Practica 12,13 PDF

Preview

Summary

Download Practica 12,13 PDF

Description

PRACTICA #12 METROLOGIA SUPERFICIAL El constante progreso en el área industrial exige métodos cada vez más eficientes para la obtención de productos cada vez más sofisticados. El diseño de nuevos mecanismos exige una perfección creciente y las tolerancias de fabricación se hacen cada día menores, tanto que las formas anteriormente aceptadas debido a su método de obtención a través de máquinas-herramientas, ya no podrán ser más aplicadas sin previa verificación de su geometría y textura superficial. Superficies reales, por más perfectas que sean, presentan particularidades que son una marca del método empleado para su obtención, por ejemplo: torneado, fresado, rectificado, bruñido, lapidado, etc. Las superficies así producidas se presentan como conjunto de irregularidades, espaciamiento regular o irregular y que tienden a formar un patrón ó textura característica en su extensión. En esta textura superficial se distinguen dos componentes distintos: rugosidad y ondulación. La rugosidad ó textura primaria, está formada por surcos o marcas dejadas por los agentes que atacan la superficie en el proceso de mecanizado (herramienta, partículas abrasivas, acción química, etc.) y se encuentra superpuesta al perfil de ondulación. Los espacios entre crestas varían entre 4 y 50 veces la profundidad de la depresión. La ondulación o textura secundaria es el conjunto de irregularidades repetidas en ondas de paso mucho mayor que la amplitud y que pueden ocurrir por diferencia en los movimientos de la máquinaherramienta, deformación por tratamiento térmico, tensiones residuales de forja o fundición, etc. Los espaciamientos entre las ondas (compresiones de ondulación) pueden ser de 100 a 1000 veces su amplitud.

La rugosidad de la superficie se determina considerando la longitud de onda del radar y el ángulo de incidencia. Una superficie aparecerá ser lisa si sus variaciones de la altura son más pequeñas que 1/8 de la longitud de onda del radar. En términos del uso de una determinada longitud de onda, una superficie aparece más lisa mientras la longitud de onda y el ángulo de incidencia aumenta. En imágenes generadas por radares, las superficies ásperas aparecerán más brillantes que superficies más lisas del mismo material. La aspereza superficial influencia la reflectividad de la energía de la microonda.

Las superficies lisas horizontales que reflejan casi toda la energía de la incidencia lejos del radar se llaman los reflectores especulares, ejemplos de estasbsuperficies, son el agua tranquila o caminos pavimentados que aparecen oscuras en las imágenes de radar. En cambio, las superficies ásperas dispersan la energía de la microonda incidente en muchas direcciones, esto se conoce como reflexión difusa. Las superficies vegetales causan reflexión difusa y generan imágenes con un tono más brillante. Características Promedio de rugosidad: 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). Los rugosímetros sirven para detectar de forma rápida las profundidades de la rugosidad en las superficies de materiales. Los rugosímetros le indican en µm la profundidad de la rugosidad Rz y el promedio de rugosidad Ra. Tenemos disponibles equipos con un máximo de trece parámetros de medida. Son aplicables las siguientes normativas en la comprobación de rugosidad en las superficies delas piezas de trabajo: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771, DIN 4775. La rugosidad alcanzable de las superficies las puede ver en DIN 4766±1. Los rugosímetros se envían calibrados (pero sin certificado). Opcionalmente puede obtener para los rugosímetros una calibración de laboratorio, incluido el certificado ISO. Así podrá integrar sus medidores en su control de calidad ISO y calibrarlos anualmente (a través de PCE o cualquier laboratorio acreditado). Rugosidad obtenida: El costo de una superficie maquinada crece cuando se desea un mejor acabado superficial, razón por la cual el diseñador deberá indicar claramente cuál es el valor de rugosidad deseado, ya que no siempre un buen acabado superficial redundará en un mejor funcionamiento de la pieza, como sucede cuando desea lubricación eficiente y por tanto una capa de aceite debe mantenerse sobre la superficie. En el pasado el mejor método práctico para decidir si un acabado superficial cumplía con los requerimientos era comparado visualmente y mediante el tacto contra muestras con diferentes acabados superficiales. Este método no debe confundirse con los patrones de rugosidad que actualmente se usan en la calibración de rugosimetros.

