Superficies Funcionales Y No Funcionales 5n3y20

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Superficies funcionales y no funcionales Una superficie es lo que tocamos cuando sostenemos un objeto tal como una parte manufacturada. El diseñador especifica las dimensiones de la parte relacionando entre si las varias superficies. Estas superficies nominales que representan el contorno superficial que se intenta dar a la parte, se define mediante líneas en los dibujos de ingeniería. Las superficies nominales aparecen como líneas absolutamente rectas, círculos ideales, agujeros redondos y otras bordes superficies que son geométricamente perfectos. Las superficies reales de las partes manufacturadas están determinadas por los procesos que se usan para fabricarla. Las superficies son importantes en el aspecto comercial y tecnológico por numerosas razones, existen varias de ellas de acuerdo a las diferentes aplicaciones del producto: 1. Razones estéticas: Estas incluyen las superficies que son tersas, libres de arañazos y defectos que puedan producir una impresión favorable al consumidor 2. Las superficies afectan la seguridad 3. La fricción y el desgaste depende de las características de la superficie 4. Las superficies afectan las propiedades físicas y mecánicas por ejemplo, las grietas superficiales pueden ser puntos de concentración de esfuerzos 5. Las superficies afectan el ensamble de las partes; por ejemplo, la resistencia de las juntas pegadas con adhesivos se incrementa cuando las superficies son ligeramente rugosas 6. Las superficies tersas hacen mejores os eléctricos

Características de las superficies

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Una vista microscópica de la superficie de una parte podría revelar que es menos que perfecta

Sección transversal amplificada de la superficie típica de una parte metálica.

El grueso de la parte denominada sustrato tiene una estructura granular que depende de los procesamientos previos del metal por ejemplo, la estructura del sustrato del metal del material está afectada por su composición química, los procesos de fundición usados originalmente en el metal, en cualquier operación de deformación y tratamientos térmicos realizados en la fundición. El exterior de la parte es una superficie cuya topografía es todo menos recta y lisa, puesto que esta sección transversal fue altamente amplificada, la superficie tiene rugosidad, ondulación y fallas. Todas estas formas geométricas se incluyen en el término textura de la superficie. Inmediatamente por debajo de la superficie hay una capa de metal cuya estructura difiere de la del sustrato, esta capa podría llamarse capa alterada y es una manifestación de las acciones que han sido realizadas sobre la superficie durante la creación y posteriormente a ella. La capa alterada puede resultar del endurecimiento por trabajo, (energía mecánica), calentamiento (energía térmica), tratamiento térmico o incluso energía eléctrica.

Texturas de las superficies

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Consiste en las desviaciones repetitivas y aleatorias con respecto a la superficie nominal de un objeto, se define por cuatro elementos: a) Rugosidad: Se refiere a las desviaciones pequeñas con respecto a la superficie nominal finamente espaciadas que vienen determinadas por las características del material y los procesos que formaron la superficie. b) Ondulación: Se define como una desviación mucho más espaciada que ocurre debido a la deflexión del material del trabajo, vibraciones, tratamientos térmicos y factores similares. Nota: La rugosidad se sobrepone de la ondulación c) Orientación: Es la dirección predominante o patrón de la textura superficial y está determinada por los métodos de manufactura usados para crear las superficie, generalmente debida a la acción de las herramientas de corte. d) Falla: Son irregularidades que ocurren ocasionalmente en la superficie y comprenden grietas, rayas, inclusiones y defectos similares de la superficie. Aunque algunas de las grietas se relacionan con las texturas de la superficie, afectan también su integridad

La medida más usada de la textura superficial es la rugosidad superficial. La rugosidad superficial con respecto a la figura puede definirse como el promedio de las desviaciones verticales con respecto a la superficie nominal sobre una longitud especificada de superficie.

Se usa una media aritmética (MA) basados en los valores absolutos de la desviación, y a este valor de la rugosidad se le denomina rugosidad promedio en forma de la siguiente ecuación:

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Lm

Ra=∫

| y|

0

Lm

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dx

Donde Ra=Valor de lamedia aritmetica de rugosidad en pulg o metros y=Desviacion vertical con respecto a la superficie nominal pulg o metros Lm=Distancia especificada

Mediante una aproximación de la ecuación anterior se puede entender mejor como la siguiente: n

R a= ∑ i=1

| y i| n

Ra=Valor de lamedia aritmetica de rugosidad en pulg o metros y i=Desviacion vertical n=Numero de desviaciones en Lm El método MA es el más utilizado para promediar la rugosidad superficial hoy en día.

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RUGOSIDAD SUPERFICIAL

Las superficies de las piezas en los dibujos se representan con líneas uniformes, sin embargo como consecuencia de los defectos originados por los procesos de fabricación con máquinas herramientas con o sin arranque de viruta, distan de esa uniformidad presentando irregularidades que será necesario estudiar y controlar para que la pieza cumpla con la función para la que se crea.

Para estudiar estos defectos, tomamos en una pieza producida con arranque de viruta, una porción de la sección producida en la superficie por un plano perpendicular a ella, representada en la parte "a" de la figura 1, en su forma teórica tal y como se define en los planos.

