En mecánica, la rugosidad Ra es un valor promedio que caracteriza la condición superficial de una pieza o material.
En la industria, el control de la rugosidad Ra forma parte del proceso de validación dimensional y garantiza la conformidad de la pieza durante el mecanizado.
Aunque existen otros indicadores que caracterizan la rugosidad de una superficie, en este artículo nos enfocaremos en la condición superficial general del área de control.
Tabla de contenidos
¿Qué es la rugosidad Ra?
Definición
La Rugosidad Media Aritmética, representada por Ra, es la desviación media absoluta con respecto a la longitud base.
En términos simples, el valor Ra indica la rugosidad superficial promedio para la longitud de la medición realizada, es decir, la diferencia media entre picos y valles.
Para visualizar la rugosidad, podemos imaginar un corte transversal de la superficie. Cuanto mayor sea la rugosidad Ra de esta superficie, mayor será la diferencia entre los picos y los valles.
La rugosidad Ra es un excelente método para verificar rápidamente si la superficie cumple con las especificaciones del cliente, ya que su valor es representativo de la condición general de la superficie.
¿Por qué debería preocuparse por la rugosidad Ra?
En ciertos sectores, particularmente en las industrias de alta tecnología, es crucial que la rugosidad Ra de los componentes fabricados cumpla con expectativas precisas.
La rugosidad Ra juega un papel vital en la mecánica, permitiendo el control de fenómenos como el flujo de fluidos o la adhesión. Es una dimensión crítica en la mecánica de precisión debido a su impacto significativo en la fuerza de fricción, el desgaste y el anclaje mecánico (entre otros factores).
Al determinar la rugosidad superficial promedio utilizando el indicador Ra, es posible evaluar rápidamente las irregularidades micro o macro geométricas de la superficie.
Esta evaluación permite clasificar las piezas como conformes o no conformes durante el proceso de control de calidad.
Otros indicadores de rugosidad
Aunque la rugosidad Ra es fundamental, al evaluar la condición de la superficie, otros indicadores como Rz o Rt pueden proporcionar información valiosa adicional:
- Rt representa la rugosidad total registrada, es decir, la suma del pico máximo y el valle máximo. Esto representa la mayor distancia registrada para la medición.
- Rz representa la regularidad en las mediciones registradas. Es un promedio de las cinco desviaciones totales más grandes (Rt) registradas a lo largo de la longitud medida.
Estos indicadores permiten una comprensión más precisa de la macro-geometría de la superficie.
Se utilizan con frecuencia como criterios de selección en el control de calidad, y los instrumentos de medición modernos suelen incluirlos en sus resultados.
Medición de la rugosidad Ra
Existen varias herramientas disponibles para medir la rugosidad Ra de una superficie. La elección de la herramienta depende principalmente de los requisitos de control y las necesidades específicas de la medición.
Rugosímetros (Perfilómetros)
Un rugosímetro, o perfilómetro, es un dispositivo de medición por contacto que determina rápidamente la rugosidad Ra de una superficie.
La principal ventaja de estos dispositivos es su simplicidad y portabilidad. Para realizar una medición, solo hay que colocar el dispositivo en la superficie a inspeccionar y activarlo.
Existen dos tipos de rugosímetros: perfilómetros con patín y sin patín.
En el primer caso, el dispositivo tiene un pequeño patín en el extremo de su cabezal de medición que se desliza sobre la superficie de control, sirviendo como guía recta.
El patín puede afectar la medición si la superficie no es plana, por lo que es mejor usarlo en las superficies más planas posibles. A pesar de esta limitación, los perfilómetros con patín son una herramienta práctica y eficiente para medir superficies planas.
Los dispositivos sin patín utilizan una guía interna que calcula la orientación de la sonda en el espacio 3D, permitiendo mediciones en superficies no planas.
La capacidad de los dispositivos sin patín para recalcular trayectorias permite un control más preciso, mientras que los dispositivos con patín pueden complicar o distorsionar las mediciones cuando la superficie presenta pequeñas variaciones.
