ACABADO SUPERFICIAL

INDICE

1. INTRODUCCIÓN2. SUPERFICIE3. ACABADO4. CARACTERÍSTICAS DE LAS SUPERFICIES5. TEXTURA DE LAS SUPERFICIES6. RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE7. NORMATIVIDAD8. MEDICIÓN DE LA RUGOSIDAD9. SÍMBOLOS PARA LA TEXTURA DE LA SUPERFICIE10. PROCESOS DE FABRICACIÓN11. MOLETEADO12. ALGUNAS APLICACIONES DE LOS ESTADOS SUPERFICIALES13. TIPOS DE ACABADOS SUPERFICIALES14. CONCLUSIÓN15. BIBLIOGRAFÍA

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INTRODUCCIÓN

Es evidente que hoy en día no solo basta con la concreción de las medidas de una pieza, sino que se necesita estudiar y normalizar los estados superficiales de la pieza mecanizada, sobre todo para poder establecer los ajustes y las tolerancias de la propia pieza, de ahí que surja la micro geometría que estudia los defectos de la superficie, rugosidades, ondulaciones, etc. producidas en los procesos de mecanizado de las piezas, las cuales perjudican la precisión y exactitud de las medidas, disminuye los ajustes y producen vibraciones en las máquinas.

Al principio había una mala clasificación porque se utilizaban palabras como basta, fina, alisada, para determinar un estado superficial. En 1940 se inició en USA un método que puede permitía relacionar los distintos grados de acabado con las necesidades del montaje y servicio que deben prestar las piezas en base a establecer una serie de requisitos, es decir, hay unas normas superficiales. Y obliga a que una vez determinado el acabado superficial se debe especificar el proceso de mecanizado concreto.

Por lo que atañe, la rugosidad y la ondulación (perjudicial) se produce por un perfil erróneo de la herramienta o por la falta de rigidez de la pieza o en su sujeción. También se debe indicar el grado de acabado superficial comparándolo con una muestra.

ACABADOS SUPERFICIAL

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Superficie Una superficie es aquello que tiene contacto como un barreno que al sujetarse con un objeto tal como una pieza

manufacturada. El diseñador especifica las dimensiones de la pieza, relacionando las distintas superficies una con la otra. Estas superficies nominales representan el contorno relacionado con la superficie de la pieza, y están definidas por las líneas en el plano de ingeniería. Las superficies nominales aparecen como líneas absolutamente rectas, círculos ideales, agujeros redondos, y otras aristas y superficies que son perfectas en su geometría. Las superficies reales de una pieza manufacturada están determinadas por el proceso utilizado para fabricarla. La variedad de procesos disponibles en la manufactura da como resultado variaciones amplias de las características de la superficie, y es importante para los ingenieros entender la tecnología de las superficies.

Las superficies tienen importancia tecnológica y comercial por varias razones, diferentes para distintas aplicaciones de los productos: 1) razones estéticas, las superficies que son tersas y sin marcas y manchas es más probable que causen una impresión favorable en el consumidor. 2) Las superficies afectan la seguridad. 3) La fricción y el uso dependen de las características de las superficies. 4) Las superficies afectan las propiedades mecánicas y físicas; por ejemplo, los defectos de las superficies pueden ser puntos de concentración de esfuerzos. 5) El ensamblaje de las piezas se ve afectado por sus superficies; por ejemplo, la resistencia de las juntas unidas con adhesivos se incrementa si las superficies tienen poca rugosidad. 6) Las superficies suaves constituyen contactos eléctricos mejores.

La tecnología de superficies tiene que ver con 1) la definición de las características de una superficie, 2) la textura de la superficie, 3) la integridad de la superficie, y 4) la relación entre los procesos de manufactura y las características de la superficie resultante.

Superficie real:Superficie que limita el cuerpo y lo separa del medio que lo separa. Superficie geométrica:Superficie ideal cuya forma está especificada por el dibujo y/o todo documento técnicoSuperficie de referencia. Superficie a partir de la cual se determinan los parámetros de rugosidad.Tiene la forma de la superficie geométrica. Se puede calcular por el método de mínimos cuadrados.Perfil real: es la intersección de la superficie real con un plano normal.

