Evaluación de la rugosidad superficial

Copia No Controlada
Instituto Nacional
de Tecnología Industrial
Centro de Desarrollo e Investigación
en Física y Metrología
Procedimiento específico: PEM04D
EVALUACIÓN DE LA RUGOSIDAD
SUPERFICIAL
Revisión: Abril 2014
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PEM04D Lista de enmiendas: Abril 2014
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Abril 2014
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Abril 2014
Índice
Abril 2014
EVALUACIÓN DE LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL
Abril 2014
PEM04D: Abril 2014
1. Objetivo
Establecer y mantener un método para evaluar la rugosidad superficial de un objeto o
pieza producto.
2. Alcance
Aplicable a medición de rugosidad en superficie planas, de valores Rz entre 0,03 µm
y 20 µm .
3. Definiciones y abreviaturas
Ver ISO 4287,ISO 3274
e ISO 5436 en sus ediciones vigentes.
4. Referencias
1. Manual de la Calidad de INTI-Física y Metrología.
2. Plan de la Calidad Mecánica
3. ISO 3274, Geometrical Product Specificactions (GPS) method. Nominal characteristic of contact (stylus) instruments
Surface
texture:
Profile
4. ISO 4287, Geometrical Product Specificactions (GPS)
method. Terms, definitions and surface texture parameters
Surface
texture:
Profile
-
5. ISO 4288, Geometrical Product Specificactions (GPS) - Surface Texture: Rules and
procedures for the assessment of surface texture
6. ISO 5436-1, Geometrical Product Specificactions (GPS) - Surface Texture: Measurement standards, Part 1: Material measures
7. ISO 11562, Geometrical Product Specificactions (GPS) method: Metrological characteristics of phase corrected filters
Surface
Texture,
Profile
8. T. Vorburger, Surface Calibrations and Special Tests (Publicación on-line del NIST,
en http://www.mel.nist.gov/div821/webdocs-13/surfcalib.htm)
9. K. Doytchinov (Nrc), F. Kornblit, (Inti), C. Colin Castellanos (Cenam), J. C. V.
Oliveira (Inmetro), T.B. Renegar And T.V. Vorburger (Nist), International Comparison Of
Surface Roughness And Step Height (Depth) Standards, SIML-S2 (SIM 4.8) publicado
en Metrologia 43 04002 – 2006
5. Responsabilidades
5.1. Coordinador de la UT Mecánica: revisar el informe generado y los resultados finales
expuestos en el mismo.
5.2. Jefe de laboratorio: supervisar la realización de la calibración, verificar que se cumplan los procedimientos y revisar los resultados preliminares.
5.3. Personal del laboratorio: Realizar la calibración aplicando el presente procedimiento,
procesar los datos correspondientes y emitir el certificado.
6. Equipamiento utilizado
 Rugosímetro
con unidad de recorrido
de 100mm
 Unidad de adquisición y procesamiento de datos
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 Mesa de alineación y posicionamiento x y
 Palpadores
( ver
PEM08D)
7. Instrucciones
7.1. Inspección visual del objeto o pieza producto a ser medida
Previo a la medición se realiza una inspección visual de la superficie a medir.
Si se encuentran rayas o defectos
se mide en dichas áreas.
superficiales , o zonas con estos defectos ,no
Cuando la textura superficial del objeto a medir aparece homogénea, o sin áreas de
texturas a simple vista diferentes, las mediciones se distribuyen uniformemente sobre
la superficie entera .En cambio, si existen áreas diferentes, las mediciones y la evaluación debe ser hecha separadamente para cada una de estas áreas.
Cuando corresponda, las mediciones se realizan distribuidas uniformemente sobre aquella parte de la superficie donde puedan esperarse valores críticos.
