O acabamento da superfície é parte integrante da fabricação. Ele define a textura e o nível de rugosidade de um componente fabricado. A superfície de uma peça pode ser áspera com marcas de ferramentas visíveis ou fina e acetinada. A importância do acabamento da superfície se estende além da cosmética e do apelo estético. Ele determina a funcionalidade, a resistência ao desgaste e o quão bem um produto acabado pode dissipar calor.
Antes de usar uma peça, especialmente aquelas com requisitos de alta tolerância, é importante inspecionar e medir a rugosidade do acabamento da superfície. Este artigo explicará o que é acabamento de superfície, como medir a rugosidade da superfície, padrões industriais de acabamento de superfície e técnicas que você pode usar para obter o acabamento de superfície desejado.
O que é acabamento superficial
Acabamento de superfície, também conhecido como textura de superfície, são as características físicas de uma peça. Pode variar de áspero e fosco a liso e brilhante. O acabamento de superfície é definido por três características principais: rugosidade, ondulação e camada.
- Aspereza é uma irregularidade superficial em pequena escala que você pode sentir.
- Ondulação descreve ondulações médias que são visíveis a olho nu.
- Lay é a direção do padrão dominante, que pode ser circular, paralelo ou perpendicular.
Esses parâmetros mostram o quanto a superfície da peça se desvia de uma superfície perfeitamente plana.
Além disso, o acabamento da superfície desempenha um papel importante na fabricação. Um bom acabamento minimiza o desgaste ao reduzir o atrito e a geração de calor. Ele aumenta o apelo visual e o valor econômico de um componente. Além disso, ele determina o sucesso de processos de fabricação subsequentes, como colagem adesiva, revestimento e galvanoplastia. O acabamento da superfície também influencia o nível de tolerância, especialmente para peças de acoplamento durante a montagem.
Parâmetros comuns de rugosidade da superfície
Existem certos parâmetros que você pode medir para quantificar o acabamento da superfície de um material. Eles geralmente são usados juntos para obter uma visão geral abrangente. A seguir estão os parâmetros comuns de rugosidade da superfície na fabricação
Ra (Rugosidade média)
Ra define o desvio vertical médio de uma superfície de uma superfície ideal. É a medida das colinas e vales médios ao longo do comprimento de uma superfície. O valor pode variar de 12.5 a 0.4 micrômetros. Observe que quanto menor o valor de Ra, mais lisa a superfície. Ra é importante para aplicações estéticas.
Rz (Profundidade de Rugosidade)
Rz é a medida da diferença máxima de altura entre o pico mais alto e o vale mais profundo em uma superfície. Você calcula Rz selecionando o valor mais alto após medir a altura do pico ao vale em 5 locais diferentes. É um parâmetro melhor para avaliar a rugosidade da superfície para aplicações críticas quando comparado a Ra.
Rmax (Largura da rugosidade)
Rmax é semelhante a Rz. No entanto, ele mede a distância vertical máxima entre o pico mais alto e o vale mais baixo. Rmax dá uma ideia do pior cenário de rugosidade da superfície e ajuda a detectar arranhões e rebarbas. Observe que quanto maior o valor de Rmax, mais áspera a superfície.
Rp (pico de rugosidade)
A medição de Rp representa a altura máxima do pico ao longo de um comprimento de amostragem. Ela é frequentemente comparada com outros parâmetros de rugosidade de superfície para controle de qualidade e garantia de acabamento de superfície adequado. O valor de Rp afeta a resistência ao desgaste da peça e a capacidade de vedação.
Rv (Vale da Aspereza)
O valor Rv frequentemente complementa o valor Rp. Rv é a medida da profundidade do vale mais profundo de uma superfície a partir da linha média. Um valor Rv menor indica uma superfície mais lisa e vice-versa. O valor Rv ajuda a detectar imperfeições da superfície e está vinculado a propriedades funcionais, como atrito e vedação.
Padrões de acabamento de superfície na fabricação
Existem dois principais padrões de acabamento de superfície na fabricação. O ISO 1302 e o ASME Y14.36. A implementação desses padrões ajuda a atender às necessidades dos clientes e a atingir a garantia de qualidade.
ISO (Organização Internacional para Padronização) 1302
Este é o padrão que contém especificações e diretrizes para a avaliação da rugosidade da superfície para garantir precisão e consistência nas indústrias. Ele descreve os procedimentos para medir a rugosidade da superfície, indica símbolos gráficos para textura da superfície e define parâmetros de rugosidade da superfície. Este padrão também contém métodos de cálculo para os parâmetros da superfície e como calibrar os instrumentos de medição. Seguir os padrões ISO 1302 melhora a qualidade do produto e reduz a incidência de recalls.
