63103_Calidades superficiales

UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA SEDE CONCEPCIN REY BALDUINO DE BLGICA

ASIGNATURA: DIBUJO TCNICO CARRERA : TCNICO UNIVERSITARIO EN MECNICA INDUSTRIAL

16. CALIDADES SUPERFICIALES. NCh 1188 Of 1994 - ISO 1302

En la fabricacin de piezas se producen irregularidades superficiales, motivadas por: vibraciones de la mquina-herramienta, flexin de la pieza, huellas de los filos cortantes de las herramientas, entre otros factores propios del proceso. Estas irregularidades tienen una influencia decisiva en la aptitud al uso de la pieza. Acabado superficial. Segn lo anterior, el funcionamiento no ser correcto si no se define el acabado superficial exigible a las superficies que conforman las piezas, el cual, deber adecuarse a las exigencias funcionales de cada una de las superficies. Si se observan las distintas superficies de una pieza, en unas son pulidas y brillantes, en otras se distinguen ligeramente las huellas de las herramientas con que se han trabajado, y en otras, las huellas de las herramientas son profundas; aparte de esto, se encuentran superficies que no han sido mecanizadas y otras que estn recubiertas con distintos materiales (pinturas, cromado, niquelado, etc) o que han recibido algn tratamiento especial para modificar sus propiedades (templado, revenido, cementado, etc). Este acabado superficial es un proceso de fabricacin empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con caractersticas adecuadas para la aplicacin particular del producto que se est manufacturando. Antiguamente, el acabado se comprenda solamente como un proceso secundario, ya que en la mayora de los casos slo tena que ver con la apariencia del objeto, idea que en muchos casos persiste y se incluye en la esttica y cosmtica del producto. En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera lnea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Estos requerimientos pueden ser: Esttica, tiene un impacto sicolgico en el usuario respecto a la calidad del producto. Liberacin o introduccin de esfuerzos mecnicos, las superficies manufacturadas pueden presentar

esfuerzos debido a procesos de arranque de viruta, en donde la superficie se encuentra deformada y endurecida por la deformacin plstica a causa de las herramientas de corte, causando esfuerzos en la zona superficial que pueden reducir la resistencia o inclusive fragilizar el material. Los acabados con remocin de material pueden eliminar estos esfuerzos.

Eliminar puntos de iniciacin de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga: una operacin de acabado puede eliminar micro fisuras en la superficie.

Nivel de limpieza y esterilidad. Una superficie sin irregularidades no es propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias.

Propiedades mecnicas de su superficie. Proteccin contra la corrosin. Rugosidad. Tolerancias dimensionales de alta precisin. Caractersticas de las superficies Una vista microscpica de la superficie de una pieza revela sus irregularidades e imperfecciones. El cuerpo de la pieza, conocida como sustrato, tiene una estructura granular que depende del procesamiento previo del metal; por ejemplo, la estructura de este sustrato se ve afectado por su composicin qumica, el proceso de fundicin que se us originalmente para el metal, y cualesquiera operaciones de deformacin y tratamientos trmicos llevados a cabo sobre el material de fundicin. El exterior de la pieza es una superficie cuya topografa es todo



menos recta y tersa, tiene rugosidad, ondulaciones y defectos, con un patrn o direccin que resulta del proceso mecnico que la produjo. Todos estos rasgos geomtricos quedan incluidos en el trmino textura de la superficie.

Justo por debajo de la superficie se encuentra una capa de metal cuya estructura difiere de la del sustrato. Se denomina capa alterada, y es una manifestacin de las acciones realizadas para la obtencin de la superficie y etapas posteriores. Los procesos de manufactura involucran energa, por lo general en cantidades importantes, que opera sobre la pieza, contra su superficie. La capa alterada puede resultar del endurecimiento por trabajo (energa mecnica), calor (energa trmica), tratamiento qumico, o incluso energa elctrica. El metal de esta capa resulta afectado por la aplicacin de energa, y en consecuencia, su microestructura se altera.

Clasificacin de las superficies segn su funcin

Superficies libres: no tienen ninguna funcin especial, por lo cual, el acabado superficial responde nicamente a criterios estticos. No tienen contacto con otras superficies.

Superficies de apoyo: tienen contacto esttico con otras superficies, requiriendo superficies lisas y regulares. En este caso, la calidad superficial es ms exigente que la correspondiente a las superficies libres.

Superficies funcionales: de ellas depende el correcto funcionamiento de la pieza, pudiendo encontrarse ajustadas con otras piezas segn contacto fijo (sin movimiento) o deslizante (con movimiento). Para estas superficies, la calidad superficial debe ser mucho ms exigente que para los otros tipos de superficies.