7.2. Selección de las condiciones de medición
Palpador a utilizar: Se selecciona el palpador en función de la medición a realizar
siguiendo los lineamientos del manual de fabricante del rugosímetro.
y
Un criterio práctico aproximado de selección de palpadores podría ser el siguiente:
RA
PALPADORES DE RADIO APROXIMADO
Ra ≤ 0,4 µm
2 µm o 2,5 µm
0,4 µm≤ Ra ≤ 6 µm
5 µm
Ra ≥ 6 µm
10 µm
Los palpadores de menor radio (2 µm, o 2,5 µm) se reservan para aquéllas mediciones que requieran mayor exactitud,
utilizar, en las mediciones habituales el palpador
de radio 5 µm o bien de 10 µm, indistintamente.
En PEM08D figuran todos los palpadores que posee el rugosímetro
con sus códigos,
radios y aplicaciones. Para mayor información consultar manual del fabricante y folletos.
El riesgo de rayar la pieza producto u objeto a medir disminuye para palpadores de
mayor radio.
No es conveniente para valores de Ra pequeños usar un palpador de radio grande
pues daría un valor pequeño y en algunos caso nulo del parámetro Ra
7.2.1. Selección de cut-off(λ c ): La s m e d ic io n e s d e ru g o s id a d s e re a liz a n co n u n valorde cut-off seleccionado según ISO 4288 en su edición vigente o el solicitado/
especificado por el usuario . Una vez seleccionado se lo ingresa en el software del
rugosímetro, ver PEM08D.
Si el usuario no especifica el cut-off a utilizar , proceder del siguiente modo:
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1. Determinar visualmente si el perfil es periódico o no periódico
2. Realizar
una primera determinación del parámetro RSm, utilizando un cut-off de
0,8 mm.Con el valor medido de
RSm y el perfil definido ir a la norma ISO 4288
y seleccionar el cut-off correspondiente.
7.2.2. Alineación del objeto o pieza producto y selección del rango de amplificación.
Se procede antes de cada medición a alinear el objeto o pieza producto con el eje
de desplazamiento del palpador conforme a lo estipulado en PEM08D
7.2.3. Selección de los Parámetros a medir
Se selecciona los parámetros a medir en función de información o documentación
suministrada por el usuario o de las necesidades manifestadas por el. En lo posible
es recomendable contar con información relacionada al proceso de mecanizado o fabricación del objeto o pieza producto a evaluar
Una vez seleccionados los parámetros se
los ingresa en el software del rugosímetro, ver PEM08D.
7.2.4. Test de vibración
Antes de realizar la primera medición y al final de la última se
de vibración y se registran los valores obtenidos. Ver PEM 08D.
realiza el test
7.3. Medición del patrón de rugosidad
Finalizadas las operaciones anteriores, se procede a medir el objeto o pieza producto
7.3.1. Número de mediciones y longitud de muestreo
Deben realizarse como mínimo cinco mediciones.
Se evalúa la repetibilidad de las mediciones y de considerarse necesario se aumenta
el número de las mismas en función de la experiencia del personal de laboratorio y
el tipo de pieza producto.
Longitud de muestreo (Lr) y longitud de evaluación (LE), para el parámetros R a medir:
LE = 5 Lr
O la que determine el personal de laboratorio en función de su experiencia o tipo
de pieza producto.
7.3.2. Localización de las mediciones.
Las mediciones se realizan perpendicularmente a las líneas
se indica en la figura adjunta.
de mecanizado, como
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7.4. Evaluación de la incertidumbre.
