CUADERNO CUADERNO DE PRÁCTICAS METROLOGÍA DIMENSIONAL
Área de Conocimientos:
I nge ng enie ni er í a de los los Pr Pr oceso cesoss de de F abr i caci cació ón PROCESOS DEFABRICACIÓN, METROLOGÍA Y CONTROL DE CALIDAD LABORATORIO DE METROLOGÍA. DIMENSIONAL
PRÁCTICA Nº 5: VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD SUPERFICIAL INDICE
1.- Objetivos.Objetivos.-................... ......... ................... .................. ................... ................... ................... ................... .................. ................. ........ 44 2.- Equipo y material a utilizar. .................................................................. 44 3.- Conocimientos previos. ........................................................................ 44 3.1. Conocimientos teóricos.................................................................. 44 3.2.- Descripción del equipo. ................................................................ 46 4.- Método operativo. ................................................................................ 46 4.1.- Elección de la dirección de medida. .................. ......... .................. .................. ................... .......... 46 4.2.- Elección de la longitud de muestreo o básica ................... ......... ................... ............ ... 46 4.3.- Elección de la longitud de evaluación evaluación .................. ......... ................... ................... ............... ...... 46 4.4- Elección del resto de de parámetros ............. .................. ......... ................... ................... ......... 48 4.5- Comprobación del rugosímetro.................... ......... ................... ................... ................... ............... ...... 48 4.6- Medida y cálculo de parámetros ................... .......... ................... ................... ................... .............. .... 48 4.7- Cálculo de la incertidumbre incertidumbre de la medida .................. ........ ................... .................. ........... .. 50 5.- Hoja de resultado. ................................................................................ 50 6.- Bibliografia.- ......................................................................................... 50
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PRACTICA Nº 5: VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD SUPERFICIAL
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CUADERNO DE PRÁCTICAS METROLOGÍA DIMENSIONAL
PRÁCTICA Nº 5: VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD SUPERFICIAL. 1.- OBJETIVOS.-
Esta práctica pretende que el alumno conozca el significado de los distintos parámetros de rugosidad superficial de uso corriente en la práctica metrológica. Así mismo realizará las medidas de rugosidad con un rugosímetro de tipo electrónico con palpador móvil 2.- EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR.
Para llevar a cabo esta práctica disponemos del siguiente material: - Rugosímetro SJ-201 de la marca Mitutoyo (ver figura 28). - Chapas para verificar su rugosidad.
3.- CONOCIMIENTOS PREVIOS.
3.1. Conocimientos teóricos Para la realización de la práctica, véase con anterioridad los apuntes relacionados con la calidad superficial y la Norma UNE-EN ISO 4287/1999-1. Existen varios métodos para medir la rugosidad superficial de una pieza. Entre ellos cabe destacar los rugosímetros electrónicos de palpador móvil (es el utilizado en la práctica), el indicador mecánico de rugosidad (también denominado rugosímetro de lámina), el rugosímetro interferométrico y el microscopio de corte óptico. A continuación se detallan los parámetros de rugosidad más importantes y que se utilizarán en la práctica. LONGITUD DE MUESTREO (O BÁSICA) l r Longitud de la línea de referencia utilizada para separar las irregularidades que forman la rugosidad superficial. Los valores normalizados, en mm, son: 0,08 ; 0,25 ; 0,8 ; 2,5 ; 8 y 25. LONGITUD DE EVALUACIÓN, l n Longitud utilizada para determinar los valores de los parámetros de rugosidad superficial. Está formado por varias longitudes básicas. En la tabla siguiente se recoge las longitudes básicas y de evaluación recomendadas en función de la rugosidad prevista. En la práctica, inicialmente, se elegirá la señalada en rojo.