(Norma UNE 82-315 / 86)

Acabado Es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características

adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales.

Antiguamente, el acabado se comprendía solamente como un proceso secundario en un sentido literal, ya que en la mayoría de los casos sólo tenía que ver con la apariencia del objeto u artesanía en cuestión, idea que en muchos casos persiste y se incluye en la estética y cosmética del producto.

En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Estos requerimientos pueden ser:

Estética: el más obvio, que tiene un gran impacto sicológico en el usuario respecto a la calidad del producto. Liberación o introducción de esfuerzos mecánicos: las superficies manufacturadas pueden presentar esfuerzos

debido a procesos de arranque de viruta, en donde la superficie se encuentra deformada y endurecida por la deformación plástica a causa de las herramientas de corte, causando esfuerzos en la zona superficial que pueden reducir la resistencia o inclusive fragilizar el material. Los acabados con remoción de material pueden eliminar estos esfuerzos.

Eliminar puntos de iniciación de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga: una operación de acabado puede eliminar micro fisuras en la superficie.

Nivel de limpieza y esterilidad. Una superficie sin irregularidades es poco propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias.

Propiedades mecánicas de su superficie Protección contra la corrosión Rugosidad Tolerancias dimensionales de alta precisión.

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Características de las superficies Una vista microscópica de la superficie de una pieza revela sus irregularidades e imperfecciones. Los rasgos de una

superficie común se ilustran en la sección transversal magnificada de la superficie de una pieza metálica. Ver figura 1.1. Aunque aquí el análisis se concentra en las superficies metálicas, los comentarios vertidos aquí se aplican a las cerámicas y polímeros, con modificaciones debidas a las diferencias en la estructura de estos materiales. El cuerpo de la pieza, conocida como sustrato, tiene una estructura granular que depende del procesamiento previo del metal; por ejemplo, la estructura del sustrato del metal se ve afectada por su composición química, el proceso de fundición que se usó originalmente para el metal, y cualesquiera operaciones de deformación y tratamientos térmicos llevados a cabo sobre el material de fundición.

El exterior de la pieza es una superficie cuya topografía es todo menos recta y tersa.En la sección transversal magnificada, la superficie tiene rugosidad, ondulaciones y defectos. Aunque aquí no se

observan, también tiene un patrón o dirección que resulta del proceso mecánico que la produjo. Todos estos rasgos geométricos quedan incluidos en el término textura de la superficie.

Justo por debajo de la superficie se encuentra una capa de metal cuya estructura difiere de la del sus trato. Se denomina capa alterada, y es una manifestación de las acciones que se mencionaron al hablar de la superficie, durante la creación de ésta y etapas posteriores. Los procesos de manufactura involucran energía, por lo general en cantidades importantes, que opera sobre la pieza, contra su superficie. La capa alterada puede resultar del endurecimiento por trabajo (energía mecánica), calor (energía térmica), tratamiento químico, o incluso energía eléctrica. El metal de esta capa resulta afectado por 1ft aplicación de energía, y su micro estructura se altera en consecuencia. Esta capa alterada cae dentro del alcance de la integridad de la superficie, que tiene que ver con la definición, la especificación y el control de las capas de la superficie de un material (metales, los más comunes), en la manufactura y el desempeño posterior en el uso. El alcance de la integridad de la superficie por lo general se interpreta para incluir la textura de la superficie, así como la capa alterada ubicada bajo ella.

Además, la mayoría de las superficies metálicas están cubiertas por una capa de óxido, si se da el tiempo suficiente para que se forme después del procesamiento. El aluminio forma en su superficie una capa delgada, densa y dura de Al2O3 (que sirve para proteger al sustrato de la corrosión), y el fierro forma óxidos de varias composiciones químicas sobre su superficie (el óxido, que virtualmente no da ninguna protección). También es probable que en la superficie de la pieza haya humedad, mugre, aceite, gases adsorbidos, y otros contaminantes. .

fig. 1.1 Sección transversal de una superficie metálica común.