7.4.3. Modelo matemático y balance típico de incertidumbres para mediciones de parámetros de rugosidad
El modelo matemático para un parámetro genérico P de rugosidad es el siguiente:
P = Pmed +
Pmed
(δ H + δ u + δ aj ) + Pmed ⋅ ( flin + fco ) + δ palp + δ res + δ rep + δ vib + δ hom o
H
Donde :
 P : resultado a informar (valor medio del parámetro sobre del objeto o pieza producto a medir)
 Pmed : promedio de los valores medidos:, y H ( µm ), es la altura del patrón
de ranura tipo A1 Federal, valor tomado de su certificado de calibración
 H
: c o m p o n e n te a s o c ia d o a la in c e rtid u m bre d e l va lo r d e c a lib ra c ió n d e l p a tró n
de ranura H
 u
 a j
:c o m p o n e n te a s o c ia d o a la fa lta d e u n iform id a d d e l p a tró n d e ra n u ra
: fa c to r a s o c ia d o a las variaciones en el factor de ajuste del equipo
 flin
: factor asociado a la falta de linealidad del transductor, el cual es dado en
términos relativos al resultado de medición
 fco
: efecto asociado a por la distorsión en el cut-off, causada por errores en el
eje x de desplazamiento del equipo
 p a lp
 re s
:c o m p o n e n te a s o c ia d o a la p u n ta d e l p a lp a d o r
: c o m p o n e n te a s o c ia d o a la re s o lu c ió n d e s a lid a d e l e q u ip o
 re p : c o m p o n e n te a s o c ia d o a la fa lta d e u n ifo rm id a d d e la p la c a a s e r c a lib ra d a

δ vib :

δ
componente asociada a las condiciones ambientales
(vibraciones)
: componente asociada con la falta de homogeneidad de la pieza producto
ambigüedades geométricas , estado, tipo de
mecanizado/proceso de fabricación y
otros factores. Es asignada por el personal técnico en base a su experiencia
hom o
 p: estimador de P , generalmente el promedio
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PEM04D: Abril 2014
Tipo
Distr.
u(xi )
ci
u(yi )= ci u(xi )
νi
% (*)
a. Repetibilidad (uA)
A
N
(XX)nm
1
(XX) nm
9
(XX)%
b. Calibración ranura patrón (uH)
B
N
0.55 nm
0,29 nm
50
0%
c. Uniformidad ranura patrón (uunif)
A
N
13,04 nm
6,90 nm
4
5%
d. Variación factor de ajuste (uaj)
A
N
50,00 nm
26,45 nm
4
20%
e. No linealidad ( uflin)
B
R
0,01
P H
P H
P H
P H
30,31 nm
∞
23%
f. Efecto de la punta (upalp)
g. Vibraciones (u vib )
B
R
11,00 nm
1
11,00 nm
∞
8%
50,00 nm
∞
38%
5,77 nm
∞
4%
0,91 nm
∞
1%
(YY ) nm
∞
(YY)%
Fuentes de incertidumbre/ símbolo
B
h. Resolución (ures)
B
R
R
50,00 nm
5,8 nm
i. Efecto del cut off (ucut-off)
B
R
0,0003
j. Homogeneidad de la pieza (uHomo)
B
R
(YY)
N
nm
Incertidumbre combinada (uc)
(*)
𝒖(𝒚𝒊 )
% = �∑
1
1
P
1
νefec
k
(MM)
(FF)
100%
� × 𝟏𝟎𝟎
𝒖(𝒚𝒊 )
Resultado de la medición
P =
( p
±
U) µm
Incertidumbre expandida: U = ± ZZ µm (relativa: ± RR %). Esta incertidumbre expandida
fue calculada multiplicando la incertidumbre estándar combinada por un factor de cubrimiento k ( si es distintinto de dos se informa los grados de libertad efectivos)
lo
cual corresponde a un nivel aproximado de confianza del 95% para una distribución
aproximadamente normal.
Esta metodología se aplica en forma similar al resto de los parámetros.
En base a la experiencia del personal
del
laboratorio la incertidumbre expandida
en objetos y piezas producto se la puede estimar como U≥ 10% P .
Tener presente que generalmente la incertidumbre expandida de un objeto o
pieza
producto debe ser mayor a la de un patrón de rugosidad.
7.5. Informe de los resultados
Se informa de manera similar
PEM03D
a la calibración de un patrón de rugosidad. Ver
8. Registros de la Calidad
Ídem a calibración de patrones de rugosidad. Ver PEM03D
9. Precauciones
No aplicable
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