Ra ( m) (0,006) < Ra ≤ 0,02 0,02 < Ra ≤ 0,1 0,1 < Ra ≤ 2 2 < Ra ≤ 10 10 < Ra ≤ 80
Longitud básica Longitud de (mm) evaluación (mm) 0,08 0,4 0,25 1,25 0,8 4 2,5 12,5 8 40
MÁXIMA ALTURA DE PICO DE PERFIL: Rp La mayor altura de los picos de perfil, Zp, comprendida en una longitud de muestreo. MÁXIMA PROFUNDIDAD DE VALLE DE PERFIL: Rv La mayor de las profundidades de los valles de perfil, Zv , comprendida en una longitud de muestreo. MÁXIMA ALTURA DEL PERFIL: Rz Suma de la máxima altura del pico, Zp, y de la máxima profundidad del valle, Zv , comprendida en una longitud de muestreo. Este será uno de los parámetros que se medirá en la práctica. En la figura 29 se recogen estos parámetros.
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ALTURA MEDIA DE LOS ELEMENTOS DEL PERFIL: Rc Valor medio de las alturas de los elementos del perfil, Zt, comprendida en una longitud de muestreo. DESVIACIÓN MEDIA ARITMÉTICA DEL PERFIL EVALUADO: Ra Media aritmética de los valores absolutos de las ordenadas Z(x), comprendidas en una longitud de muestreo. Este parámetro, que también se determinará en la práctica, es el que más amplia difusión ha tenido y más se ha venido utilizando generalmente, por lo que la prácticamente todos los equipos de medida lo tienen implantado en su configuración. DESVIACIÓN MEDIA CUADRÁTICA DEL PERFIL EVALUADO: Rq Media cuadrática de los valores absolutos de las ordenadas Z(x), comprendidas en una longitud de muestreo. Es un parámetro equivalente al anterior Ra y en la literatura anglosajona suele denominarse RMS (Root Mean Square) y venir expresado en micropulgadas. En la figura 30 se recogen estos parámetros.
3.2.- Descripción del equipo. El equipo a utilizar en la práctica es el rugosímetro modelo SJ-201P de Mitutoyo. Dicho rugosímetro consta de una unidad de avance con su correspondiente detector y de una unidad de proceso como se puede observar en la figura 31. También en esta figura se puede observar como estos elementos pueden acoplarse formando una sola unidad o presentarse por separado pero unidos por un cable de conexión. La aguja palpadora de la unidad de avance está constituida por un cono de diamante con un radio de curvatura en su punta de 5 mm. La velocidad de avance del palpador en la medición es de 0,5 mm/s mientras que en el retroceso es aproximadamente de 1 mm/s. Durante el desarrollo del apartado “método operativo” se irá indicando algunas ideas del funcionamiento del rugosímetro SJ-201P. Los parámetros que pueden medirse, según ISO, con este equipo son los siguientes: Ra, Rz, y Rq. También puede medirse Rt y Rp. 4.- MÉTODO OPERATIVO.
Los pasos a seguir en la realización de una medida de rugosidad son:
4.1.- Elección de la dirección de medida. La dirección de medida debe ser perpendicular a la dirección de las estrías del mecanizado. Si no se conoce a priori, se deberá realizar unas medidas previas, en varias direcciones, para determinarla. La dirección de medida será aquella en la que los valores de los parámetros sean máximos.
4.2.- Elección de la longitud de muestreo o básica Las longitudes de muestreo o básicas que pueden seleccionarse en el equipo son 0,25 mm, 0,8 mm y 2,5 mm. Si no se especifica nada en el plano, la longitud básica que se selecciona es de 0,8 mm que es la más usual.
