RUGOSIDADE SUPERFICIAL• Prof. Dr. Antonio Piratelli Filho • Universidade de Brasilia (UnB) • Faculdade de Tecnologia • Depto. Engenharia Mecânica 1 INTRODUÇÃO O acabamento superficial de uma peça influencia seu desempenho em operação: Freios de automóveis, mancais, rolamentos e engrenagens Escoamento de fluidos em tubulações e resistência ao fluxo em cascos de navios Problemas de corrosão e fadiga Superfícies de medição: blocos padrões, micrômetros, etc 2 EFEITO DO PROCESSO Processo de fabricação determina acabamento superficial e desempenho Mancais de motores: capacidade de carga aumenta com rugosidade (acabamento superficial) Importante quantificar a rugosidade Capacidade de carga Superacabamento Polimento Retífica ultra-fina Lapidação Retífica normal Retífica grossa Rugosidade 3 RUGOSIDADE Definição: Conjunto de desvios microgeométricos, caracterizado pelas pequenas saliências e reentrâncias presentes em uma superfície. Norma NBR ISO 4287/2002 – define termos para especificação da rugosidade: Superfícies Perfis 4 RUGOSIDADE Superfície geométrica (ideal). real (com desvios de acabamento) e efetiva (avaliada pela técnica da medição) 5 . real.RUGOSIDADE Perfil geométrico. efetivo e de rugosidade (obtido a partir do perfil efetivo menos o desvio de forma .filtragem) 6 . RUGOSIDADE Perfil efetivo. obtido por medição Textura primária (Rugosidade) Textura secundária Desvio de forma 7 . AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE Perfil de rugosidade: obtido após separação do desvio de forma e da textura secundária do perfil efetivo. amostragem lm =compr. total 8 . através do uso de filtros. Avaliação da rugosidade: uso do comprimento de amostragem (cut-off) le =compr. medição lt = compr. AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE Comprimento de amostragem (cut-off): minimizar o efeito do desvio de forma na avaliação da rugosidade (filtro) 9 . FILTROS DE RUGOSIDADE Nos instrumentos. em superfícies periódicas) B) rugosidade esperada (superfícies não periódicas) B) A) 10 . os valores de cut-off são escolhidos conforme recomendação da norma. em função da: A) distância entre sulcos (aproximadamente igual ao avanço. Regressão Gaussiana Robusta (RGRF). Gauss. Matemáticos. 11 . Spline.FILTROS DE RUGOSIDADE Filtros: Mecânicos. onde uma equação é ajustada aos resultados da medição para corrigir o desvio de forma e ondulações secundárias. entre outros. como a sapata (calço) presente em instrumentos de medição. filtros 2RC. FILTROS DE RUGOSIDADE Filtro mecânico: sapata presente em instrumentos de medição. para acompanhar as ondulações da superfície e minimizar o efeito do desvio de forma. 12 . 2RC (mais antigo) . iterativo 13 . Métodos (Raja et al.. envolve a determinação de uma linha média e a correção do perfil efetivo.Spline (vantagens sobre 2RC e Gauss) .Gauss: mais comum. 2002): . presente em muitos instrumentos .FILTROS DE RUGOSIDADE Filtros matemáticos: em geral.Regressão Gaussiana Robusta (RGRF) – filtro baseado no Gauss. EXEMPLO .0 6.0 2.Medição de rugosidade de amostras de madeira: presença de vales profundos. R Profile [um] 40.0 -80.0 12.0 0.0 -20.0 4. precisam ser filtrados.0 20.0 -60.0 -40.0 10.0 8.0 [mm] 14 . . resultantes da porosidade da superfície.0 0.pesquisa: aplicação de filtros em sequência.0 -100. 