SEP
DGEST
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA DEPARTAMENTO DE METAL MECÁNICA INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA MATERIA:
MEDICIONES MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS RUGOSÍMETRO REPORTES DE PRÁCTICAS
PROFESOR: ING. LEOBARDO GACHUZ RANGEL
ALUMNO:
REYES NONATO TEDDY
GRUPO 129601
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA Al término de esta práctica, habré adquirido la habilidad y el conocimiento para medir cualquier superficie, que requiera del uso de éste instrumento, llamado rugosímetro; garan garantiz tizan ando do una exacti exactitud tud y preci precisió sión n acorde acorde a los los reque requerim rimien ientos tos,, según según la legibilidad legibilidad solicitada, con una certeza del 100 %.
DEFINICIÓN De manera general se define la rugosidad de una superficie como la dispersión cuadrá cuadrátic tica a media media de las las altur alturas. as. Es decir decir,, si la super superfic ficie ie tiene tiene una una distr distrib ibuci ución ón aleatoria de alturas z(x) con una densidad de probabilidad F(z) y se considera un proceso estacionario.
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Mediciones Mediciones con rugosímetro Se han realizado mediciones de la rugosidad en función de s con un rugosímetro mecánico sólo para las muestras tipo B. Se utilizó para ello un equipo de reluctancia variable marca Taylor Hobson modelo Surtronic 3+, con una resolución vertical de 0,01mm y una punta de diamante de 5mm de radio. Un registro de este instrumento se mues muestra tra en las las Figu Figura rass 4; en ella ella pued pueden en vers verse e cuat cuatro ro pozo pozoss prod produc ucid idos os por por electroerosión. DESCRIPCIÓN La importancia de la detección de la erosión radica en que las anomalías en los mater material iales es con frecue frecuenci ncia a produc producen en falla fallass imprev imprevist istas as en difer diferent entes es clases clases de componentes mecánicos. Uno de los problemas que hay que enfrentar cuando se aborda el estudio de la rugosidad de un material erosionado es que muchos de los paráme parámetro tross defini definido dos, s, como como la rugosi rugosidad dad s y la longi longitud tud de correl correlaci ación ón T, están están basados en la hipótesis de una distribución de alturas gaussianas de la superficie. Esto último es ampliamente utilizado por las técnicas ópticas que se basan en la teoría de Beckman de la dispersión de ondas electromagnéticas por una superficie rugosa. Un rugosímetro es in instrumento de medición que se encarga de proporcionar proporcionar el nivel de rugosidad de una superficie superficie en función de sus diferencias diferencias de altura. MARCO TEÓRICO El estado superficial de las piezas varía según la función que han de realizar o de su aspecto externo que a fines comerciales pueda tener. El acabado final y la textura de una superf superfic icie ie es de gran gran import importanc ancia ia e influ influenc encia ia para para defin definir ir la capaci capacidad dad de desgaste, lubricación, lubricación, resistencia a la fatiga y aspecto externo de una pieza o material, por lo que la rugosidad es un factor importante atener en cuenta. Definición de rugosidad
La rugosi rugosidad dad superf superfici icial al es el conjun conjunto to de irreg irregula ularid ridade adess de la superf superfici icie e real, real, defini definidas das conven convencio cional nalmen mente te en una secció sección n donde donde los errore erroress de forma forma y las ondulaciones han sido eliminados. Se consideran las piezas en bruto, aquellas que se han de utilizar tal y como se obtienen después de su proceso de fabricació f abricación n (fundidas, forja, laminación, etc) 3
Las piezas mecanizadas por arranque de viruta se consigue determinado grado de calidad superficial que es mejorado en un posterior acabado con métodos abrasivos de rectificado y lapeado. La unidad de rugosidad es la micra o micrón ( 1micra= 1 µm = 0,000001 m = 0,001 mm) y se utiliza la micro pulgada en los paises anglosajones. La tolerancia superficial se indica en los planos constructivos de las piezas mediante signos y valores numéricos, de acuerdo a la normas de calidad existentes. Las normas de rugosidad son las siguientes: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771, DIN 4775, el alcance de la rugosidad de superficies se encuentra en la norma DIN 4766-1. Medición de la rugosidad
Para medir la rugosidad de las piezas se utilizan unos instrumentos electrónicos de sensibil sensibilidad idad micrométri micrométrica ca llamados llamados rugosímetro que que determ determina inan n con rapide rapidezz la rugosidad de las superficies. superficies. Los rugosímetros miden la profundidad de la rugosidad media Rz, y el valor de la rugosidad media Ra expresada en micras. Los rugosímetros pueden ofrecer la lectura de la rugosidad directa en una pantalla o indicarla en un documento gráfico. Información sobre las unidades de rugosidad más usadas Ra y Rz.