Textura de las superficies

La textura de la superficie consiste en las desviaciones repetitivas o aleatorias de la superficie nominal de un objeto; la definen cuatro características: rugosidad, ondulación, orientación y defectos o fallas, como se observa en la figura 1.2

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fig. 1.2 Rasgos de la textura de una superficie.

La rugosidad se refiere a las desviaciones pequeñas, espaciadas finamente, de la superficie nominal y que están determinadas por las características del material y el proceso que formó la superficie.

La ondulación se define como las desviaciones de espaciamiento mucho mayor; ocurren debido a la deflexión del trabajo, vibraciones, tratamiento térmicas, y factores similares. La rugosidad está sobre impuesta a la ondulación.

La orientación es la dirección predominante o patrón de la textura de la superficie. Está determinada por el método de manufactura utilizado para crear a la superficie, por lo general a partir de la acción de una herramienta de corte. En la figura 1.3 se ilustran la mayoría de las orientaciones posibles que pu.ede haber en una superficie, junto con el símbolo que utiliza el diseñador para especificarlas.

Fig. 1.3 Orientaciones posibles de una superficie.

Los defectos son irregularidades que ocurren en forma ocasional en la superficie; incluyen: grietas, ralladuras, inclusiones y otros defectos similares. Aunque algunos de los defectos se relacionan con la textura de la superficie también afectan su integridad.

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Rugosidad de la Superficie La rugosidad de una superficie es una característica mensurable, con base en las desviaciones de la rugosidad según

se definió antes. El acabado de la superficie es un término más subjetivo que denota la suavidad y calidad general de una superficie. En el habla popular, es frecuente utilizar el acabado superficial o de la superficie como sinónimo de su rugosidad.

La calidad de la rugosidad superficial se maneja por las siguientes normas:UNE 82301:1986 Rugosidad superficial. Parámetros, sus valores y las reglas generales para la determinación de las

especificaciones (ISO 468: 1982),UNE-EN ISO 4287:1998 Especificación geométrica de productos (GPS). Calidad superficial: Método del perfil.

Términos, definiciones y parámetros del estado superficial (ISO 4287:1997), y UNE 1037:1983. Indicaciones de los estados superficiales en los dibujos (ISO 1302: 1978) La medida que se emplea más comúnmente para la textura de una superficie, es su rugosidad. Respecto a la figura

1.4, la rugosidad de la superficie se define como el promedio de las desviaciones verticales a partir de la superficie nominal, en una longitud especificada de la superficie. Por lo general se utiliza un promedio aritmético (AA), con base en los valores absolutos de las desviaciones, y este valor de la rugosidad se conoce con el nombre de rugosidad promedio.

Fig. 1.4 Desviaciones de la superficie nominal.

En forma de ecuación es

Donde R =media aritmética de la rugosidad, m (in); y es la desviación vertical a partir de la superficie nominal (convertida a valor absoluto), m (in); y Lm es la distancia especificada en la que se miden las desviaciones de la superficie. Quizá sea más fácil de entender una aproximación de la ecuación (5.1), dada por

Donde Ra tiene el mismo significado que antes; yi son las desviaciones verticales convertidas a valor absoluto e identificadas por el subíndice i, m (in) y n es el número de desviaciones incluidas en Lm. Se ha dicho que las unidades en estas ecuaciones son m (in). Éstas son las unidades de uso más común para expresar la rugosidad de una superficie.

Hoy día, el AA es el método de promedios que se emplea más para expresar la rugosidad de una superficie. Una alternativa, que en ocasiones se utiliza en Estados Unidos, es el promedio según la raíz media cuadrática (RMS), que es la raíz cuadrada de la media de las desviaciones elevadas al cuadrado sobre la longitud de medición. Los valores RMS de la rugosidad de la superficie casi siempre serán mayores que los AA, debido a que las desviaciones grandes pesan más en los cálculos del valor RMS.

La rugosidad de la superficie tiene la misma clase de deficiencias que cualquier medida que se use para evaluar un atributo físico complejo. Por ejemplo, falla para tomar en cuenta las orientaciones del patrón superficial; así, la rugosidad de la superficie varía en forma significativa, en función de la dirección en que se mida.

