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A importância do acabamento superficial e definições básicas
Solicitação da Peça:
A preocupação com as características do acabamento superficial tem seu fundamento no pressuposto de que as superfícies representam o elo entre a peça como um todo e o meio ambiente com sua múltipla gama de solicitações, entre as quais destacam-se as seguintes, com uma breve descrição:
Especularidade: Muito importante quando necessitamos refletir um raio laser de medição (por exemplo), pois com uma superfície metálica lapidada podemos obter um espelho refletor sem os inconvenientes de uma similar de vidro que tem uma espessura (material refringente) e uma camada de material refletor aderida, causando erros por refração.
Precisão e tolerância: Uma tolerância dimensional estrita não é funcional se não for obtida com um acabamento adequado. Em um acoplamento com jogo, no qual furo e eixo estejam em movimento relativo, superfícies com rugosidade pronunciada estarão expostas ao desgaste rápido que fará variar as características funcionais do acoplamento estabelecido.
Resistência à corrosão: Superfícies com um acabamento superficial polido retêm quantidade menor de líquidos ou vapores corrosivos, tornando-as mais resistentes à ação corrosiva.
Resistência ao desgaste: Superfícies mais lisas apresentam uma área maior de contato e, por conseguinte, uma redução de medida entre as partes em contato torna-se mais demorada.
Resistência à fadiga: Eixos ou pontas de eixo requerem acabamentos lisos em seus pontos críticos que em alguns casos precisam ser polidos por rolagem para torná-los mais resistentes.
Escoamento de fluídos:No caso de pistões, ou elementos que atuam como retentores de fluídos, uma superfície muito lisa é fundamental para evitar a fuga do elemento sob pressão.
Aspectos econômicos: No acabamento superficial de um componente usinado devemos levar em conta, não somente o aspecto estético ou uma função específica, mas também, que deve ser produzido ao menor custo possível, considerando que existe uma relação direta entre o grau de acabamento e o tempo necessário para atingi-lo, como mostra a figura.
Processos de acabamento superficial em relação ao seu tempo de obtenção e correspondente valor de rugosidade no parâmetro Ra.
Influência na capacidade relativa de carga: Em estudo feito em mancais de motores de combustão interna observou-se que a rugosidade, tanto do casquilho como do colo da árvore de manivelas, será tanto maior quanto maiores forem as condições de carga. Na figura, podemos observar como varia a capacidade de carga de um casquilho com a rugosidade superficial. A máxima capacidade de carga é obtida com melhoria de 100% com relação à superfície simplesmente retificada.
Influência da rugosidade na capacidade relativa de carga.
Efeito da rugosidade na lubrificação: A efetividade de um filme de óleo na lubrificação de dois componentes em movimento será nula se a profundidade da rugosidade for maior que a espessura dele, já que isso significa que haverá contato metal/metal, podendo influir não somente sua altura como também a sua forma, como mostra a Figura:
Rugosidade e lubrificação.
Influência da rugosidade na transmissão de calor: A influência da rugosidade superficial também pode ser sentida na transmissão de calor entre duas superfícies, onde observamos que à medida que a rugosidade diminui, o coeficiente de transmissão de calor aumenta, porque isso garante maior área de contato como ilustra a figura:
Rugosidade superficial e transmissão de calor.
Definições básicas para medição de superfícies:
Erros macrogeométricos: Erros macrogeométricos são os chamados erros de forma ou de textura secundária e que incluem entre eles divergência de ondulação, ovalização, multifaceamento, conicidade, planeza, etc. e são mensuráveis através de instrumentos convencionais.
Erros microgeométricos: Conhecidos como erros de rugosidade ou de textura primária. Seu perfil é formado por sulcos ou marcas deixadas pelo agente de usinagem durante o processo de fabricação. Para avaliação do estado das superfícies, faz-se necessário definir previamente diversos conceitos que possam criar uma linguagem apropriada segundo norma DIN 4760.
Superfície geométrica: Superfície ideal prescrita no projeto, na qual não existem erros de forma e acabamento (figura). Por exemplo, superfície plana, cilíndrica, etc., ou seja, por definição perfeita. Na realidade não existe, é apenas uma referência.
Superfície geométrica por definição perfeita.
Superfície real: Superfície que limita o corpo e o separa do meio que o envolve. É a superfície deixada pelo método empregado em sua produção, por exemplo, torneamento, retífica, ataque químico, etc. Superfície que podemos ver e tocar.
Superfície real. Uma herança do método empregado na usinagem
Superfície efetiva: Superfície avaliada pela técnica de medição, com forma aproximada da superfície real de um corpo. É importante esclarecer que diferentes sistemas de medição, com ou sem sapata, ou condições de medição como raio da ponta do apalpador, podem resultar em diferentes superfícies efetivas. É a superfície apresentada pelo instrumento de medição.
Superfície efetiva apresentada com ampliação por uma impressora
Perfil Geométrico: Intersecção da superfície geométrica com um plano perpendicular, por exemplo, uma superfície plana perfeita cortada por um plano perpendicular originará um perfil geométrico que será uma linha reta.
Perfil geométrico, por definição perfeito
Perfil real: Intersecção da superfície real com um plano perpendicular. Neste caso o plano perpendicular (imaginário) cortará a superfície deixada pelo método de usinagem e originará uma linha irregular.
Perfil real, cortado por um plano perpendicular
Perfil efetivo: Imagem aproximada do perfil real obtido por um meio de avaliação ou medição, por exemplo, o perfil apresentado por um registrador gráfico, sem qualquer filtragem e com as limitações atuais da eletrônica.
Perfil efetivo, obtido com impressora de rugosimetro (sem filtrar)
Perfil da rugosidade: Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação, após filtragem. É o perfil apresentado por um registrador gráfico após uma filtragem para eliminar a ondulação a qual se sobrepõe geralmente à rugosidade.
Perfil de rugosidade (após filtragem da ondulação)
Outros componentes de uma superfície:
Para facilitar o estudo da textura superficial, é oportuno definir ainda os seguintes itens:
1- Comprimento da rugosidade;
2- Comprimento da ondulação;
3- Amplitude da rugosidade;
4- Amplitude da ondulação;
5- Orientação dos sulcos
Elementos de uma superfície usinada.
VEJA MAIS EM DESVIO DE CONFORMAÇÃO E SISTEMAS DE MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE
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Pesquisa : Hamilton Nunes da Costa
Publicação Autorizada ao Portal do Moldes
Fonte: Rugosidade superficial — Robson de Camargo
Centro Senai – Fundação Rossi.
Wikipédia- Valores de Rugosidade