La integridad superficial es la condición de la superficie de una pieza de trabajo después de ser modificada mediante un proceso de fabricación . El término fue acuñado por Michael Field [1] y John F. Kahles [2] en 1964. [3]
La integridad de la superficie de una pieza o un artículo cambia las propiedades del material. Las consecuencias de los cambios en la integridad de la superficie son un problema de diseño de ingeniería mecánica , pero la preservación de esas propiedades es una consideración de fabricación. [4]
La integridad de la superficie puede tener un gran impacto en el funcionamiento de una pieza; por ejemplo, Inconel 718 puede tener un límite de fatiga tan alto como 540 MPa (78.000 psi) después de un pulido suave o tan bajo como 150 MPa (22.000 psi) después del mecanizado por descarga eléctrica (EDM). [5]
La integridad de la superficie tiene dos aspectos: las características topográficas y las características de la capa superficial . La topografía se compone de la rugosidad de la superficie , la ondulación , los errores de forma y los defectos. Las características de la capa superficial que pueden cambiar a través del procesamiento son: deformación plástica , tensiones residuales , grietas, dureza , sobreenvejecimiento, cambios de fase , recristalización , ataque intergranular y fragilización por hidrógeno . Cuando se utiliza un proceso de fabricación tradicional, como el mecanizado , la capa superficial sufre una deformación plástica local. [3] [4]
Los procesos que afectan la integridad de la superficie se pueden dividir convenientemente en tres clases: procesos tradicionales , procesos no tradicionales y tratamientos de acabado . Los procesos tradicionales se definen como procesos en los que la herramienta entra en contacto con la superficie de la pieza de trabajo; por ejemplo: rectificado , torneado y mecanizado. Estos procesos solo dañarán la integridad de la superficie si se utilizan parámetros inadecuados, como herramientas desafiladas, velocidades de avance demasiado altas, refrigerante o lubricación inadecuados o dureza incorrecta de la muela de rectificado. Los procesos no tradicionales se definen como procesos en los que la herramienta no entra en contacto con la pieza de trabajo; ejemplos de este tipo de proceso incluyen EDM, mecanizado electroquímico y fresado químico . Estos procesos producirán una integridad de superficie diferente según cómo se controlen los procesos; por ejemplo, pueden dejar una superficie libre de tensiones, una superficie refundida o una rugosidad superficial excesiva. Los tratamientos de acabado se definen como procesos que anulan los acabados de superficie impartidos por procesos tradicionales y no tradicionales o mejoran la integridad de la superficie. Por ejemplo, la tensión residual de compresión se puede mejorar mediante granallado o bruñido con rodillos o la capa refundida que queda tras la electroerosión se puede eliminar mediante fresado químico. [6]
Los tratamientos de acabado pueden afectar la superficie de la pieza de trabajo de diversas maneras. Algunos limpian y/o eliminan defectos, como rayones, poros, rebabas , rebabas o imperfecciones. Otros procesos mejoran o modifican el aspecto de la superficie mejorando la suavidad, la textura o el color. También pueden mejorar la resistencia a la corrosión , la resistencia al desgaste y/o reducir la fricción . Los recubrimientos son otro tipo de tratamiento de acabado que se puede utilizar para recubrir un material caro o escaso sobre un material base menos costoso. [6]
Los procesos de fabricación tienen cinco variables principales: la pieza de trabajo, la herramienta , la máquina herramienta , el entorno y las variables del proceso. Todas estas variables pueden afectar la integridad de la superficie de la pieza de trabajo al producir: [3]