4.3.- Elección de la longitud de evaluación Será función del valor de la longitud de muestreo elegida y del máximo valor de la longitud total de palpación. En el equipo se puede seleccionar la longitud de evaluación igual a 1, 3, ó 5 veces la longitud básica. También se puede elegir una longitud L arbitraria. El valor por defecto suele ser de 5 veces la longitud básica, por lo que para un valor usual de ésta de 0,8 mm, la longitud de evaluación será de 4 mm-
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Dependiendo del tipo de filtro, PC50 en el rugosímetro, se tendrá la estructura del recorrido de palpación que recoge la figura 32, en la cual se puede observar como a la longitud de evaluación se le añade, antes y después de la misma, una longitud de entrada y salida igual a la mitad de dicha longitud de evaluación. En la figura 33 y 34 se recoge la forma de modificar la longitud básica y la de evacuación en el rugosímetro SJ-201P de Mitutoyo utilizado en la práctica.
4.4- Elección del resto de parámetros El resto de parámetros, amplificación horizontal y velocidad de medida, suelen estar relacionados con la longitud de evaluación para cada rugosímetro en concreto. En este caso la ampliación horizontal es de 100 y la velocidad de 0,5 mm/s. Si el rugosímetro dispone de un accesorio para la impresión del perfil, también habrá que elegir la ampliación vertical. En este caso se empezará por la ampliación más baja, normalmente 500, y se irá subiendo hasta encontrar la escala adecuada a la rugosidad de la pieza.
4.5- Comprobación del rugosímetro. Antes de proceder a la exploración de la pieza se debe realizar una comprobación del rugosímetro. Para ello se mide un patrón de rugosidad para verificar su correcto funcionamiento. Una vez realizada la medida, si el valor del parámetro Ra no coincide con el del patrón habrá que calibrar el rugosímetro.
4.6- Medida y cálculo de parámetros Antes de realizar la medición se deberá elegir los parámetros a controlar. En nuestra práctica se medirá los valores de Ra, Rz y Rq. Se medirá los parámetros de rugosidad en varios puntos de la pieza, y se eliminarán aquellas que difieran más de un 10% de la media. El resultado de la medición será la media de la serie de medidas realizadas. Para realizar la medida de la rugosidad se colocará el rugosímetro sobre la pieza teniendo especial cuidado en la colocación del mismo. En la figura siguiente se recoge algunos errores que se puede cometer en el posicionamiento del captador.
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Una vez colocado el rugosímetro correctamente, se pulsará sobre el botón START para comenzar el proceso automático de medida de la rugosidad de la superficie. En la figura 36 se indica la secuencia a realizar sobre las teclas del rugosímetro para conocer los parámetros de rugosidad seleccionados. El formato del panel del rugosímetro SJ-201P de Mitutoyo utilizado en la práctica, se explica esquemáticamente en la figura 37.
4.7- Cálculo de la incertidumbre de la medida En la medición de la rugosidad inciden varias componentes de incertidumbre como pueden ser: los filtros utilizados, la forma de la aguja, el patrón utilizado para la calibración del rugosímetro y la reiteración de las medidas sobre la pieza. En esta práctica sólo se utilizarán estos dos últimos componentes de incertidumbre: patrón y reiteración de la medida. 5.- HOJA DE RESULTADO.
El alumno croquizará o fotografiará la chapa cuya rugosidad se pretende medir y adjuntará los datos recogidos en la práctica y los cálculos oportunos para determinar los diferentes parámetros. Así mismo indicará las observaciones o incidencias que, durante el desarrollo de la práctica, estime oportunas. 6.- BIBLIOGRAFIA.- Curso de Metrología Dimensional. Autor : Javier Carro. Editorial . Servicio de Publicaciones de la
E.T.S.I.I. de Madrid (1978).
Norma UNE-EN ISO 4287/1999-1. Metrología de Taller . Autor : L. Compain. Editorial : Ediciones Urmo. Tecnología Mecánica I. Pérez, J.M. Servicio de Publicaciones de la E.T.S.I.I. de Madrid. 1998. Elementos de Metrología. Sánchez Pérez, A.M. y Carro de Vicente-Portela, J. Servicio de Publicaciones de la E.T.S.I.I. de Madrid. 1996
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