Irregularidades superficiales Considerando la superficie de una pieza como el lugar geomtrico de los puntos que separan los pertenecientes a la pieza de los exteriores a la misma; si una superficie se corta por un plano normal a la misma, se obtiene una curva llamada perfil de la superficie. Es a partir de este perfil donde se examinan los distintos defectos de la superficie. Si se analiza una superficie en toda su extensin, utilizando un procedimiento de medida lo suficientemente preciso, se observa que se pueden presentar dos tipos de irregularidades: ondulacin y rugosidad; manifestndose, por lo general, ambas simultneamente y estn incluidos en el concepto de textura de las superficies, que consiste en las desviaciones repetitivas o aleatorias de la superficie nominal de un objeto; la definen cuatro caractersticas: rugosidad, ondulacin, orientacin y defectos o fallas.

Ondulacin: es una irregularidad superficial de gran longitud de onda, de tipo peridico y con paso superior a 1 mm. Se produce como consecuencia del desajuste y la holgura existentes en la mquina herramienta utilizada para mecanizar la superficie, vibraciones, flexin del material, desgaste de la bancada de la mquina-herramienta, tensiones internas del material, etc. La limitacin de este tipo de irregularidad se consignar en los dibujos mediante la correspondiente tolerancia geomtrica de forma (planicidad, cilindricidad, etc.).

Rugosidad: son pequeas desviaciones de la superficie nominal, con poca longitud de onda en relacin a su amplitud, y con longitud entre crestas (paso) uniforme e inferior a 1 mm, suelen ser de carcter aleatorio originadas, generalmente, por la accin de los filos cortantes de las herramientas al ser mecanizada la pieza o por los grnulos abrasivos de las muelas. La rugosidad de una superficie es una caracterstica mensurable, se mide en micras. En el habla popular, es frecuente utilizar el acabado superficial como sinnimo de rugosidad, siendo el acabado de la superficie un trmino ms subjetivo que denota la suavidad y calidad general de una superficie.

Los defectos son irregularidades que ocurren en forma ocasional en la superficie; incluyen: grietas, ralladuras, inclusiones y otros defectos similares. Aunque algunos de los defectos se relacionan con la textura de la superficie tambin afectan su integridad.



Evaluacin de la rugosidad Para evaluar la rugosidad se hace deslizar por la superficie observada un palpador de punta muy fina, el cual, transmite sus oscilaciones a un aparato amplificador que graba sobre un grfico la rugosidad encontrada por el palpador en su carrera de avance. El perfil as obtenido y su dimensionamiento nos da idea exacta del comportamiento que podr tener una pieza construida con cada tipo de rugosidad durante su trabajo.

Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparacin visual y tctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricacin:

Comparadores visotctiles

Rugosmetro de palpador mecnico

Instrumento para la medida de la calidad superficial basado en la amplificacin elctrica de la seal generada por un palpador que traduce las irregularidades del perfil de la seccin de la pieza.



Los parmetros de medicin de la rugosidad son los siguientes:

Perfil geomtrico: perfil ideal indicado en el plano que define la pieza.

Perfil efectivo: perfil real obtenido con los procedimientos de fabricacin y que conocemos a travs de las medidas instrumentales realizadas.

Longitud bsica (L): es la longitud del perfil geomtrico, medida sobre la superficie geomtrica del perfil efectivo, elegida para evaluar la rugosidad. El valor de 0,8 mm. Para la longitud bsica, es el ms usual.

Longitud de evaluacin (Ln): es la longitud del perfil geomtrico, medida sobre la superficie geomtrica del perfil efectivo, que se emplea para evaluar los parmetros definitorios de la rugosidad superficial. Es varias veces superior a la longitud bsica; suele ser del orden de unos 10 mm., y est dividida en 12 intervalos iguales (longitud bsica).

Lnea media aritmtica del perfil: es la lnea que con la misma forma del perfil geomtrico, divide el perfil efectivo, de manera que entre los lmites de la longitud bsica, la suma de las reas encerradas por encima de esta lnea y el perfil efectivo, es igual a la suma de las reas encerradas por debajo de esta lnea y el citado perfil.

Desviacin media aritmtica de la rugosidad (Ra): representa el valor medio de las ordenadas en valor absoluto del perfil efectivo respecto a su lnea media, en los lmites de la longitud bsica. Se expresa en micras.

Se adopta como criterio principal de rugosidad, la media aritmtica de los valores de Ra obtenidos en varias longitudes bsicas sucesivas a lo largo de la longitud de evaluacin. Es el mtodo adoptado internacionalmente para la evaluacin de la rugosidad.