Medición Óptica
Aunque la rugosidad Ra se puede calcular fácilmente con rugosímetros, estos son dispositivos mecánicos que requieren contacto físico entre la sonda y la superficie.
Para mayor precisión, es preferible utilizar un sistema de medición óptica, como un interferómetro.
Los interferómetros son dispositivos de medición sofisticados capaces de mapear la topografía de la superficie de cualquier material.
Son significativamente más precisos y eficientes que los sistemas de medición por contacto, ya que utilizan efectos de interferencia producidos cuando la luz se proyecta y refleja en el área de medición.
Actualmente, este es el método más eficiente para obtener valores de rugosidad superficial altamente precisos.
Medición indirecta de la rugosidad Ra
A veces, la medición directa de la condición superficial es imposible debido a la inaccesibilidad de los dispositivos de medición. Esto puede ocurrir por varias razones, principalmente:
- La necesidad de desmontar una pieza ensamblada para llevarla al laboratorio de medición.
- La pieza es demasiado voluminosa y difícil de posicionar para la máquina de medición.
- El área a verificar es inaccesible para su instrumento de control.
En estas situaciones, la capacidad de medir la pieza indirectamente sería extremadamente práctica. Es precisamente por esto que Plastiform ha desarrollado productos de impresión capaces de realizar tales operaciones.
Control indirecto y remoto de la rugosidad Ra
Plastiform ha desarrollado productos de impresión que permiten replicar las propiedades del área de control, incluyendo el acabado superficial, con alta precisión.
Si por alguna razón no puede medir directamente la pieza, Plastiform sin duda puede ayudar a resolver este problema.
El P80 Ra es un producto de impresión pastoso que se adhiere a la superficie, incluso si está suspendida.
Al aplicarlo a su pieza, puede replicar sus propiedades. El producto luego se endurece hasta 80 Shore A, permitiéndole realizar fácilmente mediciones en la impresión utilizando sus dispositivos de medición habituales.
Midiendo la rugosidad Ra en una impresión Plastiform
La precisión de la medición variará dependiendo del instrumento de medición que utilice.
Recomendamos sistemas de medición sin contacto, como interferómetros de luz blanca, que son altamente precisos y adecuados para medir la condición superficial de las impresiones.
Si no dispone de un interferómetro, opte por un perfilómetro sin patín, que es más adecuado para medir la rugosidad de una impresión. Tanto los perfilómetros como los interferómetros proporcionarán valores precisos de Ra, pero los interferómetros ofrecen mayor precisión para otros indicadores de rugosidad.
Los perfilómetros con patín también funcionan bien en nuestras impresiones. Sin embargo, proporcionan estimaciones aproximadas de Ra, y otros valores (Rt y Rz) pueden distorsionarse debido a la presión ejercida por el patín en la impresión.
En Plastiform, recomendamos realizar verificaciones de impresión con dispositivos que hemos validado para compatibilidad, específicamente Accretech y Sylvac.
Conclusión
La rugosidad Ra es un indicador clave de la macro-geometría superficial de una pieza o material, reflejando los tratamientos aplicados durante el proceso de producción.
Para medir este indicador, utilizamos diversos instrumentos que cuantifican la diferencia entre “valles” y “picos” a lo largo de una longitud determinada, permitiéndonos calcular varias características:
- Rugosidad total (Rt): Indica la desviación máxima registrada a lo largo de la longitud medida. Rt se calcula sumando el pico máximo al valle máximo.
- Regularidad (Rz): Representa el promedio de los cinco valores principales de Rt a lo largo de la longitud medida.
- Rugosidad media aritmética (Ra): Indica la rugosidad promedio de la superficie controlada.
La rugosidad Ra es un parámetro particularmente importante, ya que caracteriza directamente la condición general de la superficie, permitiendo una evaluación integral.
Para evaluar la condición superficial, se pueden utilizar varios dispositivos, tanto de contacto como sin contacto. Típicamente, se emplean perfilómetros o interferómetros para la medición de la rugosidad Ra.
Sin embargo, a veces es imposible que estos dispositivos accedan al área de control deseada. En estos casos, Plastiform ofrece una solución valiosa.
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