ASME (Sociedade Americana para Testes e Materiais) Y14.36
Esta norma especifica métodos para designar controles de textura de superfície em objetos sólidos. Ela abrange muitos aspectos de desenhos de engenharia, como arquitetônico, mecânico e estrutural. Esta norma fornece diretrizes para escalas e formatos, convenções de letras e linhas, e fornece símbolos que indicam a rugosidade da superfície. A implementação do ASME Y14.36 reduz erros e aumenta a eficiência.
Fatores que afetam o acabamento superficial
Muitos fatores afetam a rugosidade final da superfície de uma peça. Pode ser tão simples quanto a preparação inadequada da superfície da peça antes da usinagem. Os seguintes fatores podem impactar o sucesso de um componente.
Propriedades materiais
As propriedades intrínsecas do material afetarão como ele se comporta em termos de acabamento de superfície. O nível de rugosidade da superfície depende da ductilidade e dureza. Materiais dúcteis como alumínio e latão têm um acabamento mais fino do que metais endurecidos. Além disso, o tamanho do grão do material também tem um efeito. Um tamanho de grão muito grande pode levar a um acabamento de superfície indesejável.
Técnicas de Corte
O uso de operações de corte mecânico aumenta a probabilidade de marcas na superfície da peça. Isso ocorre porque a ferramenta engata e desengata continuamente para resultar em uma ação de corte. Os processos mais novos sem contato, como corte a laser proporcionam um resultado mais limpo e um melhor acabamento superficial.
Parâmetros de corte e condição da ferramenta
A condição da ferramenta determina o acabamento final. Uma ferramenta velha ou cega resultará em defeitos ou acabamentos irregulares. Além disso, a taxa de corte e a profundidade também são variáveis importantes. Você pode otimizar esses parâmetros com base no material com o qual está trabalhando. Usar uma taxa e profundidade muito altas pode levar ao superaquecimento e falhas na superfície. No entanto, uma velocidade muito baixa afeta a produtividade.
Condições de corte
É importante usar refrigerantes ao usinar para garantir dissipação de calor suficiente. Sem um sistema de resfriamento eficiente, o material pode se expandir de forma irregular, o que pode levar a uma rugosidade inconsistente da superfície. A taxa de remoção e gerenciamento de cavacos também desempenha um papel. O acúmulo de cavacos leva a arranhões e marcas na superfície da peça de trabalho.
Habilidades e experiência do operador
Os resultados que um operador habilidoso produz sempre serão diferentes dos de um inexperiente. Um maquinista habilidoso tem um profundo entendimento do processo e pode ajustar parâmetros importantes conforme necessário para obter um acabamento de alta qualidade.
Gabaritos e acessórios
As vibrações não só causam danos humanos e ambientais, mas também podem resultar em falhas e imperfeições. Use sempre gabaritos e acessórios para segurar as ferramentas de corte e a peça de trabalho e evitar vibrações. Isso garante precisão e qualidade consistente.
Como medir o acabamento da superfície
Existem diferentes maneiras de verificar o nível ou a aspereza de uma superfície. Explicaremos os métodos mais comuns que você pode usar para medir o acabamento da superfície.
Métodos de medição direta
Isso envolve o uso de um perfilômetro de agulha para examinar uma superfície e medir um ponto de cada vez. A ponta da agulha tem um raio pequeno e faz contato com baixa pressão. Ela se move livremente e detecta variações na rugosidade e ondulação à medida que analisa as características da superfície do material. O perfilômetro de agulha é confiável e preciso. No entanto, ele pode não ser adequado para materiais quebradiços, pois o contato prolongado pode levar à imprecisão dimensional.
laser Systems
Os lasers funcionam com base no princípio da reflexão da luz para criar uma imagem 3D. Aqui, você escaneia a superfície da peça usando um feixe de laser e registra o deslocamento do feixe conforme ele reflete. Esse processo é sensível e não danifica a superfície. Observe que esses sistemas de laser podem dar resultados falsos ao trabalhar com materiais transparentes ou altamente reflexivos.