15 .SISTEMAS PARA MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE Sistema M – linha média: determinar linha média que divide as áreas do perfil de rugosidade (mais usado). No Brasil.linhas envoltórias determinadas por dois círculos que rolam sobre a superfície da peça (Agostinho et al. Sistema E . 1995). as Normas NBR ISO 4287/2002 e NBR 8404/1988 indicam o uso do sistema M.. ao longo do comprimento de medição (lm). Linha média: divide o perfil tal que a soma das áreas acima é igual à soma das áreas abaixo. y= áreas(P) – áreas(Q) L P2 P1 P3 LM x Q1 Q2 Q3 y x lm 16 . disposta na direção do perfil.SISTEMA M – LINHA MÉDIA Rugosidade determinada em função de uma linha de referência. PARÂMETROS DE RUGOSIDADE Três tipos de parâmetros podem ser determinados: Amplitude Espaçamento Híbridos 17 . também representado por CLA ou AA. .PARÂMETROS DE AMPLITUDE Ra = rugosidade aritmética ou média.Parâmetro determinado em função da linha média M do perfil de rugosidade 18 .Unidades: micrometro ( m) ou micropolegada . Controle contínuo da rugosidade na linha de produção. fresagem.). como no caso de acabamentos com fins apenas estéticos.Superfícies com sulcos de usinagem bem orientados (torneamento. . etc. 19 .PARÂMETROS DE AMPLITUDE Ra – Aplicações . .Superfícies de pouca responsabilidade. . . .aplicável à maioria dos processos de fabricação. .Para processos com freqüência muito alta de vales ou picos (sinterização).quase todos os equipamentos de medição apresentam esse parâmetro.PARÂMETROS DE AMPLITUDE Ra – Vantagens .parâmetro mais utilizado.Não distingue picos de vales. não é adequado pois a distorção provocada pelo filtro ocasiona erros grandes. .riscos inerentes ao processo alteram pouco seu valor. 20 . . Ra – Desvantagens .seu valor não define a forma das irregularidades e pode ser associado a diferentes processos.presença de um pico ou vale atípico oriundo do processo não é identificado e pode ocultar um defeito. o maior valor parcial é o Z3. que está localizado no 3º cut-off. .Definido como o maior valor das rugosidades parciais (Zi) que se apresenta no percurso de medição (lm).PARÂMETROS DE AMPLITUDE Ry – Rugosidade máxima (atual Rt) . igual a Ry.: na figura abaixo. .Ex.Obs. NBR 4287 (2002) alterou símbolo para Rt 21 . Parafusos altamente carregados. . . .Superfícies de vedação. .Superfícies de deslizamento em que o perfil efetivo é periódico.Superfícies dinamicamente carregadas.Assentos de anéis de vedação.PARÂMETROS DE AMPLITUDE Ry – Rugosidade máxima – Aplicações (atual Rt) . 22 . Nem todos os equipamentos fornecem o parâmetro.PARÂMETROS DE AMPLITUDE Ry – Rugosidade máxima – Vantagens (atual Rt) .Fornece informações complementares ao Ra. 23 . pois avalia desvios localizados. Ry – Rugosidade máxima – Desvantagens . -Pode dar uma imagem errada da superfície.presença de riscos feitos após a usinagem. levam a resultados incorretos.É de fácil obtenção quando o equipamento de medição fornece o gráfico da superfície.Informa sobre a máxima deterioração da superfície vertical da peça. . . . . que não caracteriza o processo.Tem grande aplicação na maioria dos países. 24 .PARÂMETROS DE AMPLITUDE Rt ou Rmax = Rugosidade Total (atual Rz) Corresponde à distância vertical entre o pico mais alto e o vale mais profundo no comprimento de avaliação (lm). independente dos valores de lm rugosidade parcial (Zi). pois é determinado considerando o comprimento total de avaliação (lm).Tem as mesmas vantagens de Ry. .a avaliação pode levar a resultados enganosos. 