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Otra deficiencia es que la ondulación queda incluida en el cálculo de Ra. Para evitar este problema se emplea un parámetro denominado longitud de corte, que se usa como un filtro que separa la ondulación de una superficie medida de las desviaciones de la rugosidad. En realidad, la longitud de corte es una distancia muestral a lo largo de la superficie. Una distancia muestral más corta que el ancho de la ondulación eliminará las desviaciones verticales asociadas con ésta y sólo incluirá aquellas que se relacionan con la rugosidad. En la práctica, la longitud de corte más común es 0.8 mm (0.030 in). La longitud de medición Lm, se establece normalmente como de cinco veces la longitud de corte.

Las limitaciones de la rugosidad de la superficie han motivado la creación de medidas adicionales que describan en forma más completa la topografía de una superficie dada. Estas mediciones incluyen salidas gráficas tridimensionales de la superficie, como se describe en la referencia.

Normatividad. Norma iso 1302 78 equivalente norma une 1037 83. Estados de superficie cuando se exija un determinado proceso de

fabricación para la obtención de la superficie, debe indicarse sobre un trazo horizontal situado a continuación del trazo más largo del símbolo básico, como se muestra en la siguiente figura.

Cuando sea necesario indicar el estado de la superficie antes o después del tratamiento se hará como se muestra en la siguiente figura.

Si es necesario indicar la dirección de las huellas producidas por las herramientas, se consignarán a continuación de los símbolos de mecanizado con los símbolos indicados en la siguiente tabla:

Símbolo Interpretación Dibujo

┴Huellas perpendiculares al plano de

proyección de la vista sobre la cual se aplica el símbolo.

XHuellas que se cruzan en dos direcciones

oblicuas respecto al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

M Huellas sin orientación definida. Multidireccionales.

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CHuellas de forma aproximadamente circular

respecto al centro de la superficie o a donde se aplica el símbolo.

RHuellas de dirección aproximadamente radial

respecto al centro de la superficie a la que se aplica el símbolo.

Medición de la Rugosidad

COMPARADORES VISOTÁCTILES

Fig. 1.5

Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparación visual y táctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricación.

RUGOSÍMETRO DE PALPADOR MECÁNICO

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Fig. 1.6

Instrumento para la medida de la calidad superficial basado en la amplificación eléctrica de la señal generada por un palpador que traduce las irregularidades del perfil de la sección de la pieza.

Fig. 1.7 Rugosímetro

Símbolos para la textura de la superficieLos diseñadores especifican la textura de la superficie en un plano de ingeniería, por medio de símbolos como los que

se ven en la figura 1.8, 1.9, 1.10 y 1.11. El símbolo que designa los parámetros de la textura de una superficie es una marca de revisión (se parece al símbolo de la raíz cuadrada), con acotaciones para la rugosidad promedio, ondulación, corte, orientaciones y espaciamiento máximo de la rugosidad. Los símbolos para las orientaciones están tomados de la figura 1.3.

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Fig. 1.8 Símbolos para la textura de la superficie en los planos de ingeniería: a) el símbolo, y b) símbolo con leyendas de identificación. Los valores de R, están dados en micropulgadas; las unidades para otras mediciones se dan en pulgadas. Los diseñadores no siempre especifican todos los parámetros en los planos de ingeniería.

Fig. 1.9 símbolos sin indicaciones.

Fig. 1.10 Símbolos con indicación del criterio principal de la rugosidad, (Ra).

Fig. 1.11 Símbolos con indicaciones complementarias. (Estados Superficiales. Universidad de Castilla-la Mancha)

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Indicaciones en los dibujos Los símbolos y las indicaciones deben orientarse de tal forma que se puedan leer desde la base o desde la derecha del

dibujo. Si no pudiera colocarse de esta forma y el símbolo no llevara ninguna indicación, salvo la rugosidad, puede representarse en cualquier posición, excepto la indicación de la rugosidad que debe tener la orientación correcta (ver figura 1.12).

Fig. 1.12

Si el estado superficial fuera igual para todas las superficies debe indicarse con una nota cerca del dibujo y del cajetín a continuación de la marca de la pieza como se muestra en la figura 1.13.

