Surface Roughness: Tutto quello che c'è da sapere

Quando si producono componenti con dimensioni e tolleranze, anche la finitura superficiale è un aspetto cruciale. La giusta rugosità superficiale viene mantenuta per ottenere durata, prestazioni e qualità.

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

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

La natura della superficie è chiamata finitura superficiale o rugosità superficiale. È la deviazione che la superficie può avere rispetto a un piano perfettamente piatto. Il termine finitura superficiale si riferisce al livello di finitura e lucidatura applicato a un componente. L'utilizzo dei componenti dipende dalla loro rugosità superficiale.

Unità di misura della rugosità superficiale (Ra)

Cosa sono le unità Ra?

Ra si riferisce alla rugosità media, un'unità di misura della rugosità superficiale nella produzione. Fornisce un modo per quantificare la levigatezza e la consistenza di una superficie e dà un'idea del suo aspetto e della sua funzionalità. Si misura in micropollici o micrometri.

Valore Ra nella rugosità superficiale

Un valore di rugosità superficiale rappresenta la deviazione media della superficie dalla linea media per una determinata lunghezza di campionamento.

Termini di 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 comprende 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 che si trovano tra i picchi più bassi e quelli più alti. A volte, quando Ra è inconsiderato a causa di misure imprecise, l'unità Rz aiuta a prevenire gli 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 la massima irregolarità della superficie. Si misura in micrometri o micropollici.

Rv

Rv è la profondità massima della valle; misura il valore più profondo nella lunghezza di campionamento dalla linea media. Indica la profondità dell'indentazione su una determinata superficie e fattori come la concentrazione delle sollecitazioni possono influire su di essa.

Rmax

Quando si valuta la rugosità della superficie, i graffi e le bave sono molto importanti e max aiuta a identificare queste irregolarità.

RMS

RMS è l'acronimo di Roughness Magnitude Surface, che misura la rugosità della superficie prendendo i valori di altezza e elevandoli al quadrato. Dà peso ai valori estremi e fornisce una visione dettagliata della struttura della superficie.

Qual è la finitura superficiale standard nella lavorazione?

3,2μm Ra è la finitura superficiale standard ed è optata per l'applicazione generale. È in grado di bilanciare la producibilità e la funzionalità e non richiede un'estesa post-elaborazione. Questo intervallo di valori Ra rappresenta una superficie moderatamente liscia, che presenta alcuni segni di utensili visibili ma non irregolarità significative.

Tipi di finiture di lavorazione

I diversi tipi di finitura di lavorazione sono i seguenti:

Finitura As-Machined

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

Finitura liscia

La finitura liscia è una finitura fine che si ottiene utilizzando un utensile di forma e quando la lavorazione viene eseguita a bassa velocità. Ha un valore di Ra compreso tra 0,8 e 1,6 µm. È utilizzata in applicazioni come la medicina, aerospazialee automobili, dove le superfici lisce contribuiscono a ridurre l'attrito.

Finitura strutturata

Una finitura testurizzata è una superficie che è stata irruvidita deliberatamente con l'aiuto di processi e strumenti come la granigliatura e la zigrinatura. Ha un valore di Ra superiore a 6,3 µm. Viene utilizzato per migliorare la presa, ridurre i riflessi e per scopi decorativi.

Finitura a specchio

Una finitura a specchio è una superficie lucidata e liscia senza soluzione di continuità. Il valore di Ra in questa finitura è di 0,2 µm. Questa 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 e viene utilizzato per i componenti aerospaziali ed elettronici.

Come si ottengono diversi livelli di rugosità superficiale?

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

Come lavorati

Le superfici lavorate sono ottenute direttamente dopo la lavorazione e presentano alcuni segni di utensili. La rugosità superficiale di queste superfici si aggira tra i 3,2 e i 6,3 µm Ra. Si tratta di un metodo economicamente vantaggioso e adatto ad applicazioni che non richiedono pezzi esteticamente accattivanti.

Sabbiato

La granigliatura è un processo di finitura superficiale che utilizza perle come quelle di vetro fine che vengono sabbiate 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. Aiuta a smussare 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:

Tipo II anodizzato

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

Tipo III anodizzato

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

Opzioni di rugosità superficiale ottenute nella lavorazione CNC

I diversi tipi di rugosità superficiale ottenibili con la lavorazione CNC sono i seguenti:

3,2 μm Ra

3,2 μm Ra è la finitura destinata alle macchine chimiche; è per lo più accettabile per i componenti di consumo e presenta superfici lisce. Tuttavia, è possibile notare alcuni segni di utensili visibili su questi componenti.

1,6 μm Ra

1,6 μm Ra presenta segni di taglio e viene scelto soprattutto per le parti soggette a forti sollecitazioni o che necessitano di raccordi stretti.

0,8 μm Ra

0,8 μm Ra è una finitura superficiale che offre superfici di alto livello ed è anche costosa. Tuttavia, è importante per i pezzi sottoposti a forti sollecitazioni.

0,4 μm Ra

0,4μm Ra utilizza una rugosità superficiale che viene scelta per i componenti che necessitano di una finitura senza giunzioni come priorità assoluta. È adatta a componenti che sono sottoposti a tensioni e sollecitazioni eccessive.

Effetti principali della rugosità superficiale sui pezzi

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

Resistenza all'usura

Quando la superficie è ruvida, la connessione tra i componenti che si accoppiano crea un attrito maggiore. Questo porta a una rapida usura.

Stabilità di adattamento

Le superfici ruvide sono meno resistenti all'usura e quindi il gioco aumenta durante l'uso. Durante il processo di assemblaggio dell'interferenza degli accoppiamenti, le micro-punte vengono appiattite, riducendo l'interferenza effettiva e indebolendo la forza del collegamento.

Resistenza alla fatica

Le parti ruvide presentano valli più grandi che funzionano come concentratori di sollecitazioni. Questi hanno un impatto sulla resistenza alla fatica dei componenti.

Resistenza alla corrosione

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

Sigillabilità

Le superfici ruvide non sono in grado di creare una capacità di tenuta sufficiente e questo può portare a perdite tra i componenti assemblati.

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 sull'accuratezza della misurazione.

Tabella di conversione della rugosità superficiale

La tabella di conversione della rugosità superficiale è la seguente.

Come si misura la rugosità superficiale?

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

Metodo di profilazione: Questo metodo prevede la misurazione delle superfici mediante una sonda ad alta risoluzione.

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

Tecnica di microscopia: 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 di componenti, perché da essa dipendono le prestazioni e la durata. Se desiderate produrre componenti con la migliore finitura superficiale per le vostre applicazioni personalizzate, noi di DEK può aiutarvi. Abbiamo ingegneri esperti che considerano con estrema attenzione l'importanza della rugosità superficiale dei componenti, garantendo una perfezione eccezionale.

Domande frequenti

Come si genera la rugosità superficiale?

La rugosità superficiale è generata dal processo di produzione o dalle tecniche di finitura superficiale.

A cosa prestare attenzione quando si marca la rugosità della superficie?

Ra è il parametro utilizzato per descrivere la rugosità della superficie e durante la marcatura viene misurata la deviazione dell'altezza media del profilo dalla linea media.

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

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