Una placa de superficie es una placa sólida y plana que se utiliza como plano de referencia horizontal principal para inspección de precisión, marcado (diseño) y configuración de herramientas. [1] La placa de superficie se utiliza a menudo como base para todas las mediciones de una pieza de trabajo, por lo tanto, una superficie principal tiene un acabado extremadamente plano con tolerancias inferiores a 11,5 μm o 0,0115 mm por 2960 mm para una placa de grado 0. [2] Las placas de superficie son una herramienta común en la industria manufacturera y, a menudo, están equipadas con puntos de montaje para que puedan ser un elemento estructural integrado de una máquina, como una máquina de medición de coordenadas , un conjunto óptico de precisión u otro instrumento científico de alta precisión. máquina industrial. Los platos suelen ser cuadrados o rectangulares, aunque se pueden cortar con cualquier forma.
Se utilizan distintos grados para describir la precisión de algunos equipos de metrología , como: AA, A, B y grado de taller. Si bien el grado de taller es el menos preciso, todos los grados de placas de superficie se mantienen en un alto grado de planitud.
Las placas de superficie deben calibrarse periódicamente para garantizar que no se produzcan astillas, deformaciones o desgaste. Un problema común es el desgaste en áreas particulares, como el causado por el uso frecuente de una herramienta en un lugar (como un medidor de altura ), que causa una superficie irregular y reduce la precisión general de la placa; esto puede acelerarse considerablemente si Hay polvo abrasivo presente. Las herramientas y piezas de trabajo también pueden causar daños si caen sobre la placa de superficie. Además, se pueden producir daños si no se han eliminado virutas y otros residuos. Esto dará como resultado mediciones erróneas. El daño a la placa sólo puede corregirse mediante repavimentación, lo que requiere técnicas y equipos especializados según el grado de la placa.
A diferencia de la mayoría de los instrumentos mecánicos de precisión, las placas de superficie no obtienen su precisión de estándares más precisos . En cambio, originan precisión mediante la aplicación del principio de "generación automática de galgas". En este proceso, tres superficies aproximadamente planas se refinan progresivamente hasta obtener una planitud precisa frotándolas manualmente entre sí en pares con materia colorante en el medio y luego raspando a mano los puntos altos. Cualquier error de planitud se elimina mediante este raspado, ya que la única forma de superficie estable y mutuamente conjugada es un plano.
La importancia de la placa de superficie de alta precisión fue reconocida por primera vez por Henry Maudslay alrededor de 1800. Él originó los sistemas de raspar una placa de hierro fundido hasta que quede plana, frotando marcas azules entre pares de placas para resaltar imperfecciones, y de placas de trabajo en conjuntos de tres para garantizar la planitud evitando hacer coincidir pares cóncavos y convexos. [3]
Joseph Whitworth , nacido en 1803, había sido aprendiz de Maudslay desde 1825, pero lo había dejado cuando comenzó su propio negocio en 1833. Describió este proceso a la Asociación Británica en 1840 en su artículo "Sobre la producción de planos o superficies reales en Metales" , como lo relató durante el discurso de su presidente en 1856 en la reunión inaugural del Instituto Británico de Ingenieros Mecánicos en Glasgow. [4] [5] Su artículo de 1840 y su trabajo anterior para Maudslay han llevado a algunos escritores a afirmar que Whitworth es el creador de la técnica de raspado de placas de superficie, no Maudslay. [6]
Antes de la Segunda Guerra Mundial , el metal era el material estándar utilizado para las placas de superficie; sin embargo, los esfuerzos bélicos de varios países pusieron a prueba la disponibilidad de metal. El propietario de una tienda de metales y monumentos (Wallace Herman) en Dayton, Ohio, junto con su ingenioso empleado Donald V. Porter, comenzaron a utilizar granito en lugar de metal para sus placas de superficie. Hoy en día, la mayoría de las placas de superficie siguen estando hechas de granito negro, más exactamente denominado diabasa negra , y las placas de superficie más resistentes al desgaste están hechas de granito con cuarzo. El contenido de cuarzo de estas placas de granito aumenta la resistencia al desgaste de la placa, ya que el cuarzo es una piedra más dura. El granito negro se utiliza predominantemente en bases de máquinas, accesorios de granito y aplicaciones personalizadas por su rigidez superior, excelente amortiguación de vibraciones y maquinabilidad mejorada. El granito que contiene cuarzo (generalmente rosa, blanco o gris) a menudo se hace más grueso que el granito negro para proporcionar la misma capacidad de carga que los tipos de material utilizados para las placas de superficie, ya que no es tan rígido como el granito negro.
El daño a una placa de superficie de granito generalmente resultará en una astilla, pero no afecta la precisión del plano general. Aunque esté desconchada, otra superficie plana aún puede hacer contacto con la parte no dañada de una placa de superficie desconchada, mientras que el daño a una placa de hierro fundido a menudo eleva el material circundante por encima del plano de trabajo, lo que hace que los objetos inspeccionados ya no queden paralelos a la superficie. placa superficial.
