Rugosità superficiale: tutto quello che c'è da sapere

Quando i componenti vengono realizzati con dimensioni e tolleranze, anche la finitura superficiale è un aspetto cruciale. Si mantiene la rugosità superficiale adeguata per ottenere durabilità, prestazioni e qualità.

Se non sapete nulla della rugosità superficiale e volete scoprire che cos'è e quali sono le sue unità di misura, leggete la guida che segue.

Che cos'è la rugosità superficiale nella lavorazione meccanica e nella produzione?

La natura della superficie è detta finitura superficiale o rugosità superficiale. È la deviazione che la superficie può presentare rispetto a un piano perfettamente piatto. Il termine finitura superficiale indica il livello di finitura e lucidatura applicato a un componente. L'impiego dei componenti dipende dalla loro rugosità superficiale.

Unità di misura della rugosità superficiale (Ra)

Quali sono le unità Ra?

Ra indica la rugosità media, un'unità che misura la rugosità superficiale nella produzione. Offre un modo per quantificare la levigatezza e la texture di una superficie e fornisce indicazioni sul suo aspetto e sulla sua funzionalità. Si misura in micro-pollici o micrometri.

Il valore Ra nella rugosità superficiale

Un valore di rugosità superficiale rappresenta la deviazione media che la superficie presenta rispetto alla linea media su una determinata lunghezza di campionamento.

Termini della rugosità superficiale

Di seguito sono riportati i diversi termini utilizzati per determinare la rugosità superficiale.

Ra

Ra è l'unità di misura più comune per valutare la finitura superficiale. Rappresenta la deviazione media aritmetica, che include la rugosità di una superficie. Quantifica la variazione della rugosità rispetto alla linea media.

Rz

Rz è una misura dell'altezza media massima della superficie di un componente. Rappresenta la media di cinque deviazioni comprese tra i picchi più bassi e quelli più alti. Talvolta, quando Ra non è attendibile a causa di misurazioni imprecise, l'unità Rz aiuta a prevenire errori.

Rp

Rp rappresenta l'altezza massima del picco rispetto alla linea media. È l'altezza del picco più alto ed è un parametro molto importante perché determina l'irregolarità massima della superficie. Si misura in micrometri o micro-pollici.

Rv

Rv è la profondità massima della valle; misura il valore più profondo nella lunghezza di campionamento rispetto alla linea media. Indica la profondità dell'incisione su una determinata superficie e può essere influenzato da fattori come la concentrazione degli sforzi.

Rmax

Quando si valuta la rugosità superficiale, graffi e bave sono molto significativi, e Rmax aiuta a identificare queste irregolarità.

RMS

RMS sta per Roughness Magnitude Surface; misura la rugosità superficiale prendendo i valori di altezza e elevandoli al quadrato. Dà peso ai valori estremi e offre un'indicazione dettagliata della texture della superficie.

Qual è la finitura superficiale standard nella lavorazione meccanica?

3,2 μm Ra è la finitura superficiale standard e viene scelta nelle applicazioni generali. Bilancia la producibilità e la funzionalità e non richiede un'ampia post-lavorazione. Questo intervallo di valori Ra rappresenta una superficie moderatamente liscia, che presenta alcuni segni visibili dell'utensile ma nessuna irregolarità significativa.

Tipi di finiture di lavorazione meccanica

I diversi tipi di finiture di lavorazione meccanica sono i seguenti:

Finitura grezza di lavorazione

È la finitura che appare subito dopo la lavorazione e presenta segni dell'utensile. Questa superficie ha un valore Ra compreso tra 3,2 e 6,3 µm. Viene scelta per parti in cui l'estetica non è importante, come i prototipi funzionali.

Finitura liscia

Una finitura liscia è una finitura fine ottenuta utilizzando un utensile sagomato e lavorando a bassa velocità. Ha un valore Ra compreso tra 0,8 e 1,6 µm. È utilizzata in applicazioni come medicina, aerospazio e automobili, dove le superfici lisce aiutano a ridurre l'attrito.

Finitura testurizzata

Una finitura testurizzata è una superficie irruvidita deliberatamente con l'ausilio di processi e utensili come la sabbiatura a sfere e la zigrinatura. Ha un valore Ra superiore a 6,3 µm. È utilizzata per migliorare la presa, ridurre i riflessi e per scopi decorativi.

Finitura a specchio

La finitura a specchio è una superficie lucidata e perfettamente liscia. Il valore Ra di questa finitura è 0,2 µm. Tale finitura è richiesta nei prodotti ottici.

Finitura anodizzata

La finitura anodizzata si ottiene trattando chimicamente la superficie e formando uno strato anodizzato che migliora l'estetica e la resistenza alla corrosione. Il valore Ra della finitura anodizzata parte solitamente da 3,2 µm ed è utilizzata per componenti aerospaziali ed elettronici.

Come si ottengono i diversi livelli di rugosità superficiale?

Esistono diversi livelli di rugosità superficiale, ottenuti con metodi differenti, come illustrato di seguito.

Grezzo di lavorazione

Le superfici grezze di lavorazione si ottengono direttamente dopo la lavorazione e presentano alcuni segni dell'utensile. La rugosità superficiale di queste superfici è di circa 3,2–6,3 µm Ra. È un metodo economico e adatto ad applicazioni che non richiedono parti esteticamente gradevoli.

Sabbiatura a sfere

La sabbiatura a sfere è un processo di finitura superficiale che utilizza sfere, come fini sfere di vetro, proiettate sulla superficie ad alta pressione. Crea una finitura uniforme e opaca, con un intervallo di Ra compreso tra 1,6 e 6,3 µm Ra. Contribuisce ad arrotondare gli spigoli vivi e migliora l'estetica dei componenti.