Fig. 1.13Clases de Rugosidad

Tabla 1.10.1

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Comparadores visotáctiles

• Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparación visual y táctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricación.

Rugosímetro de palpador mecánico.

Instrumento para la medida de la calidad superficial basado en la amplificación eléctrica de la señal generada por un palpador que traduce las irregularidades del perfil de la sección de la pieza.

• Sus elementos principales son el palpador, el mecanismo de soporte y arrastre de éste, el amplificador electrónico, un calculador y un registrador

Rugosímetro: Palpador inductivo.

• El desplazamiento de la aguja al describir las irregularidades del perfil modifica la longitud del entrehierro del circuito magnético, y con ello el flujo de campo magnético que lo atraviesa, generando una señal eléctrica.

RUGOSÍMETRO: PALPADOR CAPACITIVO

• El desplazamiento vertical del palpador aproxima las dos láminas de un condensador, modificando su capacidad y con ella la señal eléctrica.

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Rugosímetro: Palpadorpiezoeléctrico.

• El desplazamiento de la aguja del palpador deforma elásticamente un material piezoeléctrico, que responde a dicha deformación generando una señal eléctrica.

LABORATORIO DE ACABADO SUPERFICIAL

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BRILLÓMETRO PARA DETERMINAR BRILLO SUPERFICIAL.

RUGOSÍMETRO PARA MEDIR RUGOSIDAD

Simbología.La indicación básica del estado superficial de una pieza se consigna mediante dos trazos desiguales inclinados unos

60¼ respecto a la línea que representa la superficie. A partir de este símbolo base, y mediante la adición de símbolos complementarios, se puede indicar si la conformación de la superficie se va a realizar con o sin arranque de viruta.

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Cuando se especifica un solo valor, éste se refiere al máximo valor permitido de rugosidad superficial. Si fuera necesario establecer criterios de valor máximo y mínimo para la rugosidad, deben indicarse como en la figura situando el valor máximo encima del mínimo.

Ejemplo:

El significado de cada número y símbolo es el siguiente:1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en μm.2 es el valor de la altura de la ondulación (no necesario).= es la orientación de la rugosidad (en este caso paralela a la línea).0, 13 es el paso de la rugosidad en μm (no necesario) 6 es el valor del paso de la ondulación en mm (no necesario).

Cuando se exija un determinado proceso de fabricación para la obtención de la superficie, debe indicarse sobre un trazo horizontal situado a continuación del trazo más largo del símbolo básico. También sobre dicho trazo horizontal deberán reflejarse los recubrimientos o tratamientos superficiales necesarios para el acabado de la superficie.

Salvo que se indique lo contrario, el valor de la rugosidad se refiere a la superficie después del tratamiento o del recubrimiento.

Cuando sea necesario indicar el estado de la superficie antes o después del tratamiento se hará como en la figura.

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Si es necesario indicar la dirección de las huellas producidas por las herramientas, se colocarán a continuación de los símbolos de mecanizado los indicados en la tabla. De acuerdo a la orientación de las huellas, la norma UNE, las clasifica según los siguientes grupos:

Símbolo Interpretación

=Huellas paralelas al plano de

proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

Huellas perpendiculares al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

X

Huellas que se cruzan en dos direcciones oblicuas respecto al plano de proyección de la vista sobre la que se aplica el símbolo.

M Huellas sin orientación definida. Multidireccionales

CHuellas de forma aproximadamente

circular respecto al centro de la superficie a la que se aplica el símbolo

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R

Huellas de dirección aproximadamente radial respecto al centro de la superficie a la que se aplica el símbolo

 

Cuando se necesite indicar el valor de la sobremedida para mecanizado, se debe situar a la izquierda del símbolo correspondiente.Este valor debe darse en el sistema de unidades adoptado para la acotación del dibujo (normalmente mm).

Si se tuviera que indicar la longitud básica, ésta debe colocarse debajo del trazo horizontal

En resumen, un símbolo de mecanizado puede llevar las indicaciones siguientes:

a=Valor de la rugosidad en micrómetros b=Proceso de fabricación o tratamiento c=Longitud básica d=Dirección de las estrías de mecanizado e=Sobremedida para mecanizado f=Otros valores de rugosidad entre paréntesis.  