El granito también es inherentemente estable, no magnético, tiene excelentes características de amortiguación de vibraciones y no se oxida.
El 3 de agosto de 1961, se emitió la Especificación Federal GGG-P-463B para proporcionar requisitos en unidades habituales de los Estados Unidos para placas de superficie de roca ígnea (granito) para su uso en trabajos de inspección y diseño de localización de precisión. Abarcaba nueva certificación, recertificación en el campo y recertificación después de la repavimentación. GGG-P-463B fue posteriormente revisado y reeditado el 12 de septiembre de 1973 como GGG-P-463C, que proporcionó un lenguaje común y términos de clasificación para la fabricación y el comercio de placas de superficie. El 15 de junio de 1977 se emitió una enmienda a la especificación federal para incluir requisitos en unidades métricas .
Aunque GGG-P-463C se utilizó ampliamente en la industria estadounidense desde su publicación, el gobierno no emitió ninguna revisión nueva para mantenerse al día con los avances dentro de la industria. La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) decidió formar un comité para revisar la especificación federal de acuerdo con las tecnologías modernas. En particular, se añadió un glosario más completo con definiciones actualmente aceptadas y se utilizó un nuevo formato que debería resultar más familiar para los usuarios actuales de la Norma. ASME también reconoció la necesidad de actualizaciones para incorporar conceptos modernos como trazabilidad e incertidumbre de medición que han experimentado un desarrollo considerable desde 1973. En junio de 2013, ASME reemplazó la especificación Fed GGG-P-463C con la norma nacional estadounidense (ANS) ASME B89.3.7. – 2013 Placas Superficiales de Granito. [7] La norma ISO define ISO8512-2 para placas de superficie de granito, pero parece que el uso actual todavía se remonta a 1990. [8]
Antes de la Segunda Guerra Mundial, casi todas las placas de superficie estaban hechas de hierro fundido nervado y las nervaduras se utilizaban para aumentar la rigidez sin incurrir en el peso de una construcción sólida. El hierro fundido se envejeció para reducir la tensión en el metal en un esfuerzo por disminuir la probabilidad de que la placa se tuerza o deforme con el tiempo.
Las placas de superficie de hierro fundido se utilizan ahora con frecuencia en pisos de producción como herramienta para lapear placas de superficie de granito para lograr ciertos grados de precisión. El metal se deja impregnar con el medio de lapeado sobre una gran superficie plana.
A pesar de una caída en popularidad entre los talleres mecánicos, el hierro fundido sigue siendo el material más popular para superficies maestras (uso diferente al de las placas de superficie) entre los metrólogos de laboratorio , fabricantes de maquinaria, fabricantes de calibres y otras industrias de alta precisión que requieren medir la planitud. . El hierro fundido que ha sido moldeado adecuadamente es más estable dimensional y geométricamente con el tiempo que el granito o la cerámica, [9] se trabaja más fácilmente hasta lograr un mayor grado de planitud y proporciona una mejor superficie de apoyo para ayudar en la creación de otros estándares maestros. Estas placas de superficie especializadas son producidas en juegos de tres por la empresa que las utilizará, por lo que las placas pueden verificarse y refinarse periódicamente, incluso mediante el método de tres placas de Whitworth, sin la necesidad de enviarlas para su reacondicionamiento. A pesar de su alta estabilidad, el hierro fundido sigue siendo inadecuado para su uso como placa de superficie normal en aplicaciones de producción de alta tolerancia debido a la expansión térmica. Por el contrario, la naturaleza y el uso de una superficie maestra ya requieren medidas costosas para controlar la temperatura independientemente de la elección del material, y el hierro fundido se vuelve preferible.
El hierro fundido, a diferencia del granito, tiene propiedades ópticas muy uniformes y, a diferencia del vidrio o la cerámica, una profundidad de penetración de la luz muy pequeña, lo que lo hace favorable para determinadas aplicaciones ópticas. [10]
El vidrio es un material alternativo y se utilizó durante la Segunda Guerra Mundial cuando el material y la capacidad de fabricación eran escasos. El vidrio puede pulirse adecuadamente y tiene la ventaja de que se astilla en lugar de producir rebabas , lo que supone un problema cuando se utiliza hierro fundido gris.
La placa de superficie se utiliza junto con accesorios como una escuadra , regla , bloques patrón , barra sinusoidal , placa sinusoidal, indicador de cuadrante , paralelas , placa angular , medidor de altura , etc.
La calibración de la placa de superficie de granito debe realizarse de forma rutinaria para mantener la planitud adecuada y garantizar la precisión de la medición a lo largo del tiempo. Los intervalos entre calibraciones dependen del entorno donde se encuentra la placa de superficie. Cuando sea necesario, se proporciona lapeado o repavimentación para llevar las mediciones dentro de las pautas de grado. Este procedimiento consiste en pulir la superficie con una pasta abrasiva para eliminar todo el material no deseado. La calibración de la placa de superficie de granito también incluye limpieza y un ligero pulido.
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