Medidas de superficie primaria

Métodos de medición de la rugosidad superficial

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La rugosidad superficial, a menudo abreviada como aspereza, es un componente de la textura superficial. Se cuantifica por las desviaciones en la dirección del vector normal de una superficie real respecto a su forma ideal. Si estas desviaciones son grandes, la superficie es rugosa; si son pequeñas, la superficie es lisa. En metrología de superficies, la rugosidad se considera normalmente como el componente de alta frecuencia y longitud de onda corta de una superficie medida. Sin embargo, en la práctica suele ser necesario conocer tanto la amplitud como la frecuencia para garantizar que una superficie es adecuada para un fin.

La rugosidad desempeña un papel importante a la hora de determinar cómo interactuará un objeto real con su entorno. En tribología, las superficies rugosas suelen desgastarse más rápidamente y tener coeficientes de fricción más altos que las superficies lisas. La rugosidad suele ser un buen indicador del rendimiento de un componente mecánico, ya que las irregularidades de la superficie pueden formar lugares de nucleación de grietas o corrosión. Por otra parte, la rugosidad puede favorecer la adherencia. En general, en lugar de descriptores específicos de escala, los descriptores de escala cruzada, como la fractalidad de la superficie, proporcionan predicciones más significativas de las interacciones mecánicas en las superficies, incluyendo la rigidez de contacto[1] y la fricción estática[2].

Herramienta de medición de la rugosidad superficial

La Organización Internacional de Normalización (ISO) está promoviendo la designación de normas para la medición de áreas, y ya se han adoptado muchas normas básicas. En la siguiente tabla se enumeran las principales normas aplicables al método de perfil y al método de área. Las normas del método de perfil se crearon asumiendo el uso exclusivo de instrumentos de medición basados en sondas de contacto. Las normas designaron requisitos de condiciones de medición unificados, incluyendo la longitud de evaluación, el corte, el radio de la punta de la sonda, etc. En el caso del método areal, se utilizan varios instrumentos de medición basados en diferentes principios de funcionamiento, lo que hace imposible introducir requisitos de condiciones de medición unificados. En consecuencia, los usuarios deben determinar las condiciones de medición adecuadas que correspondan al objetivo de la evaluación. Los consejos para determinar las condiciones de medición se describen en “Aspectos esenciales de la evaluación de la rugosidad superficial mediante microscopía láser”.

1. De los elementos que se enumeran a continuación, seleccione las lentes objetivas apropiadas en función del elemento que se vaya a medir (rugosidad, ondulación o desnivel). Asegúrese de que el valor de la distancia de trabajo (W.D.) supere el espacio libre entre la muestra y la lente.2. Si hay varias lentes objetivas candidatas, haga una selección final. El tamaño del campo de medición debe ser cinco veces la escala de la estructura más gruesa de interés.

Qué es la rugosidad superficial

Las normas ISO exigen a menudo la medición en un área mucho mayor que un solo campo de visión de adquisición. El principio de adquisición sin escaneo de todo el campo de visión de los sistemas DHM®, combinado con los algoritmos de cosido, proporciona una topografía 3D rápida y robusta de grandes áreas, lo que permite aplicar las normas ISO.

El módulo integrado de medición de la rugosidad del software Koala calcula la rugosidad, la ondulación y los parámetros de acabado superficial estándar del perfil primario (Ra, Wq, Pp, etc.). También permite ajustar las frecuencias de corte a las especificidades de sus muestras.

DHM R-1000 Medición de la superficie de una oblea de cuarzo. Es necesario un objetivo de 40x con un NA de 0,75 para captar la luz reflejada por los lados de la pirámide de cristal. El uso de un objetivo de menor NA no permite realizar una medición en la parte empinada de las pirámides.

El DHM® es un método no destructivo para medir el interior de las paredes de los materiales transparentes. Este ejemplo de medición demuestra la medición de la rugosidad de la superficie interior de un tubo de vidrio con paredes de 2 mm de espesor.

Unidades de medición de la rugosidad de la superficie

La metrología de superficies es la medición de las características a pequeña escala de las superficies, y es una rama de la metrología. La forma primaria de la superficie, la fractalidad de la superficie y la rugosidad de la superficie son los parámetros más comúnmente asociados con este campo. Es importante para muchas disciplinas y se conoce sobre todo por el mecanizado de piezas y conjuntos de precisión que contienen superficies de contacto o que deben funcionar con altas presiones internas.

El acabado superficial puede medirse de dos maneras: con métodos de contacto y sin contacto. Los métodos de contacto consisten en arrastrar un palpador de medición por la superficie; estos instrumentos se denominan perfilómetros. Los métodos sin contacto incluyen: interferometría, holografía digital, microscopía confocal, variación de enfoque, luz estructurada, capacitancia eléctrica, microscopía electrónica, fotogrametría y perfilómetros sin contacto.

El método más habitual es utilizar un perfilómetro de aguja de diamante. El palpador se desplaza perpendicularmente a la superficie,[1] la sonda suele trazar una línea recta en una superficie plana o un arco circular alrededor de una superficie cilíndrica. La longitud de la trayectoria que traza se denomina longitud de medida. La longitud de onda del filtro de menor frecuencia que se utilizará para analizar los datos suele definirse como la longitud de muestreo. La mayoría de las normas recomiendan que la longitud de medición sea al menos siete veces mayor que la longitud de muestreo y, según el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, debe ser al menos dos veces mayor que la longitud de onda[cita requerida] de las características interesantes. La longitud de evaluación es la longitud de los datos que se utilizarán para el análisis. Normalmente se descarta una longitud de muestreo de cada extremo de la longitud de medición. Las mediciones en 3D pueden realizarse con un perfilómetro escaneando sobre un área 2D de la superficie.

Patricia Gómez

Bienvenid@, soy Patricia Gómez y te invito a leer mi blog de interés.