Metrología avanzada: Acabados superficiales (página 2)

Maquina para sand-blasting (arenado) de piezas
pequeñas

Arenado de un barco de gran calado.

Lapeado.

En el lapeado, el abrasivo se aplica en una suspensión
sobre una superficie dura. Las partículas no pueden ser
presionadas contra dicha superficie, dejándolas fijadas a
la misma, por lo que ruedan y se mueven libremente en todas las
direcciones. Las partículas de abrasivo arrancan
pequeñas partículas de la superficie de la muestra,
provocando en ella deformaciones profundas.Ello es debido a que
la partícula de abrasivo, que goza de libertad de un
movimiento, no
es capaz de extraer una autentica "viruta" de la superficie de la
muestra.Por dicha razón, la velocidad de
eliminación de material (la cantidad de material que es
eliminado en un determinado periodo de tiempo) es muy
baja durante el lapeado, lo que hace que los tiempos de
preparación sean muy largos.En el caso de los materiales
blandos, las partículas de abrasivos a menudo son
introducidas a presión en
la superficie de la muestra, en la que quedan firmemente
incrustadas.Tanto las deformaciones profundas como los
gránulos incrustados son defectos extremadamente poco
deseables en la preparación de muestras
materialográficas.Por las razones expuestas anteriormente,
el lapeado solo se utiliza para la preparación de
materiales quebradizos muy duros, como los materiales
cerámicos y las muestras mineralogicas.

Proceso de
lapeado.

Tres posiciones de una superficie de abrasivo, pasando sobre
la superficie de la muestra, rodando.Posición 1: La
partícula empieza a introducirse en la superficie de la
muestra. Posición 2: La partícula rueda y
extrae un fragmento del material de la muestra por
percusión. Debido al "efecto de martilleo" se producen
deformaciones importantes en el material de la
muestra.Posición 3: La partícula sigue
rodando sin tocar ya la superficie de la muestra. Cuando la
partícula vuelve a pasar de nuevo sobre la muestra, es
extraído un nuevo fragmento, mas pequeño o mas
grande, en función de
la forma de la partícula.

Esmerilado.

El
esmerilado consiste en la eliminación del material,
mediante la utilización de partículas de abrasivos
fijas, que extraen virutas del material de la muestra. El
proceso de
extracción de virutas con una grano de abrasivo de aristas
vivas provoca el menor grado de deformación de la muestra,
proporcionando simultáneamente la tasa mas alta de
eliminación de material. El pulido utiliza
básicamente el mismo mecanismo que el esmerilado.

Pulido.

El pulido, como proceso, se ha descrito ya anteriormente junto
con el esmerilado. El pulido incluye los últimos pasos del
proceso de preparación. Utilizando de forma sucesiva
tamaños de grano cada vez más pequeños y
paños cada vez mas elásticos, el pulido permite
eliminar todas las deformaciones y rayas provocadas por el
esmerilado fino. El riesgo del pulido
radica en la aparición de relieves y en el redondeo de los
bordes, como consecuencia de la elasticidad de
los paños. Dichos inconvenientes se reducen utilizando
unos tiempos de pulido tan cortos como sea posible

Desbarbado.

Las rebabas o barbas son montículos delgados que se
forman en los bordes de una pieza debido al maquinado, al
cizallado de láminas y en el recorte de forjas y piezas
fundidas.

Entre sus efectos perjudiciales están: interferir con
el ensamble de las partes, ocasionar atascamientos de las mismas,
desalineamientos, y cortocircuitos en componentes
eléctricos, además, pueden reducir la vida a la
fatiga de los componentes.

En forma tradicional, éstas se han quitado siempre
manualmente, lo cual puede ocupar hasta un 10% del costo de la
pieza. En general, la economía del desbarbado depende de del
grado de desbarbado requerido, la complejidad de la parte y el
lugar de las barbas, así como de la cantidad de las
partes.

Abrillantado.

Es muy parecido al pulido, sólo que se realiza con
partículas muy finas sobre discos suaves de tela o
piel. El
abrasivo se suministra externamente con un lápiz de
compuesto abrasivo.

Rectificado.

El rectificado es un proceso de remoción de virutas que
utiliza un grano abrasivo individual como herramienta de corte.
Las principales diferencias entre las acciones de
grano y de herramienta de una punta son las siguientes:

1. Los granos abrasivos individuales tienen formas irregulares
y están a distancias aleatorias en la periferia de la
piedra.

2. El ángulo promedio de ataque de los granos es muy
negativo, como por ejemplo – 60º o menos, lo que hace
que las virutas del material sufran una deformación mayor
que en los otros procesos de
corte.

3. Las posiciones radiales de los granos varían.

4. Las velocidades de corte son, en general, muy altas, del
orden de 30 m/s.

Maquina rectificadora

Electro
pulido.