Realizando la representación gráfica con ampliación en escalas vertical y horizontal distintas, mediante un instrumento capaz de detectar las irregularidades de la superficie en toda su longitud, podremos observar que la superficie ya no es uniforme y dependiendo de la escala de ampliación utilizada (representada en la misma figura), se pueden hacer las siguientes consideraciones:

En el caso "a", coincidente con la representación teórica, se considera la superficie absolutamente suave y plana. Un cristal óptico nos acerca a esta idea de plenitud y suavidad.

Supongamos ahora que la superficie comienza a curvarse ligeramente caso "b", adquiriendo una flecha de 2,5 µm. Si la superficie es suficientemente larga, como en este caso unos 150 mm, el ojo humano no apreciará nada extraño o defectuoso.

Pensemos ahora que ahora la superficie en vez de curvarse empieza a ondularse, casos "c" al "f", con una longitud de onda cada vez mas pequeña, pero siempre de la misma altura.

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En el caso "c" la apreciación del ojo será todavía la de una superficie aceptable, pero a medida que disminuye la longitud de onda, llegarán a apreciarse unas marcas o líneas transversales. Esta sensación dependerá en magnitud del ángulo θ de incidencia. A partir de este instante la superficie comenzara a apreciarse como rugosa.

Podemos decir que en el caso "c" la superficie es suave pero no plana y que en el caso "f" la superficie es plana, pero no suave. Los casos "d" y "e" serán posiciones intermedias.

Vemos pues, que los diferentes cambios producidos han sido ocasionados exclusivamente por un cambio en la longitud de onda, es éste por tanto un concepto importante en la valoración de una superficie.

Refiriéndonos a la misma figura los casos "b" "e" y "d" se consideran como errores de forma, el caso "e" como una superficie con ondulaciones y el caso "f" como una superficie rugosa o con cierto grado de rugosidad. Las ondulaciones son llamadas "estructura secundaria" y la rugosidad "estructura primaria". También se conoce a las primeras como diferencias de forma de 2º orden y a la rugosidad, como diferencias de forma de 3º a 5º orden, siendo necesario aclarar que el establecer una separación rigurosa entre ondulación y rugosidad es prácticamente imposible.

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El origen de los distintos defectos puede establecerse de la siguiente forma: a). Geométricos; consecuencia de las deformaciones de las bancadas de las máquinas o juegos de las mismas. Su naturaleza hace que solo pueda actuarse para evitarlos cambiando la máquina.

b) Ondulaciones; consecuencia de vibraciones producidas por desequilibrios, flexiones de las herramientas, falta de homogeneidad del material, máquinas o paso de vehículos próximos, etc. La actuación sobre estos factores es difícil de forma directa, aunque en alguno, como por ejemplo las flexiones, pueden disminuirse reduciendo el voladizo de las herramientas o la distancia entre apoyos de las piezas.

c) Rugosidad; consecuencia de la fragmentación del material por la acción de las herramientas de corte. Su magnitud se puede controlar actuando sobre la geometría de la propia herramienta, el avance, profundidad y velocidad de corte y naturalmente sobre el propio material

Los sistemas de indicación de los requerimientos de estados superficiales han sido varios, remontándonos a especificaciones antiguas y que todavía pueden verse e muchos planos en producción, se utilizaban las designaciones de las superficies con uno, dos, tres o cuatro triángulos, con el siguiente significado: Un triángulo; las huellas de mecanizado son apreciables al tacto y a simple vista. Dos triángulos; las huellas de mecanizado son difícilmente apreciables al tacto y se siguen apreciando a la simple vista. Tres triángulos; las huellas de mecanizado no son apreciables al tacto y difícilmente a simple vista. Cuatro triángulos; las huellas de mecanizado no son apreciables al tacto ni a simple vista. Como puede deducirse de estas definiciones, la apreciación del estado superficial es totalmente subjetiva porque dependerá de las condiciones físicas del observador y por tanto solo se puede considerar como un procedimiento meramente de orientación.

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Para establecer un lenguaje común para especificar en los documentos técnicos, la norma UNE 82-315-86 (ISO 4287/1-1984) define los términos de rugosidad superficial. La norma UNE 82-301-86 (ISO 468-1982), establece los parámetros, tipos de dirección de las irregularidades superficiales y las reglas generales para la determinación de la rugosidad, aplicables a aquellos materiales y métodos

que puedan asegurar los límites establecidos en esta norma. La norma UNE 1037-83 (ISO 1302) especifica los símbolos e indicaciones complementarias de los estados superficiales a utilizar en los dibujos técnicos. Un resumen de las partes más significativas y conceptos descritos en las mismas se presenta a continuación. Superficie real: superficie que limita el cuerpo y lo separa del medio que lo rodea

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CLASIFICACION DE LAS SUPERFICIES SEGUN SU FUNCION Se puede establecer la siguiente clasificación de las superficies de una pieza atendiendo a su funcionalidad: • • •

SUPERFICIES LIBRES: no tienen ninguna función especial, por lo cual, el acabado superficial responde únicamente a criterios estéticos. SUPERFICIES DE APOYO: tienen una función de apoyo, requiriendo unas superficies lisas y regulares. En este caso, la calidad superficial es más exigente que la correspondiente a las superficies libres. SUPERFICIES FUNCIONALES: de ellas depende el correcto funcionamiento de la pieza, pudiendo encontrarse ajustadas con otras piezas según o fijo (sin movimiento) o deslizante (con movimiento). Para estas últimas, la calidad superficial debe ser mucho más exigente que para los otros tipos de superficies.