La orientacin es la direccin predominante o patrn de la textura de la superficie. Est determinada por el mtodo de manufactura utilizado para crear a la superficie, por lo general a partir de la accin de una herramienta de corte. En la figura 1.3 se ilustran la mayora de las orientaciones posibles que pu.ede haber en una superficie, junto con el smbolo que utiliza el diseador para especificarlas. Simbologa para la indicacin de la orientacin de las estras del mecanizado. Dadas las exigencias funcionales, en ocasiones es necesario indicar la direccin de las huellas producidas por las herramientas utilizando los smbolos indicados en la tabla siguiente:

El siguiente smbolo es utilizado en la descripcin de un tipo particular de orientacin. Smbolos para identificar la textura de la superficie La textura de la superficie en un plano de ingeniera, se especifica por medio de smbolos. Este smbolo que designa los parmetros de la textura de una superficie es una marca de revisin (es similar al smbolo de la raz cuadrada), con acotaciones para la rugosidad promedio, ondulacin, corte, orientaciones y espaciamiento mximo de la rugosidad.



Cuando sea necesario indicar caractersticas especiales para una superficie, debe agregarse una lnea horizontal sobre el trazo ms largo.

Para indicar la magnitud de la rugosidad, se puede representar con un solo valor que indica el mximo permisible, o si son dos, indican los lmites mximos y mnimos, el primero se ubica sobre el segundo.

Si es necesario indicar el mtodo de fabricacin por el cual se obtiene la rugosidad, se emplea el smbolo con la lnea horizontal superior y sobre esta se escribe el proceso de mecanizado. Tambin se ubican all las indicaciones de tratamientos superficiales o recubrimientos (cromado, templado, cementado, etc.), en estos casos, la rugosidad especificada es la correspondiente a la resultante despus de los procesos). Si se requiere indicar la rugosidad antes y despus, se usa el tipo de dimensionamiento especial.

La ubicacin del smbolo correspondiente, para indicar la longitud del muestreo necesario en la determinacin de la rugosidad, es el siguiente:



Para indicar la direccin de las ranuras que componen la rugosidad, se ubica un smbolo como se muestra, que representa la direccin predominante dejada por la herramienta de corte.

Si es necesario sealar el valor de sobre dimensin para el mecanizado, debe anotarse a la izquierda del smbolo. Esta indicacin solo se usa en dibujos de fabricacin.

Ejemplos:



Indicaciones en los dibujos El smbolo deber figurar una sola vez para una superficie dada, indicndose sobre la vista en la cual dicha superficie aparece representada de perfil; a su vez, se evitar colocar signos superficiales sobre superficies ocultas.

En las superficies de revolucin se indicar el signo superficial sobre una de sus generatrices.

Ubicacin de las indicaciones. Los smbolos se disponen, al igual que los valores de dimensin, de tal manera que puedan ser ledos de manera normal o desde la derecha. Cuando esto no es posible, pueden dibujarse en cualquier posicin, siempre y cuando no lleven indicaciones de caractersticas especiales. Para el caso de la rugosidad debe sealarse siguiendo la orientacin segn la regla general.

Cuando sea necesario se pueden usar lneas guas para apoyar sobre ella el smbolo. Tambin se pueden ubicar sobre lneas de proyeccin.



Al igual que en el dimensionamiento, las rugosidades deben indicarse una sola vez en una de las vistas del dibujo, y preferentemente sobre la misma en que se encuentre la posicin o dimensin de la arista. Cuando la pieza tiene la misma rugosidad sobre todas sus caras, se puede indicar una sola vez. Ubicndose sobre la pieza con una nota que diga En todas las superficies, tambin, en el lugar apropiado del rotulo, o a continuacin del nmero de referencia del elemento.

Cuando la pieza tiene pocas caras con rugosidades distintas, al smbolo sobre la pieza, se le aade la frase Excepto donde se establece lo contrario y en las caras donde corresponda se indican las rugosidades diferentes. Cuando, la pieza al tiene nmero de referencia, se indica entre parntesis un smbolo de rugosidad bsico, o el smbolo correspondiente de la o las rugosidades diferentes, es aconsejable aplicar la ltima opcin. Cuando hay muchas indicaciones complejas repetidas o el espacio es limitado, se tiene la opcin de identificarla con una ms simple, la cual debe tener su explicacin, ya sea en el rotulo o en el plano.



Proporciones de la simbologa. El valor de a1 queda en el espacio de a2 cuando este no se pone. La posicin en la altura de a2 y c (f) es casi la misma. La altura del espacio de b puede ser mayor producto del uso de minsculas y maysculas. El tamao de las letras y su grosor de lnea, deben ser iguales para a1, a2, b, c(f) y e.

Tamaos de smbolos y escritura

Altura de nmeros y letras maysculas (h) 3,5 5 7 10 14 20

Anchura de la lnea del smbolo (d) 0,35 0,5 0,7 1 1,4 2

Anchura de la lnea de escritura (d) mismo usado en el dimensionamiento

Altura H1 5 7 10 14 20 28

Altura H2 10 14 20 28 40 56

Todos los smbolos guardan relacin entre s por medio de las medidas d, h, H1, H2.

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