El electro pulido es un tratamiento superficial mediante el
cual el metal a ser pulido actúa como ánodo en una
celda electrolítica, disolviéndose. Con la
aplicación de corriente, se forma un film polarizado en la
superficie metálica bajo tratamiento, permitiendo a los
iones metálicos difundir a través de dicho film.
Las micro y macro proyecciones, o puntos altos de la superficie
rugosa, lo mismo que zonas con rebabas, son áreas de mayor
densidad de
corriente que el resto de la superficie, y se disuelven a mayor
velocidad, dando lugar a una superficie más lisa, nivelada
y/o rebabada. Simultáneamente, y bajo condiciones
controladas de intensidad de corriente y temperatura,
tiene lugar un abrillantamiento de la superficie.

En aleaciones,
como el acero inoxidable,
se tiene además la ventaja adicional que, al ser el
hierro un
metal que se disuelve fácilmente, se incrementa el
contenido de cromo y níquel en la superficie, aumentando
así la resistencia a la
corrosión.

En una escala
macroscópica, el contorno de una superficie maquinada se
puede considerar como una serie de picos y valles. La profundidad
de los mismos y la distancia entre los picos dependen de los
métodos
utilizados para producir la superficie.

En una escala microscópica, la superficie es aún
más compleja, con pequeñas irregularidades
sobrepuestas a los picos y valles.

Con el fin de producir una superficie verdaderamente lisa,
ambos tipos de irregularidades (macroscópicas y
microscópicas) deben ser eliminadas.

Así, las funciones de un
proceso de pulido ideal se pueden distinguir como:

a) Alisado: eliminación de las irregularidades a gran
escala (tamaño superior a 1 micrón).-

b) Abrillantado: remoción de pequeñas
irregularidades de un tamaño inferior a centésimas
de micrón.-

Galvanizado.

La galvanización en caliente es un proceso mediante el
que se obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro o acero, por
inmersión en un baño de zinc fundido, a una
temperatura aproximada de 450º C. A esta operación se
la conoce también como galvanización por
inmersión o galvanización al fuego. El proceso de
galvanizado tiene como principal objetivo
evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la
contaminación ambiental pueden ocasionar
sobre el hierro.

Moleteado.

Moleteado de una superficie es la terminación que se le
da a la misma para facilitar el agarre.

Puede realizarse por deformación, extrusión o
por corte, este último de mayor profundidad y mejor
acabado.

Anodizado.

El proceso de anodizado consiste en obtener de manera
artificial películas de oxido de mucho mas espesor
y con mejores características de protección
que las capas  naturales, estas se obtienen mediante
procesos químicos y electrolíticos. Artificialmente
se pueden obtener películas en las que el espesor es de
25/30 micrones en el tratamiento de protección o
decoración y de casi 100 micrones con el procedimiento de
endurecimiento superficial (Anodizado Duro).

Podemos decir que el proceso de anodizado consiste en formar
artificialmente una capa de oxido de aluminio en la
superficie del metal, este procedimiento llevado a cabo en un
medio sulfúrico produce la oxidación del material
desde la superficie hacia el interior, como dijimos anteriormente
el material que produce la oxidación, es oxido de
aluminio, muy característico por su excelente resistencia
a los agentes químicos, dureza, baja conductividad
eléctrica y estructura
molecular porosa, esta ultima junto con las anteriores, es la que
nos permite darle una excelente terminación,
características que la hacen adecuada y valiosa a la hora
de elegir un medio de protección para este elemento.

Tabla de acabado superficial de acuerdo al material y tipo de
acabado.

Conceptos
generales.

. La rugosidad superficial. Es el conjunto de irregularidades
de la superficie real, definidas convencionalmente en una
sección donde los errores de forma y las ondulaciones han
sido eliminados.

. Superficie real: Es la superficie que limita el cuerpo y lo
separa del medio que lo separa.

. Superficie geométrica: Superficie ideal cuya forma
está especificada por el dibujo y/o
todo documento técnico.

• Superficie de referencia. Superficie a partir de la cual
  se determinan los parámetros de rugosidad. Tiene la
  forma de la superficie geométrica. Se puede calcular
  por el método de mínimos cuadrados.

• Perfil real: es la intersección de la superficie
  real con un plano normal.

• Ondulaciones. Procedentes de holguras y desajustes en las
  máquinas-herramienta que fabricaron la pieza.

• Altura de una cresta del perfil: Distancia entre la
  línea media y el punto más alto de una cresta
  respecto a la dirección de las alturas.

• Altura máxima de una cresta, Rp: Distancia del
  punto más alto del perfil a la línea media,
  dentro del. Profundidad máxima de un valle, Rm:
  Distancia del punto más bajo del perfil a la
  línea media, dentro del.

• Altura máxima del perfil, Rmax: Máxima
  distancia entre la cresta más alta (Rp) y el valle
  más bajo (Rm).