Tipos de medición de rugosidad

Ra – Rugosidad media aritmética: Conocido también como CLA (Center Line Average, de Inglaterra), AA (Aritmetical Average de U.S.A.) y hm (término usado por las normas IRAM). Está definido como la media aritmética de los valores absolutos de las coordenadas de los puntos del perfil de rugosidad en relación a la Línea Media dentro de la longitud de medición Lm, figura 16. Esta medida puede ser definida también como: siendo (a) la altura de un rectángulo cuya área sea igual a la suma absoluta de las áreas delimitadas entre el perfil de rugosidad y la Línea Media, siendo la longitud de medición Lm.

La medida del valor Ra puede ser expresada en m o en in (sistema métrico ó en pulgadas respectivamente). A fin de racionalizar la cantidad de valores del parámetro a ser utilizados en diseños y especificaciones, la norma recomienda los que se indican en la tabla.

Empleo del parámetro Ra  Cuando sea necesario el control de la rugosidad en forma continua en las líneas de producción, debido a la facilidad de obtención del resultado.  Superficies donde el acabado presenta los surcos de mecanizado bien orientados (torneado, fresado)  Superficies rectificadas, bruñidas, lapidadas, etc.  Superficies de poca responsabilidad, por ejemplo, acabados con fines apenas estéticos. Ventajas del parámetro Ra  Es el parámetro más utilizado en todo el mundo.  Es un parámetro aplicable a la mayoría de los procesos de fabricación.  Debido a su gran utilización, casi la totalidad de los equipos presentan este parámetro, en forma analógica o digital.  Las marcas inherentes al proceso de mecanizado no alteran sustancialmente su valor.  Para la mayoría de las superficies la distribución está de acuerdo con la curva de Gauss y es generalmente observado que el valor de Ra, da un buen parámetro estadístico que caracteriza la distribución de amplitud. Desventajas del parámetro Ra

 El valor de Ra en un módulo de medición representa la media de la rugosidad, por eso un pico o valleno típico en una superficie, va a alterar el valor de la medida, no representando fielmente el valor medio de la rugosidad.  El valor de Ra no define la forma de la irregularidad de un perfil, de esa forma podremos tener un valor de Ra prácticamente igual para superficies con procesos de acabado diferentes.  Ninguna distinción es hecha entre picos y valles.  Para algunos procesos de fabricación donde hay una diferencia muy alta de picos y valles, como ocurre en los sinterizados, el parámetro no es el adecuado, ya que la distorsión provocada por el filtro eleva el error a niveles inaceptables.

Rq - Rugosidad media cuadrática: Está definido como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de las ordenadas del perfil efectivo en relación a la Línea Media en un módulo de medición.

Empleo del parámetro Rq:  Superficies donde el acabado presenta los surcos bien orientados (torneado, fresado, etc.)  Superficies donde Ra presenta poca resolución Ventajas del parámetro Rq:  Comparado con Ra este parámetro tiene el efecto de dar peso extra para altos valores (cerca del 11%mayor que Ra, diferencia que pasa a ser importante en muchos casos).  Para superficies donde la detección de picos ó valles se torna importante, evidenciándolos más que con Ra, pues acentúa el error al elevarlo al cuadrado. Desventajas del parámetro Rq

 Poco utilizado  Es más difícil de obtener gráficamente que Ra.  Tal como Ra, no define la forma de la irregularidad.  Normalmente debe ir acompañado de Rmáx o Rt. Z - Rugosidad parcial Zi (i = 1 a 5) Es igual a la suma de las ordenadas (en valor absoluto) de los puntos mas alejados de la línea media dentro de cada módulo, figura 17. En la representación gráfica del perfil este valor corresponde a la distancia entre los puntos máximo y mínimo del perfil dentro del recorrido correspondiente a cada módulo de medición.