 

Procesos de fabricación Procesos para mecanizado del materialLa fabricación de piezas mediante arranque de viruta o material se consigue a partir del mecanizado de su superficie,

lo que puede realizarse por varios procedimientos, entre ellos:A) Fresado.Arranque de viruta mediante la acción de una herramienta con dientes de filos cortantes, denominada fresa, que gira

alrededor de su eje, pudiendo actual tangencial o frontalmente respecto a la superficie mecanizada (Figura 1.14).

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Fig. 1.14 Fresado tangencial y frontal. Fuente: Hidalgo de Caviedes, 1975.

B) Torneado.Se denomina así al procedimiento de fabricación para el que se emplea la máquina–herramienta considerada como

fundamental, el torno. Con ella se pueden realizar múltiples operaciones, aunque la más importante es el torneado o fabricación de piezas de revolución (Figura 1.15).

Fig. 1.15 Esquema de un torno. Fuente: Hidalgo de Caviedes, 1975. C) Taladrado.Consiste en la perforación de una pieza, parcial (taladro ciego) o totalmente (taladro pasante), mediante una

herramienta llamada broca. La broca gira alrededor de su eje de revolución a la vez que se desplaza en la dirección del mismo.

D) Aserrado.Procedimiento de fabricación que consta de una herramienta de acero denominada sierra, dotada de un movimiento

alternativo longitudinal, con la cual se consigue cortar chapas y planchas. También se puede realizar este tipo de cortes con un soplete oxiacetilénico.

Por otra parte, los procedimientos de fabricación sin arranque de viruta tienen la particularidad de que moldean o forjan el material sin arrancar parte del mismo. Entre estos procedimientos de fabricación podemos destacar:

A) Fundición.Consiste en rellenar un molde o modelo negativo de la pieza a fabricar con metal fundido. Una vez enfriado el metal

se procede al desmoldeo para obtener la pieza deseada. Según el tipo de molde utilizado diferenciamos el moldeo en arena, moldeo en molde metálico o coquilla (fundición mediante inyección de metal fundido a presiones de 25–50 atmósferas), y moldeo a la cera o resina perdida.

B) Forja.Consiste en la conformación de la pieza mediante golpes o prensado, calentándola previamente para facilitar la

operación. Dentro de la forja podemos diferenciar:— Forja manual o libre. Conformación de la pieza a través de mazo y yunque.

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— Forja en estampa. Consiste en utilizar una prensa que consta de estampa y contra estampa. La estampa o matriz, que actúa como yunque, contiene el vaciado correspondiente a la forma de la pieza, mientras la contra estampa o martillete, que actúa como mazo, golpea la estampa, prensando el material previamente calentado para mejorar su fluidez, de forma que éste rellena el vaciado de la matriz.

Fig. 1.16 Esquema de máquina laminadora. Fuente: Hidalgo de Caviedes, 1975.

C) Laminado.Se emplea en la obtención de perfiles laminados de gran longitud en relación a su sección transversal.Por ejemplo, es muy utilizado en la fabricación de perfiles resistentes de construcciones agroindustriales metálicas

(perfiles IPN, UPN, etc.). La laminadora es una máquina que consta de dos árboles horizontales y paralelos en los que se acoplan sendos cilindros simétricos que dejan una zona libre con la forma requerida por el perfil. Generalmente el proceso precisa de varias pasadas por diferentes trenes de laminado, de forma que se logre una transición gradual de la pieza en basto al perfil de diseño.

D) Extrusionado.Operación consistente en obligar a pasar por un orificio de forma predeterminada a un material o metal en estado

fluido.La indicación en los dibujos técnicos de la rugosidad superficial de diseño se lleva a cabo mediante la asignación del

valor numérico de máxima rugosidad tolerada (Figura 9.8). Si no se disponen unidades se supone que dicho valor se expresa en micrómetros.

