El acabado superficial, también conocido como textura superficial o topografía superficial, es la naturaleza de una superficie definida por las tres características de colocación, rugosidad superficial y ondulación . [1] Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie del ideal perfectamente plano (un plano verdadero ).
La textura de la superficie es uno de los factores importantes que controlan la fricción y la formación de capas de transferencia durante el deslizamiento. Se han realizado esfuerzos considerables para estudiar la influencia de la textura de la superficie sobre la fricción y el desgaste durante condiciones de deslizamiento. Las texturas superficiales pueden ser isotrópicas o anisotrópicas . A veces, durante el deslizamiento se pueden observar fenómenos de fricción stick-slip, dependiendo de la textura de la superficie.
Cada proceso de fabricación (como los muchos tipos de mecanizado ) produce una textura superficial. El proceso generalmente se optimiza para garantizar que la textura resultante sea utilizable. Si es necesario, se agregará un proceso adicional para modificar la textura inicial. Este último proceso puede ser rectificado (corte abrasivo) , pulido , lapeado , granallado abrasivo , bruñido , mecanizado por descarga eléctrica (EDM), fresado , litografía , grabado industrial / fresado químico , texturizado por láser u otros procesos.
Lay es la dirección del patrón superficial predominante, normalmente determinada por el método de producción utilizado. El término también se utiliza para indicar la dirección de bobinado de las fibras y hebras de una cuerda . [2]
La rugosidad de la superficie, comúnmente abreviada como rugosidad, es una medida del total de irregularidades espaciadas de la superficie. [1] En ingeniería, esto es lo que normalmente se entiende por "acabado superficial". Un número menor constituye irregularidades más finas, es decir, una superficie más lisa.
La ondulación es la medida de las irregularidades de la superficie con un espaciamiento mayor que el de la rugosidad de la superficie. Estas irregularidades suelen ocurrir debido a deformaciones , vibraciones o deflexiones durante el mecanizado. [1]
El acabado superficial se puede medir de dos maneras: métodos de contacto y sin contacto . Los métodos de contacto implican arrastrar un lápiz de medición por la superficie; Estos instrumentos se llaman perfilómetros . Los métodos sin contacto incluyen: interferometría , microscopía confocal , variación de enfoque , luz estructurada , capacitancia eléctrica , microscopía electrónica , microscopía de fuerza atómica y fotogrametría .
En los Estados Unidos, el acabado superficial generalmente se especifica utilizando la norma ASME Y14.36M. La otra norma común es la Organización Internacional de Normalización (ISO) 1302:2002, aunque la misma ha sido retirada a favor de la ISO 21920-1:2021. [3]
Muchos factores contribuyen al acabado superficial en la fabricación. En los procesos de conformado, como el moldeado o la conformación de metales , el acabado superficial del troquel determina el acabado superficial de la pieza de trabajo. En el mecanizado, la interacción de los filos de corte y la microestructura del material que se corta contribuyen al acabado superficial final. [ cita necesaria ]
En general, el coste de fabricar una superficie aumenta a medida que mejora el acabado superficial. [4] Cualquier proceso de fabricación suele estar lo suficientemente optimizado como para garantizar que la textura resultante sea utilizable para la aplicación prevista de la pieza. Si es necesario, se agregará un proceso adicional para modificar la textura inicial. El gasto de este proceso adicional debe justificarse agregando valor de alguna manera: principalmente un mejor funcionamiento o una vida útil más larga. Las piezas que tienen contacto deslizante con otras pueden funcionar mejor o durar más si la rugosidad es menor. La mejora estética puede agregar valor si mejora la vendibilidad del producto.
Un ejemplo práctico es el siguiente. Un fabricante de aviones contrata a un proveedor para fabricar piezas. Se especifica un cierto grado de acero para la pieza porque es lo suficientemente fuerte y duro para la función de la pieza. El acero es mecanizable aunque no mecanizado libremente . El vendedor decide fresar las piezas. El fresado puede lograr la rugosidad especificada (por ejemplo, ≤ 3,2 μm) siempre que el maquinista utilice insertos de primera calidad en la fresa cortadora y los reemplace cada 20 piezas (en lugar de cortar cientos antes de cambiar los insertos). No es necesario agregar una segunda operación (como esmerilado o pulido) después del fresado, siempre y cuando el fresado se realice lo suficientemente bien (insertos correctos, cambios de insertos con suficiente frecuencia y refrigerante limpio ). Los insertos y el refrigerante cuestan dinero, pero los costos que implicaría el esmerilado o el pulido (más tiempo y materiales adicionales) costarían incluso más que eso. Evitar la segunda operación da como resultado un costo unitario más bajo y, por lo tanto, un precio más bajo . La competencia entre proveedores eleva esos detalles de una importancia menor a una importancia crucial. Ciertamente era posible fabricar las piezas de una forma ligeramente menos eficiente (dos operaciones) por un precio ligeramente superior; pero sólo un proveedor puede obtener el contrato, por lo que la competencia magnifica la ligera diferencia en eficiencia y la convierte en la gran diferencia entre el éxito y el cierre de empresas.
Así como los diferentes procesos de fabricación producen piezas con distintas tolerancias, también son capaces de tener diferentes rugosidades. Generalmente, estas dos características están vinculadas: los procesos de fabricación dimensionalmente precisos crean superficies con baja rugosidad. En otras palabras, si un proceso puede fabricar piezas con una tolerancia dimensional estrecha, las piezas no serán muy rugosas.
Debido a lo abstracto de los parámetros de acabado de la superficie, los ingenieros suelen utilizar una herramienta que tiene una variedad de rugosidades superficiales creadas mediante diferentes métodos de fabricación. [4]