Simbología.

La indicación básica del estado
superficial de una pieza se consigna mediante dos trazos
desiguales inclinados unos 60¼ respecto a la línea
que representa la superficie. A partir de este símbolo
base, y mediante la adición de símbolos complementarios, se puede indicar
si la conformación de la superficie se va a realizar con o
sin arranque de viruta.

Cuando se especifica un solo valor,
éste se refiere al máximo valor permitido de
rugosidad superficial. Si fuera necesario establecer criterios de
valor máximo y mínimo para la rugosidad, deben
indicarse como en la figura situando el valor máximo
encima del mínimo.

Ejemplo:

El significado de cada número y símbolo es el
siguiente:

1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en µm.

2 es el valor de la altura de la ondulación (no
necesario).

= es la orientación de la rugosidad (en este caso
paralela a la línea).

0, 13 es el paso de la rugosidad en µm (no
necesario)

6 es el valor del paso de la ondulación en mm (no
necesario).

Cuando se exija un determinado proceso de fabricación
para la obtención de la superficie, debe indicarse sobre
un trazo horizontal situado a continuación del trazo
más largo del símbolo básico. También
sobre dicho trazo horizontal deberán reflejarse los
recubrimientos o tratamientos superficiales necesarios para el
acabado de la superficie.

Salvo que se indique lo contrario, el valor de la rugosidad se
refiere a la superficie después del tratamiento o del
recubrimiento.

Cuando sea necesario indicar el estado de
la superficie antes o después del tratamiento se
hará como en la figura.

Si es necesario indicar la dirección de las huellas producidas por las
herramientas,
se colocarán a continuación de los símbolos
de mecanizado los indicados en la tabla. De acuerdo a la
orientación de las huellas, la norma UNE, las clasifica
según los siguientes grupos:

Normatividad.

Norma iso 1302 78
equivalente norma une 1037 83. Estados de superficie cuando se
exija un determinado proceso de fabricación para la
obtención de la superficie, debe indicarse sobre un trazo
horizontal situado a continuación del trazo más
largo del símbolo básico, como se muestra en la
siguiente figura.

Cuando sea necesario indicar el estado de la superficie antes
o después del tratamiento se hará como se muestra
en la siguiente figura.

Si es necesario indicar la dirección de las huellas
producidas por las herramientas, se consignarán a
continuación de los símbolos de mecanizado con los
símbolos indicados en la siguiente tabla:

Medición
del acabado superficial

Comparadores visotáctiles

. Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por
comparación visual y táctil con superficies de
diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de
fabricación.

Rugosímetro de palpador
mecánico.

Instrumento para la medida de la calidad
superficial basado en la amplificación eléctrica de
la señal generada por un palpador que traduce las
irregularidades del perfil de la sección de la pieza.

. Sus elementos principales son el palpador, el mecanismo de
soporte y arrastre de éste, el amplificador
electrónico, un calculador y un registrador

Rugosímetro: Palpador inductivo.

. El desplazamiento de la aguja al describir las
irregularidades del perfil modifica la longitud del entrehierro
del circuito magnético, y con ello el flujo de campo
magnético que lo atraviesa, generando una señal
eléctrica.

Rugosímetro: Palpador
capacitivo

. El desplazamiento vertical del palpador aproxima las dos
láminas de un condensador, modificando su capacidad y con
ella la señal eléctrica.

Rugosímetro:
Palpadorpiezoeléctrico.

. El desplazamiento de la aguja del palpador deforma
elásticamente un material piezoeléctrico, que
responde a dicha deformación generando una señal
eléctrica.

Laboratorio de
acabado superficial

Brillómetro para determinar brillo
superficial.

Rugosímetro para medir
rugosidad

Conclusión.

Como hemos visto los acabados superficiales son de vital
importancia para cualquier pieza o diseño
a realizar, ya sea pensando individualmente o como conjunto.

De acuerdo en los diferentes tipos de acabados, nosotros como
ingenieros tendremos la capacidad de saber elegir el acabado
final que mas se adecue a la pieza o a la necesidad del trabajo que
tendrá que desempeñar la pieza basándonos en
tablas o en manuales para un
buen acabado y rendimiento de la pieza.

Referencias.

• Mikell P. Groover. Fundamentos de
  manufactura moderna:materiales, procesos y sistemas. Ed.
  Perarson Educacion.

• Moore kibbey. Maeriales y procesos de
  fabrcacion industria metal mecanica y de plastica. Ed
  Limusa

• www.scribd.com

• www.loeser.de

• www.cea-ifac.es

• www.cenam.mx

• www.vc.ehu.es

• www.iso.org

• Dof.gob.mx

• www.unizar.es

• www.cimm.ucr.ac.cr

• www.isa.umh.es

• www.ib.cnea.gov.ar

Autor:

Moisés Ramírez
González

Instituto Tecnológico de Chihuahua