Inspeção visual
Você também pode inspecionar visualmente com o uso do olho nu, lupas ou microscópio eletrônico. O uso apenas do olho nu não é confiável e pode ser um ponto de partida. Os microscópios eletrônicos fornecem uma visão ampliada da superfície e mostram todas as irregularidades. Eles não são destrutivos e podem examinar uma ampla gama de materiais de engenharia. No entanto, o uso da inspeção visual pode ser demorado para peças grandes e de formato complexo.
Técnicas de Área
Em vez de fazer medições de pontos únicos, eles cobrem uma área maior. Para isso, você pode usar profilômetros ópticos e inferômetros. Envolve usar uma fonte de luz que ilumina a superfície para medir a topografia e a rugosidade. Os profilômetros ópticos são caros e podem perder pequenas características ou detalhes.
Microscopia de Força Atômica (AFM)
AFM usa um cantilever com uma ponta afiada para escanear a superfície de um componente. Ele mapeia contornos e mede propriedades intermoleculares, como atrito e adesão. AFM é preciso e fornece um perfil de superfície 3D. Essa técnica pode ser lenta e pode danificar materiais quebradiços.
Como obter o acabamento de superfície desejado
Muitas vezes, o acabamento da superfície usinada pode não ser bom o suficiente. Você pode melhorar ainda mais as características da superfície mecanicamente, quimicamente ou com o uso de revestimentos. Eles são diferentes e dão resultados únicos.
Acabamentos Mecânicos
Existem diferentes técnicas nesta categoria, sendo as mais comuns usinagem, retificação e lapidação.
- A usinagem envolve a remoção gradual de materiais por fresamento ou torneamento para proporcionar um acabamento fino e de alta precisão.
- A retificação remove impurezas e alisa uma superfície com uma roda abrasiva rotativa.
- A lapidação descreve a aplicação de pós abrasivos soltos entre duas superfícies e sua fricção.
Acabamentos Químicos
Você também pode usar produtos químicos para melhorar o acabamento da superfície de uma peça por meio de corrosão, decapagem ou passivação.
- A corrosão química usa ácidos, álcalis ou soluções salinas para melhorar a rugosidade da superfície. É um processo rápido e garante um retorno rápido.
- A decapagem é um método agressivo que usa ácidos para remover impurezas e contaminantes, deixando uma aparência acetinada.
- A passivação acumula camadas de óxido para criar um escudo para funções estéticas e protetoras.
Revestimentos
Outra maneira de melhorar o acabamento de uma superfície é adicionar uma camada extra de revestimento que forme uma ligação forte com a superfície. O revestimento pode vir na forma de pintura, galvanoplastia ou revestimento em pó.
- A pintura envolve a aplicação de tinta líquida na superfície de uma peça para esconder defeitos e proporcionar um acabamento durável.
- O revestimento deposita uma camada de metal sobre a superfície de um objeto. Pode ser galvanoplastia ou eletrolítica. galvanoplastia necessita de corrente elétrica, enquanto o revestimento autocatalítico utiliza reações químicas.
- O processo de revestimento em pó usa uma pistola para pulverizar pó seco carregado na superfície de uma peça para criar um revestimento forte e protetor.
Conclusão
A rugosidade da superfície é importante na fabricação porque determina como uma peça funciona e melhora a satisfação do cliente. Para obter um bom acabamento de superfície, considere reduzir a taxa de avanço, usar um quebra-cavacos para controlar os tamanhos dos cavacos e evitar vibrações fixando a ferramenta e a peça de trabalho no lugar. No entanto, pode ser necessário realizar mais pós-processamento para otimizar o acabamento da superfície. Existem diferentes maneiras de fazer isso. Pode ser tão simples quanto retificar a superfície ou usar técnicas complexas de galvanoplastia para adicionar uma camada extra de metal protetor.
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Perguntas frequentes
Quais são os diferentes tipos de acabamento de superfície?
Existem diferentes tipos de acabamento de superfície na fabricação. Eles incluem usinagem bruta, semiacabamento, acabamento fino, superacabamento e acabamentos especializados.
Quais indústrias exigem controle preciso do acabamento da superfície?
Muitas indústrias de manufatura especificam a rugosidade da superfície da peça final para garantir a qualidade. Algumas indústrias comuns são médica, de defesa, aeroespacial, automotiva e de processamento de alimentos.
Como o acabamento da superfície afeta a funcionalidade de um componente?
O acabamento da superfície de uma peça determina o quão bem ela funciona e quanto tempo ela pode durar. A rugosidade da superfície determina as capacidades de vedação, o nível de resistência à corrosão, a eficiência da transferência de calor, a estética e o grau de desgaste e fricção.
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