Rugosidade superficial: tudo o que precisa de saber

Quando os componentes são fabricados com dimensões e tolerâncias, o acabamento superficial é também um aspeto crucial. A rugosidade superficial adequada é mantida para garantir durabilidade, desempenho e qualidade.

Se não tem conhecimentos sobre rugosidade superficial e quer saber o que é a rugosidade superficial e quais são as suas unidades, leia o guia abaixo.

O que é a rugosidade superficial na usinagem e no fabrico?

A natureza da superfície é designada por acabamento superficial ou rugosidade superficial. É o desvio que a superfície pode apresentar em relação a um plano perfeitamente liso. O termo acabamento superficial refere-se ao nível de acabamento e polimento aplicado a um componente. A utilização dos componentes depende da sua rugosidade superficial.

Unidades de medição da rugosidade superficial (Ra)

O que são as unidades Ra?

Ra refere-se à rugosidade média, uma unidade que mede a rugosidade superficial no fabrico. Proporciona uma forma de quantificar a lisura e a textura de uma superfície e dá uma indicação sobre o seu aspeto e funcionalidade. É medida em micropolegadas ou micrómetros.

Valor Ra na rugosidade superficial

Um valor de rugosidade superficial representa o desvio médio que a superfície apresenta em relação à linha média, num determinado comprimento de amostragem.

Termos da rugosidade superficial

Os diferentes termos utilizados na determinação da rugosidade superficial são apresentados abaixo.

Ra

Ra é a unidade de medição mais comum para avaliar o acabamento superficial. Representa o desvio médio aritmético, que inclui a rugosidade de uma superfície. Quantifica a variação da rugosidade em relação à linha média.

Rz

Rz é uma medida da altura média máxima da superfície de um componente. Representa a média de cinco desvios situados entre os picos mais baixos e mais altos. Por vezes, quando o Ra é pouco fiável devido a medições imprecisas, a unidade Rz ajuda a evitar erros.

Rp

Rp representa a altura máxima do pico em relação à linha média. É a altura do pico mais alto e é um parâmetro muito importante, pois determina a irregularidade máxima da superfície. É medida em micrómetros ou micropolegadas.

Rv

Rv é a profundidade máxima do vale; mede o valor mais profundo no comprimento de amostragem em relação à linha média. Indica a profundidade da indentação numa determinada superfície, podendo ser afetada por fatores como a concentração de tensões.

Rmax

Ao avaliar a rugosidade superficial, os riscos e as rebarbas são muito significativos, e o Rmax ajuda a identificar estas irregularidades.

RMS

RMS significa Roughness Magnitude Surface (magnitude da rugosidade superficial); mede a rugosidade superficial elevando ao quadrado os valores de altura. Dá peso aos valores extremos e proporciona uma indicação detalhada sobre a textura da superfície.

Qual é o acabamento superficial padrão na usinagem?

3,2 μm Ra é o acabamento superficial padrão e é escolhido em aplicações gerais. Equilibra a fabricabilidade e a funcionalidade e não necessita de pós-processamento extensivo. Este intervalo de valores de Ra representa uma superfície moderadamente lisa, com algumas marcas de ferramenta visíveis, mas sem irregularidades significativas.

Tipos de acabamentos de usinagem

Os diferentes tipos de acabamentos de usinagem são os seguintes:

Acabamento tal como usinado

É o acabamento que surge logo após a usinagem e apresenta marcas de ferramenta. Esta superfície tem um valor de Ra entre 3,2 e 6,3 µm. É escolhido para peças em que a estética não é importante, como protótipos funcionais.

Acabamento liso

Um acabamento liso é um acabamento fino obtido com uma ferramenta de perfil e quando a usinagem é realizada a baixa velocidade. Tem um valor de Ra entre 0,8 e 1,6 µm. É utilizado em aplicações como medicina, aerospacial e automóvel, onde as superfícies lisas ajudam a reduzir o atrito.

Acabamento texturado

Um acabamento texturado é uma superfície intencionalmente rugosizada com o auxílio de processos e ferramentas como o jateamento de esferas e a serrilhagem. Tem um valor de Ra superior a 6,3 µm. É utilizado para melhorar a aderência, reduzir o brilho e para fins decorativos.

Acabamento espelhado

Um acabamento espelhado é uma superfície polida com uma suavidade contínua. O valor de Ra neste acabamento é de 0,2 µm. Este tipo de acabamento é necessário em produtos óticos.

Acabamento anodizado

Um acabamento anodizado é obtido através do tratamento químico da superfície, formando-se uma camada anodizada que melhora a estética e a resistência à corrosão. O valor de Ra do acabamento anodizado começa normalmente em 3,2 µm e é utilizado em componentes aeroespaciais e eletrónicos.

Como são alcançados os diferentes níveis de rugosidade superficial?

Existem diferentes níveis de rugosidade superficial, que são alcançados através de diferentes métodos, conforme se explica abaixo.

Tal como maquinado

As superfícies tal como maquinadas são obtidas diretamente após a usinagem e apresentam algumas marcas de ferramenta. A rugosidade superficial destas superfícies situa-se entre 3,2 e 6,3 µm Ra. É um método económico e adequado para aplicações que não exigem peças esteticamente apelativas.