Ra: El valor promedio de rugosidad en µm es el valor promedio aritmético de los valores absolutos de las distancias del perfil de rugosidad de la línea intermedia de la longitud de medición. El valor promedio de rugosidad es idéntico a la altura de un rectángulo donde su longitud es igual a la longitud total lm y esto a su vez es idéntico con la superficie de la suma que existe entre el perfil de rugosidad y la línea intermedia. Rz: Promedio de la profundidad de la rugosidad en µm (promedio aritmético de cinco profundidades singulares consecutivas en la longitud de medición). •
La superficie nominal de una pieza es la superficie geométrica ideal que define los planos de la misma, pero los medios técnicos utilizados para la fabricación de piezas no producen nunca una superficie real que coincidente con una superficie nominal. Las desviaciones entre las superficies real y nominal de una pieza se denominan irregularidades irregularidades de superficie, siendo de dos tipos: rugosidad y ondulaciones. ondulaciones.
Rc = inclinaciones.
Rw = Ondulaciones.
Rx =
R10 = Surcos.
Rz = 4
Ra
imperfecciones se representa como Ra.- es la medida aritmética de todas las imperfecciones
// Es en sentido paralelo con referencia en las marcas del maquinado, I. Es en sentido horizontal al maquinado MARCO HISTÓRICO La calidad o el grado de acabado superficial de una pieza depende del método de maquinado, y generalmente se establece de acuerdo con la función que esta vaya a desempeñar en el ensamble final de un conjunto. Tradicionalmente el principal interés en la evaluación de la rugosidad superficial incluía parámetros asociados asociados con desplazamiento desplazamiento del palpador en la dirección vertical (eje z); el cual fue típicamente por alturas de pico a valle. Ahora es necesario para los fabricantes evaluar el acabado superficial usando no solamente parámetros asociados con el desplazamiento del palpador en la dirección del eje Z, si no también en la dirección horizontal (eje X), dependiendo del objetivo de calidad del producto. Para satisfacer estos nuevos requerimientos, la serie de rugosimetros de Mitutoyo soportan los parámetros listados aquí: Términos básicos: Curva –P (perfil sin filtrar) Curva –R (perfil de rugosidad) y valor cut-off. Curva WC (curva de ondulación) valor alto de cut-off. Curva WCA (curva de ondulación de la línea central) y valor de banda baja de cut-off. Curva WE (curva de ondulación ondulación de círculo rodante). Curva WEA (curva de ondulación ondulación rodante de línea central de círculo rodante) Principalmene Principalmene existen 6 tipos de maquinados los cuales son factores determinantes en el estado superficial de la pieza. 5
Ra.- Rugosidad de la Curva R Ra es el promedio aritmético de los alejamientos del perfil de rugosidad desde la línea media dentro de la longitud de evaluación. Rz (ISO /JIS) = es la altura de irregularidades irregularidades de diez puntos de la curva P. Rz (JIS) = la altura de diez puntos es el promedio de la diferencia de alturas entre los cinco picos mas altos y los cinco valles mas bajos dentro de la longitud de evaluación. Rz (JIS/ISO) = Rz (DIN) = Promedio de alturas de pico a valle de la curva –R. Rz (DIN) = Rz (DIN) es la altura promedio de pico a valle del perfil dentro de la longitud de evaluación.
Ry (R máx.) = Máxima altura del perfil. Ry (R máx.) es la altura máxima del perfil y es la distancia entre la línea de picos y la línea de valles del perfil dentro de la longitud de evaluación. evaluación. Rt es la altura máxima del perfil. Rt es la altura máxima de pico a valle dentro de longitud de evaluación. Rt + Ry (DIN) = Z 3 Rz (DIN) es la altura promedio de pico a valle del perfil dentro de la longitud de muestreo. irregularidades del perfil. Sm = Espacio promedio de irregularidades Sm es el espacio promedio del perfil dentro de la longitud de evaluación. S = espacio promedio de picos locales del perfil. S es el espacio promedio de picos locales adyacentes dentro de la longitud de evaluación. HSC = Cuenta de puntos altos. HSC es el numero de de picos del perfil por cm. proyectándose sobre una línea a la profundidad (P desde el pico mas alto paralela a la línea media) BAC = Curva de área contacto. BAC = La representación grafica de la relación entre los valores de la proporción de longitud de contacto del perfil tp y el nivel de sección del perfil.
tp, BAC (curva de área contacto) 6
tp es la proporción de la longitud de contacto del perfil de la longitud de contacto del perfil a la longitud de evaluación a la profundidad deseada DH bajo el pico más alto. BAC (curva de área de contacto) es la representación grafica de la relación entre los valores de la proporción de longitud de contacto tp y el nivel de sección del perfil.