25 . . presença de vales profundos.Considera todo o comprimento de avaliação. por exemplo.Tem o mesmo emprego do Ry. mas mais abrangente.PARÂMETROS DE AMPLITUDE Rt ou Rmax = Rugosidade Total (atual Rz) Vantagens . Desvantagens . profundidade máxima do vale do perfil = distância do vale mais profundo à linha média 26 .PARÂMETROS DE AMPLITUDE Rp – altura máxima do pico do perfil = distância do pico máximo à linha média Rv . Rugosidade quadrática média Parâmetro bastante usado nos EUA. 27 . acentua o efeito dos valores do perfil que se afastam da média.PARÂMETROS DE AMPLITUDE Rq ou RMS . PARÂMETROS DE AMPLITUDE Rsk – Fator de assimetria(Skewness) Rku – Fator de achatamento (Kurtosis) 28 . atrito e corrosão. 29 .EXEMPLO Qual o parâmetro de amplitude adequado para especificar a rugosidade da superfície abaixo? Aplicações em escoamento de fluidos. PARÂMETROS DE ESPAÇAMENTO Rsm – Largura média de um elemento do perfil 30 . escoamento de fluidos – parâmetros de amplitude iguais.EXEMPLO Corrosão. porém diferenças no fator de espaçamento. 31 . PARÂMETROS HÍBRIDOS R∆q – Inclinação média quadrática do perfil Valores pequenos deste parâmetro indica superfície apropriada para reflexão da luz 32 . EXEMPLO Superfícies para reflexão da luz (espelhos) 33 . REPRESENTAÇÃO DA RUGOSIDADE Norma ABNT NBR 8404 34 . REPRESENTAÇÃO DA RUGOSIDADE 35 . movimento em um eixo.MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE Rugosímetros – determinação do perfil da rugosidade. com contato. 36 . Agulha com ponta de diamante. FONTES DE ERROS NA MEDIÇÃO Diâmetro da ponta da agulha Carga aplicada pela ponta da agulha Velocidade da agulha Deslocamento lateral devido às irregularidades Danos causados pela sapata ou calço Elasticidade da superfície 37 . OUTROS MÉTODOS DE MEDIÇÃO Perfilômetros óticos: por interferometria por detecção do erro focal Sondas de varredura microscópica: microscópio de força atômica (AFM) microscópio de tunelamento (STM) 38 . Determinação da incerteza de medição da rugosidade é um tema de estudo. Filtros para separar rugosidade de ondulação e desvio de forma tem sido estudados para aplicação na medição da rugosidade em superfícies de metais moles e materiais naturais (madeira). sendo recomendado o uso de mais de um parâmetro para identificar particularidades desejáveis.Comentários finais Escolha dos parâmetros deve ser feita em função da aplicação da superfície. 39 . pela sua complexidade. Digital filtering of surface topography: Part I. 1995. Pawlus. Recent advances in separation of roughness. ajustes. D.C. desvios e análise de dimensões. Rodrigues. 26 (2002):222-235 Whitehouse. P. definições e parâmetros de rugosidade. Gaussian regression and spline filters.L. 34 (2010): 647-650. Dobrzanski. Raja. waviness and form. et al. ABNT. e Lirani. London. 295 p. Separation of one-process surface roughness and waviness by Gaussian convolution.J. São Paulo. Ed. Precision Engineering. 988 p. J. 1994. 2002. Edgard Blucher. Precision Engineering. Tolerâncias.J.. 40 .A. IOP Publishing Ltd. Agostinho. Handbook of Surface Metrology.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT NBR ISO 4287. Especificações geométricas do produto (GPS) – Rugosidade: método do perfil – Termos.L..O. P. com/watch?v=rp5k9WSlPLI .youtube.com/watch?v=Xpglp5iw3v8&f eature=related 41 .Parâmetros de rugosidade: http://www.youtube.youtube.com/watch?v=50Q_i531NqQ -Medição sem contato http://www.Vídeos: .Rugosidade superficial http://www.Representação da rugosidade http://www.youtube.com/watch?v=P6CGdzlRx2s .