Acabado superficial

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El acabado de la superficie, también conocido como textura de la superficie o topografía de la superficie, es la naturaleza de una superficie definida por las tres características de disposición, rugosidad de la superficie y ondulación . ^[1] Comprende las pequeñas desviaciones locales de una superficie con respecto al 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 la capa de transferencia durante el deslizamiento. Se han realizado considerables esfuerzos para estudiar la influencia de la textura de la superficie en la fricción y el desgaste durante las condiciones de deslizamiento. Las texturas de la superficie pueden ser isotrópicas o anisotrópicas . A veces, se pueden observar fenómenos de fricción de adherencia y deslizamiento durante el deslizamiento, dependiendo de la textura de la superficie.

Cada proceso de fabricación (como los distintos tipos de mecanizado ) produce una textura superficial. El proceso suele optimizarse para garantizar que la textura resultante sea utilizable. Si es necesario, se añadirá un proceso adicional para modificar la textura inicial. Este último proceso puede ser rectificado (corte abrasivo) , pulido , lapeado , granallado , bruñido , mecanizado por descarga eléctrica (EDM), fresado , litografía , grabado industrial / fresado químico , texturizado láser u otros procesos.

La dirección del patrón predominante en la superficie, generalmente determinada por el método de producción utilizado, también se utiliza para indicar la dirección de enrollado de las fibras y hebras de una cuerda . ^[2]

La rugosidad de la superficie, comúnmente abreviada como rugosidad, es una medida de las irregularidades totales espaciadas de la superficie. ^[1] En ingeniería, esto es lo que generalmente se entiende por "acabado de la superficie". 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 producirse debido a deformaciones , vibraciones o deflexiones durante el mecanizado. ^[1]

El acabado de la superficie se puede medir de dos maneras: métodos de contacto y sin contacto . Los métodos de contacto implican arrastrar un estilete de medición a lo largo de la superficie; estos instrumentos se denominan 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 Estados Unidos, el acabado superficial suele especificarse utilizando la norma ASME Y14.36M. La otra norma común es la Organización Internacional de Normalización (ISO) 1302:2002, aunque se ha retirado en favor de la ISO 21920-1:2021. ^[3]

Muchos factores contribuyen al acabado de la superficie en la fabricación. En los procesos de conformado, como el moldeo o el conformado de metales , el acabado de la superficie de la matriz determina el acabado de la superficie de la pieza de trabajo. En el mecanizado, la interacción de los bordes de corte y la microestructura del material que se corta contribuyen al acabado final de la superficie. ^{[ cita requerida ]}

En general, el costo de fabricación de una superficie aumenta a medida que mejora el acabado de la misma. ^[4] Cualquier proceso de fabricación dado suele optimizarse lo suficiente para garantizar que la textura resultante sea utilizable para la aplicación prevista de la pieza. Si es necesario, se añadirá un proceso adicional para modificar la textura inicial. El gasto de este proceso adicional debe justificarse añadiendo 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 añadir valor si mejora la capacidad de venta 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 es de mecanizado libre . El proveedor 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 y reemplace los insertos después de cada 20 piezas (en lugar de cortar cientos antes de cambiar los insertos). No es necesario agregar una segunda operación (como rectificado o pulido) después del fresado siempre que el fresado se haga lo suficientemente bien (insertos correctos, cambios de insertos lo suficientemente frecuentes y refrigerante limpio ). Los insertos y el refrigerante cuestan dinero, pero los costos que implicaría el rectificado o 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 menor importancia a importancia crucial. Ciertamente era posible fabricar las piezas de una manera ligeramente menos eficiente (dos operaciones) por un precio ligeramente más alto; pero sólo un proveedor puede obtener el contrato, de modo que la pequeña diferencia en eficiencia se magnifica por la competencia y se convierte en la gran diferencia entre la prosperidad y el cierre de empresas.

Así como los distintos procesos de fabricación producen piezas con distintas tolerancias, también son capaces de producir distintas rugosidades. En general, estas dos características están relacionadas: los procesos de fabricación que son 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 la abstracción de los parámetros de acabado de la superficie, los ingenieros suelen utilizar una herramienta que tiene una variedad de rugosidades de superficie creadas utilizando diferentes métodos de fabricación. ^[4]

• Brillo (óptica)

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (novena edición), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.