Rpm (DIN) altura máxima de picos del perfil. Rpm = Rpm es el promedio aritmético de las distancias entre los puntos más altos del perfil y la línea central para cada longitud de muestreo λe dentro de la longitud de evaluación λm.
Rp (ISO) = altura máxima de picos del perfil. Es la distancia entre el punto más alto del perfil (curva R o curva P) y la línea media dentro de la longitud de evaluación. evaluación. Línea central Una línea de referencia que es paralela a la línea media del perfil (curva –Ro curva – WEA) a través de la longitud de evaluación, la suma de las áreas limitadas por la línea central y el perfil son iguales en ambos, lados. Pc. – cuenta picos El numero de picos del perfil por cm. se proyecta a través de una banda C1 (C1 = f 5/40) centrada alrededor de la línea media.
R3z = altura promedio de pico a valle El promedio de las distancias entre los terceros picos mas altos y los terceros valles mas bajos para cada longitud de muestreo dentro de la longitud de evaluación λm de la curva –R
Línea media (línea de mínimos cuadros del perfil) Una línea de referencia teniendo la forma del perfil geométrico dividiendo al perfil de modo que dentro de la longitud de evaluación la suma de los cuadrados de los alejamientos alejamientos del perfil de esta línea es minimizada. minimizada.
Rq (RMS) = desviación raíz cuadrada media del perfil. Rq es el promedio rms correspondiente correspondiente a Ra.
Δa = Pendiente media aritmética del perfil. La media aritmética de los valores absolutos de la proporción de cambio de los alejamientos de perfil dentro de la longitud de la evaluación (1mm del perfil medido en dirección de la dirección de la línea media a)
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TIPOS Y PARTES
CLASIFICACIÓN. 1. Medido Medidorr de rugos rugosida idad d portát portátil il digit digital. al. 2. Medidor Medidor de de rugosid rugosidad ad con con rugosi rugosimetro metro schamaltz. schamaltz.
TIPOS 1. Medidores Medidores con resultados resultados de rugosidad rugosidad impresos. impresos. 2. Medidores Medidores con con resultad resultados os de rugosidad rugosidad en pantalla pantalla liquid liquida. a. 3. Medidores Medidores con con resultados resultados de rugosida rugosidad d con aguja indicad indicadora ora
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Se tomarán como referencia 5 mediciones de diferentes superficies. Algunas de las cuales entregarán diferencias de rugosidad del orden de los μm y otras del orden de centésimas de milímetro.
No. De medición
Medición mínima (μm)
Med. Máxima (μm)
TABLA DE RESULTADOS Medición Med. Máxima mínima (μm) (μm) 8
1 2 3 4 5
perpendicular 0.02 0.52 0.72 0.52 0.035
perpendicular 0.03 0.014 0.024 0.012 0.050
paralelo 0.010 0.012 0.016 0.024 0.025
paralelo 0.052 0.052 0.072 0.052 0.052
ANÁLISIS DE RESULTADOS En la tabla anterior, se muestra que las superficies a medir siempre tienen un estado superficial con diferentes grados de rugosidad.
CONCLUSIONES El estado superficial de una pieza no es completamente plano, a menos que se le halla sometido a un tratamiento de rasqueteado, rasqueteado, en el cual se eliminan todos los picos de superficie que impiden que sea completamente plana. Debido a ello se cuenta con diferentes grados de planicidad, todos ellos pudiendo ser medidos de forma exacta con el rugosímetro. Debido a que se cuenta con una capacidad limitada de estos instrumentos para la medición de la rugosidad de algunos elementos, la marca Mitutoyo, se encuentra en constante trabajo para la evolución evolución de estos instrumentos, a tal grado que ya se encuentran disponibles disponibles en el mercado rugosímetros portátiles, portátiles, de los cuales ya se ha hablñado en este reporte de investigación
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