A rugosidade superficial é crucial para a maioria das superfícies envolvidas no contato deslizante porque fatores como a taxa inicial de desgaste e sua natureza contínua são altamente dependentes desta propriedade. Essas superfícies normalmente suportam-carga e exigem marcações de rugosidade para garantir a adequação ao uso pretendido.
Muitos componentes requerem acabamentos superficiais específicos para atingir as funções exigidas. Os exemplos incluem os mancais de munhão em uma carroceria de carro antes da pintura ou em um virabrequim ou eixo de comando de válvulas.
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O que é rugosidade superficial?
A rugosidade superficial, como comumente nos referimos a ela nas medições cotidianas, pode ser entendida como a irregularidade de pequenas lacunas e pequenos picos e vales durante a fabricação do produto.
Geralmente é definido como a distância mínima (comprimento de onda) entre dois picos ou dois vales. Normalmente, o comprimento de onda está dentro de 1 mm ou menos. Também pode ser definido como uma medida de micro-perfis, comumente conhecidos como micro-valores de erro.
Em resumo, agora você pode ter uma compreensão geral da rugosidade. A seção a seguir fornece uma análise mais detalhada.
Em geral, usamos uma linha de base para avaliar a rugosidade da superfície. O ponto mais alto acima da linha de base é chamado de crista, e o ponto mais baixo abaixo da linha de base é chamado de vale. A altura entre a crista e o vale é representada por Z, e o espaçamento da micro-textura do produto processado é representado por S.
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O valor de S é normalmente definido nos padrões de verificação nacionais da seguinte forma:
S < 1 mm: Definido como rugosidade da superfície
1 Menor ou igual a S Menor ou igual a 10 mm: Definido como ondulação da superfície
Os padrões nacionais chineses de verificação metrológica estipulam que a rugosidade superficial é geralmente avaliada usando três parâmetros: VDA3400, Ra e Rmax, com a unidade de medida geralmente expressa em μm.
Relação entre parâmetros de avaliação
Ra é definido como o desvio aritmético médio da curva (rugosidade média), Rz é definido como a altura média do desnível e Ry é definido como a altura máxima. A diferença máxima de altura Ry do micro-perfil também é representada por Rmax em outros padrões.
Consulte a tabela abaixo para a relação específica entre Ra e Rmax:
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Tabela: Comparação dos parâmetros Ra e Rmax (µm)
Como é formada a rugosidade da superfície?
A rugosidade da superfície é causada pelo processo de usinagem de uma peça. O método de usinagem, o material da peça e o processo influenciam a rugosidade da superfície.
Por exemplo, durante a usinagem por descarga elétrica (EDM), surgem saliências de descarga na superfície da peça usinada.
Diferentes processos de usinagem e materiais da peça resultam em várias marcas microscópicas deixadas na superfície da peça usinada, como densidade, profundidade e variações de formato.
A influência da rugosidade superficial nas peças
Resistência ao desgaste da peça, estabilidade de ajuste, resistência à fadiga, resistência à corrosão, desempenho de vedação, rigidez de contato, precisão de medição, revestimentos, condutividade térmica e resistência de contato, propriedades de refletividade e radiação, resistência ao fluxo de líquidos e gases e fluxo de corrente nas superfícies dos condutores, todos têm vários graus de influência.
Critérios de avaliação para rugosidade superficial
① Comprimento de amostragem: O comprimento unitário de cada parâmetro. O comprimento de amostragem é o comprimento de uma linha de referência especificada para avaliar a rugosidade da superfície. De acordo com o padrão ISO 1997, 0,08 mm, 0,25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm e 8 mm são geralmente usados como comprimentos de referência.
② Comprimento de avaliação: Consiste em N comprimentos de referência. A rugosidade superficial de diferentes partes de um componente não pode ser representada com precisão por um único comprimento de referência; portanto, são necessários N comprimentos de amostragem para avaliar a rugosidade da superfície. De acordo com o padrão ISO 1997, o comprimento da avaliação é geralmente N igual a 5.
③ Linha de referência: A linha de referência é a linha central do perfil usada para avaliar os parâmetros de rugosidade. Geralmente, existem linhas centrais de mínimos quadrados e linhas centrais médias aritméticas de perfil.
[Least Squares Centerline] é calculado usando o método dos mínimos quadrados a partir de pontos coletados durante a medição.
[Linha central da média aritmética do perfil] garante que as áreas das duas partes do perfil acima e abaixo da linha central sejam iguais dentro do comprimento de amostragem.
Teoricamente, a linha central dos mínimos quadrados é a linha de referência ideal, mas é difícil de obter em aplicações práticas. Portanto, geralmente é usada a linha central da média aritmética do perfil e uma linha reta com uma posição aproximada pode ser usada durante a medição.
Como é obtida a rugosidade superficial?
A avaliação da rugosidade superficial é cada vez mais valorizada na fabricação. Para estudar a rugosidade superficial, é necessária uma máquina especializada: um instrumento de medição de rugosidade superficial. (Imagem: série Formtracer Avant) Um instrumento de medição de rugosidade de superfície usa uma caneta de diamante altamente sensível para percorrer a superfície, como um captador de fonógrafo. Em seguida, ele separa a rugosidade do pequeno-comprimento de onda de grandes-ondulações e contornos em grande escala dos comprimentos de onda mais longos-um processo conhecido como filtragem eletrônica.
*As características dos instrumentos de medição de rugosidade do tipo-ponta são definidas na ISO 3274:1996.
(Imagem: diagrama esquemático de um instrumento de medição de rugosidade superficial tipo-caneta)
Embora as medições de rugosidade de superfície mais precisas e completas utilizem máquinas de medição especializadas, em alguns casos, kits de ferramentas portáteis podem ser usados para uma operação-mais rápida e com menor custo, conforme mostrado abaixo:
Placas de comparação de rugosidade são amostras à base de níquel-feitas por eletroformação. São ideais para trabalhar metais e são ferramentas auxiliares altamente eficazes.
O operador simplesmente passa a unha em cada superfície de um conjunto para encontrar a correspondência mais próxima da peça que está sendo comparada. Algumas pessoas usam esses conjuntos de modelos como tabelas de consulta, mas é importante observar que estes não são padrões de materiais. As máquinas de medição de rugosidade oferecem diferentes funções, usam diferentes métodos de avaliação e variam em custo. Antes de selecionar uma máquina, é aconselhável consultar fabricantes profissionais para escolher o modelo mais adequado às suas necessidades.
