o el conformado de metales , el acabado superficial del troquel determina el acabado superficial de la pieza. En el mecanizado, tanto la interacción de los filos de corte como la microestructura del material que se mecaniza contribuyen al acabado superficial final.
En general, el costo de fabricación de una superficie aumenta a medida que mejora su acabado. [ 7 ] Cualquier proceso de fabricación suele estar suficientemente optimizado para garantizar que la textura resultante sea utilizable para la aplicación prevista de la pieza. Si es necesario, se añadirá un proceso adicional para modificar la textura inicial. El costo de este proceso adicional debe justificarse aportando valor de alguna manera, principalmente un mejor funcionamiento o una mayor vida útil. Las piezas que tienen contacto deslizante con otras pueden funcionar mejor o durar más si la rugosidad es menor. La mejora estética puede añadir valor si mejora la comercialización del producto.
Un ejemplo práctico es el siguiente. Un fabricante de aeronaves contrata a un proveedor para la fabricación de piezas. Se especifica un grado de acero determinado para la pieza porque es lo suficientemente resistente y duro para la función de la misma. El acero es mecanizable , aunque no de fácil mecanizado . El proveedor decide fresar las piezas. El fresado puede lograr la rugosidad especificada (por ejemplo, ≤ 3,2 μm) siempre que el operario utilice plaquitas de alta calidad en la fresa y las reemplace después de cada 20 piezas (en lugar de fresar cientos antes de cambiar las plaquitas). No es necesario añadir una segunda operación (como rectificado o pulido) después del fresado siempre que este se realice correctamente (plaquitas adecuadas, cambios de plaquitas suficientemente frecuentes y refrigerante limpio ). Las plaquitas y el refrigerante tienen un coste, pero los costes que implicaría el rectificado o el pulido (más tiempo y materiales adicionales) serían aún mayores. Evitar la segunda operación resulta en un menor coste unitario y, por lo tanto, en un precio más bajo . La competencia entre proveedores convierte estos detalles, de insignificantes a cruciales. Ciertamente, era posible fabricar las piezas de forma un poco menos eficiente (dos operaciones) por un precio ligeramente superior; pero solo un proveedor puede obtener el contrato, por lo que la competencia magnifica esa pequeña diferencia de eficiencia, convirtiéndola en la gran diferencia entre el éxito y el fracaso de las empresas.
Así como los distintos procesos de fabricación producen piezas con diversas tolerancias, también pueden generar diferentes grados de rugosidad. Generalmente, estas dos características están relacionadas: los procesos de fabricación con alta precisión dimensional crean superficies con baja rugosidad. En otras palabras, si un proceso puede fabricar piezas con una tolerancia dimensional estrecha, estas no presentarán mucha rugosidad.
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. [ 7 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 3 Degarmo, Black y Kohser 2003 , pág. 223 .
- ↑ Herkommer, Mark (1995). FM 5-125: Técnicas, procedimientos y aplicaciones de aparejo . Washington, DC: Departamento del Ejército de los Estados Unidos.
- ↑ Song, Yan; Nguyen, Anh Duc; Zhou, Hua (2003). "Medición óptica sin contacto de la rugosidad superficial de la cerámica" . Wear . 254 ( 5–6 ): 435–440 . doi : 10.1016/S0043-1648(03)00103-2 (inactivo el 1 de julio de 2025).
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde julio de 2025 ( enlace ) - ↑ Dubois, Christophe; Pou, Jean-Michel (2016). "Metrología inteligente y la integración de técnicas confocales para el control de calidad industrial" . Revista Internacional de Metrología e Ingeniería de Calidad . 7 : 205–212 . doi : 10.1051/ijmqe/2016021 .
- ↑ Sharma, Rajeev (2023). "Método sin contacto para la medición de la rugosidad superficial basado en un sensor confocal cromático" . Machines . 11 (8): 836. doi : 10.3390/machines11080836 .
- ↑ "ISO 21920-1:2021 Especificaciones geométricas de productos (GPS) — Textura superficial: Perfil — Parte 1: Indicación de la textura superficial" . Organización Internacional de Normalización . Organización Internacional de Normalización. Diciembre de 2021. Consultado el 20 de febrero de 2022 .
- 1 2 Degarmo, Black y Kohser 2003 , pág. 227 .
Bibliografía
- Degarmo, E. Paul; Black, J. T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (9.ª ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
- Terminología de metalurgia
- tribología
- Superficies