Anodizzazione

Anodizzazione è il processo di trattamento chimico della superficie che crea uno strato anodizzato sulla superficie dei componenti. I due diversi tipi di processi di anodizzazione sono i seguenti:

L'anodizzazione di tipo II crea sulla superficie uno strato sottile di ossido con una rugosità superficiale di 5-25 µm. Offre resistenza alla corrosione e consente di ottenere diverse colorazioni. È leggera e pertanto viene scelta soprattutto per gli involucri elettronici.

L'anodizzazione di tipo III è uno strato duro di ossido con una rugosità superficiale di 25-100 µm. Questo tipo di anodizzazione conferisce alla superficie un'elevata resistenza alla corrosione e all'usura. Viene scelta soprattutto per applicazioni militari.

Opzioni di rugosità superficiale ottenibili con la lavorazione CNC

Le diverse opzioni di rugosità superficiale ottenibili con la lavorazione CNC sono le seguenti:

3,2 μm Ra

3,2 μm Ra è la finitura per le macchine chimiche; è generalmente accettabile per i componenti di consumo e presenta superfici lisce. Tuttavia, su questi componenti sono visibili alcuni segni dell'utensile.

1,6 μm Ra

1,6 μm Ra presenta segni di taglio ed è scelta soprattutto per le parti soggette a sollecitazioni elevate o che richiedono accoppiamenti precisi.

0,8 μm Ra

0,8 μm Ra è una finitura superficiale che offre superfici di alta qualità ed è anche costosa. È tuttavia importante per le parti soggette a sollecitazioni elevate.

0,4 μm Ra

0,4 μm Ra è una rugosità superficiale scelta per i componenti in cui una finitura impeccabile è la priorità assoluta. È adatta ai componenti soggetti a tensioni e sollecitazioni eccessive.

Principali effetti della rugosità superficiale sulle parti

L'impatto della rugosità superficiale sui componenti è il seguente:

Resistenza all'usura

Quando la superficie è ruvida, il contatto tra i componenti accoppiati genera un attrito maggiore. Ciò provoca una rapida usura.

Stabilità dell'accoppiamento

Le superfici ruvide sono meno resistenti all'usura e pertanto il gioco aumenta durante l'uso. I micro-picchi vengono appiattiti durante il montaggio degli accoppiamenti con interferenza, riducendo l'interferenza effettiva e indebolendo la resistenza del collegamento.

Resistenza alla fatica

Le parti ruvide presentano valli più profonde che agiscono come concentratori di tensione. Questi influiscono sulla resistenza alla fatica dei componenti.

Resistenza alla corrosione

A causa della rugosità, le superfici possono lasciar penetrare aria e umidità nei componenti metallici, rendendo le parti meno resistenti alla corrosione.

Tenuta

Le superfici ruvide non garantiscono una tenuta sufficiente e ciò può causare perdite tra i componenti assemblati insieme.

Rigidità di contatto

La rigidità di contatto è la capacità dei componenti accoppiati di resistere alla deformazione quando sono soggetti a forze esterne. La rigidità di una macchina dipende dalla rigidità di contatto presente tra le parti.

Precisione di misura

La rugosità della superficie, se un componente viene misurato con lo strumento di misura, influisce sulla precisione della misurazione.

Tabella di conversione della rugosità superficiale

La tabella di conversione della rugosità superficiale è la seguente.

Numeri di grado di rugosità	Sistema americano	Sistema metrico
Ra(µin)	Ra(µm)
N12	2000	50
N11	1000	25
N10	500	12.5
N9	250	8.3
N8	125	3.2
N7	63	1.6
N6	32	0.8
N5	16	0.4
N4	8	0.2
N3	4	0.1
N2	2	0.05
N1	1	0.025

Come si misura la rugosità superficiale?

Esistono diversi metodi per misurare la rugosità superficiale, illustrati di seguito:

Metodo profilometrico: Questo metodo prevede la misurazione delle superfici tramite una sonda ad alta risoluzione.

Tecnica ad area: Questo metodo prevede la misurazione dell'area finita di una determinata superficie. Le misurazioni forniscono una media statistica di valli e picchi. Questa tecnica utilizza sonde capacitive, diffusione ultrasonica o diffusione ottica.

Tecnica microscopica: È un metodo qualitativo che misura i contatti. Fornisce informazioni sulle valli e sui picchi delle superfici.

Conclusione

La rugosità superficiale è un aspetto cruciale nella produzione dei componenti, poiché da essa dipendono le loro prestazioni e la loro durabilità. Se desidera produrre componenti con la migliore finitura superficiale per le sue applicazioni personalizzate, noi di DEK possiamo aiutarla. Disponiamo di ingegneri esperti che valutano con grande attenzione l'importanza della rugosità superficiale nei componenti, garantendo una perfezione eccezionale.

Domande frequenti

Come si genera la rugosità superficiale?

La rugosità superficiale si genera attraverso il processo di produzione o le tecniche di finitura superficiale.

A cosa prestare attenzione quando si indica la rugosità superficiale?

Ra è il parametro utilizzato per descrivere la rugosità superficiale e, quando lo si indica, si misura la deviazione dell'altezza media del profilo rispetto alla linea media.

Quali sono le caratteristiche della forma superficiale quando la rugosità superficiale Ra è 3,2 μm?

Un valore di 3,2 µm Ra mostra segni visibili di lavorazione e presenta una superficie moderatamente ruvida.