Empleo del parámetro Z  Usado apenas para el análisis de superficies, ya que no es aconsejable para especificaciones de diseño.  Usado para determinar Rmáx, Ra,y Rz. Ventajas del parámetro Z  Indica información complementaria al parámetro Ra.  Indica la posición en que se encuentra el mayor Z, esto es, indica el número de recorridos evaluados enque se encuentra el mayor Z.  Responsable de la obtención de Rmáx y Rz.  Cuando el equipamiento de medición lo indica, el gráfico de superficie es de fácil obtención. Desventajas del parámetro Z  No todos los equipos de medición de rugosidad indican este parámetro.  Individualmente no caracteriza al perfil de la superficie.  Parámetro auxiliar, no debe ser especificado en diseño.

Conclusión:

En general las superficies manifiestan unas irregularidades, industrialmente el instrumento más empleado para medir rugosidad es el perfolimetro. Bibliografía Mitutoyo, “Rugosidad Superficial” https://www.cenam.mx/dimensional/laboratorios/acabadosuper https://toycertification.org/rugosidad/

PRACTICA #13 ESTUDIOS R&R Los estudios de medición R&R (Repetibilidad y Reproducibilidad) investigan la variabilidad producida por el propio sistema o dispositivo de medición (repetibilidad) y la producida por las diferencias entre los operadores (reproducibilidad). Un estudio R&R del sistema de medición le ayuda a investigar: 

Repetibilidad: Qué tanto de la variabilidad en el sistema de medición es causada por el dispositivo de medición.



Reproducibilidad: Qué tanto de la variabilidad en el sistema de medición es causada por las diferencias entre los operadores.



Si la variabilidad del sistema de medición es pequeña en comparación con la variabilidad del proceso.



Si el sistema de medición es capaz de distinguir entre partes diferentes. Por ejemplo, varios operadores miden el diámetro de los tornillos para asegurarse de que cumplan las especificaciones. Un estudio R&R del sistema de medición (Estadísticas > Herramientas de calidad > Estudio del sistema de medición) indica

si los inspectores son consistentes en sus mediciones de la misma parte (repetibilidad) y si la variación entre los inspectores es consistente (reproducibilidad). Ejemplos de repetibilidad y reproducibilidad Repetibilidad y reproducibilidad son los dos componentes de precisión en un sistema de medición. Para evaluar la repetibilidad y reproducibilidad, utilice un estudio R&R del sistema de medición (Estadísticas > Herramientas de calidad > Estudio del sistema de medición). Repetibilidad La repetibilidad es la variación causada por el dispositivo de medición. Es la variación que se observa cuando el mismo operador mide la misma parte muchas veces, usando el mismo sistema de medición, bajo las mismas condiciones. El operador 1 mide una parte con un sistema de medición A 20 veces y luego mide la misma parte con el sistema de medición B.

La línea continua representa las mediciones con el sistema de medición A. La línea de trazo interrumpido representa las mediciones con el sistema de medición B. El sistema de medición A presenta menos variación, lo que significa que es más repetible que el sistema de medición B. Reproducibilidad La reproducibilidad es la variación causada por el sistema de medición. Es la variación que se observa cuando diferentes operadores miden la misma parte

muchas veces, usando el mismo sistema de medición, bajo las mismas condiciones. Los operadores 1, 2 y 3 miden 20 veces la misma parte con el mismo sistema de medición.

Las tres líneas representan las mediciones de los operadores 1, 2 y 3. La variación en las mediciones promedio entre los operadores 1 y 2 es mucho menor que la variación entre los operadores 1 y 3. Por lo tanto, la reproducibilidad del sistema de medición es demasiado baja. Bibliografia: Https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-and-how-to/quality-and-processimprovement/measurement-system-analysis/supporting-topics/gage-r-r-analyses/what-is-a-gage-r-r-study/

PRACTICA #14...