Jato de esferas

O jato de esferas é um processo de acabamento superficial que utiliza esferas, como microesferas de vidro, projetadas sobre a superfície a alta pressão. Cria um acabamento uniforme e mate, e o intervalo de Ra neste acabamento situa-se entre 1,6 e 6,3 µm Ra. Ajuda a suavizar os cantos vivos e melhora a estética dos componentes.

Anodização

Anodização é o processo de tratamento químico da superfície, que cria uma camada anodizada na superfície dos componentes. Os dois tipos diferentes de processos de anodização são os seguintes:

A anodização Tipo II cria uma camada fina de óxido na superfície, com uma rugosidade superficial de 5-25 µm. Oferece resistência à corrosão e permite obter diferentes cores. É leve e, por isso, é a mais escolhida para invólucros eletrónicos.

A anodização Tipo III é uma camada dura de óxido com uma rugosidade superficial de 25 a 100 µm. Este tipo de anodização confere à superfície uma elevada resistência à corrosão e ao desgaste. É a mais escolhida para aplicações militares.

Opções de rugosidade superficial alcançadas na usinagem CNC

Os diferentes tipos de opções de rugosidade superficial alcançadas com a usinagem CNC são os seguintes:

3,2 μm Ra

3,2 μm Ra é o acabamento destinado às máquinas químicas; é geralmente aceitável para componentes de consumo e apresenta superfícies lisas. No entanto, podem ver-se algumas marcas de ferramenta visíveis nestes componentes.

1,6 μm Ra

1,6 μm Ra apresenta marcas de corte e é a opção mais escolhida para peças sujeitas a elevada tensão ou que exigem ajustes apertados.

0,8 μm Ra

0,8 μm Ra é um acabamento superficial que oferece superfícies de gama alta e é também dispendioso. No entanto, é importante para peças sujeitas a elevados níveis de tensão.

0,4 μm Ra

0,4 μm Ra utiliza uma rugosidade superficial que é escolhida para componentes em que um acabamento contínuo é a prioridade máxima. É adequado para componentes sujeitos a tensão e esforço excessivos.

Principais efeitos da rugosidade superficial nas peças

O impacto da rugosidade superficial nos componentes é o seguinte:

Resistência ao desgaste

Quando a superfície é rugosa, o contacto entre os componentes acoplados cria um aumento do atrito. Isto leva a um desgaste rápido.

Estabilidade do ajuste

As superfícies rugosas são menos resistentes ao desgaste e, por isso, a folga aumenta durante a utilização. Os micro-picos são achatados durante o processo de montagem dos ajustes com interferência, o que reduz a interferência efetiva e enfraquece a resistência da ligação.

Resistência à fadiga

As peças rugosas têm vales maiores que funcionam como concentradores de tensão. Estes afetam a resistência à fadiga dos componentes.

Resistência à corrosão

Devido à rugosidade, as superfícies podem permitir a penetração de ar e humidade nos componentes metálicos, o que torna as peças menos resistentes à corrosão.

Capacidade de vedação

As superfícies rugosas não conseguem criar capacidade de vedação suficiente, o que pode provocar fugas entre os componentes montados em conjunto.

Rigidez de contacto

A rigidez de contacto é a capacidade dos componentes acoplados de resistirem à deformação quando sujeitos a forças externas. A rigidez de uma máquina depende da rigidez de contacto existente entre as peças.

Precisão de medição

A rugosidade da superfície, quando um componente é medido com o instrumento de medição, afeta a precisão da medição.

Tabela de conversão de rugosidade superficial

A tabela de conversão da rugosidade superficial é a seguinte.

Números de grau de rugosidade	Sistema americano	Sistema métrico
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

Como medir a rugosidade superficial?

Existem diferentes métodos para medir a rugosidade superficial, que são discutidos abaixo:

Método de perfilagem: Este método consiste em medir superfícies com um apalpador de alta resolução.

Técnica de área: Este método consiste em medir a área finita de uma determinada superfície. As medições fornecem uma média estatística dos vales e picos. Esta técnica utiliza apalpadores capacitivos, dispersão ultrassónica ou dispersão ótica.

Técnica de microscopia: É um método qualitativo que mede os contactos. Fornece informações sobre os vales e picos das superfícies.

Conclusão

A rugosidade superficial é um aspeto crucial na fabricação de componentes, pois o seu desempenho e durabilidade dependem dela. Se procura fabricar componentes com o melhor acabamento superficial para as suas aplicações personalizadas, na DEK podemos ajudar. Temos engenheiros experientes que consideram com muito cuidado a importância da rugosidade superficial nos componentes, garantindo uma perfeição excecional.

Perguntas frequentes

Como é gerada a rugosidade superficial?

A rugosidade superficial é gerada através do processo de fabricação ou de técnicas de acabamento superficial.

A que se deve prestar atenção ao marcar a rugosidade superficial?

Ra é o parâmetro utilizado para descrever a rugosidade superficial e, ao marcá-lo, mede-se o desvio da altura média do perfil em relação à linha média.

Quais são as características da forma da superfície quando a rugosidade superficial Ra é de 3,2 μm?

Uma Ra de 3,2 µm apresenta marcas visíveis de maquinagem e uma superfície moderadamente rugosa.