Procesos de fabricación especiales

En algunas ocasiones es necesario especificar algunas características o exigencias adicionales para la ejecución de una determinada superficie. Estas características deben consignarse sobre un trazo horizontal dispuesto a partir del trazo más largo del símbolo básico

a) Procesos de fabricación o acabado superficial especiales. Rectificado. Operación cuyo objetivo es conseguir un excelente acabado superficial. Aunque puede realizarse

con fresa o torno, el mejor grado de calidad se consigue con la herramienta denominada muela, constituida por granos de material abrasivo cementados con una substancia cerámica.

Bruñido. Su objeto es obtener una superficie con una rugosidad muy pequeña. Generalmente se emplea en el acabado de piezas de precisión, realizando el afinado mediante una muela recubierta de piel.

Rasqueteado. Es una operación realizada de forma manual con una herramienta llamada rasquete, que sirve para alisar y mejorar la calidad de dos superficies funcionales que van a estar en contacto.

Moleteado. Operación consistente en tallar sobre una parte de una pieza una serie de estrías que la hacen más rugosa. Se usa para asegurar el agarre del mango o empuñadura de una pieza o herramienta.

El moleteado se consigue con una herramienta denominada moleta, de material más duro que la pieza a grabar, que se presiona sobre la zona a moletear. La forma del moleteado puede ser recta (paralela a las generatrices del cilindro; figura 1.17), oblicua (líneas helicoidales) o cruzada (líneas helicoidales de paso contrario; figura 1.17).

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Fig. 1.17. Aplicación de moleteados cruzados y rectos. Fuente: Hidalgo de Caviedes, 1975.

Limado. Rebaje de una superficie practicado con una herramienta llamada lima. Escariado. Operación realizada con un escariador cuyo objetivo es la mejora de la calidad superficial de

taladros cilíndricos.b) Tratamientos térmicos.Son operaciones de acabado superficial cuyo objetivo primordial es generalmente aumentar la dureza del material y

resistencia al desgaste, facilitar su mecanizado y/o conferirle algunas propiedades específicas. Templado. Fuerte calentamiento de una pieza de acero, seguido de un enfriamiento. La temperatura alcanzada

y la rapidez del enfriamiento dependen de la calidad del acero y de la dureza perseguida. Revenido. Tratamiento térmico posterior al templado que intenta limitar la presencia de grietas debidas al

enfriamiento rápido. Suele dar una mayor tenacidad al acero. Las operaciones de templado y revenido son práctica habitual en la fabricación de herramientas de acero.

Recocido. Consiste en elevar la temperatura del hierro o del acero para continuar con un enfriamiento lento. Facilita el posterior mecanizado de la pieza.

Cementado. Operación compleja basada en un tratamiento térmico del hierro o del acero para añadirle alguna substancia que mejore básicamente su dureza. Un ejemplo podría ser la aplicación de un cemento carburante.

c) Recubrimientos o revestimientos.Se emplean para proteger al material de la pieza de agentes externos agresivos, mejorando su resistencia al desgaste y

corrosión. También pueden tener como objetivo la capacitación de la pieza para ciertas funciones específicas, por ejemplo la de aislamiento eléctrico. Según el material con el que se recubra la superficie podemos hablar de niquelado (Ni), cromado (Cr), estañado (Sn), etc. En estos casos la operación de revestimiento consiste en un galvanizado mediante baño electrolítico. El esmaltado, cuyo objetivo fundamental es la protección y mejora de la estética de una pieza, se consigue mediante la aplicación de una capa de esmalte y su posterior vitrificación en horno.

MoleteadoEl moleteado es una operación de realizar sobre la superficie exterior unas estrías que impidan el deslizamiento, se

realiza sin arranque de viruta con la ayuda de unos rodillos, llamados moletas, aplicadas tangencialmente a gran presión.

La norma DIN 82 especifica diferentes formas de moleteado, en función de la disposición del relieve y a la dirección de las estrías del moleteado. Cada una de estas formas, con sus variantes respectivas, recibe un símbolo literal (ver figura 1.18).

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Fig. 1.18

La indicación de un moleteado se indica con el signo general de acabado superficial, añadiendo la especificación de sus características sobre un trazo horizontal, la cuál incluirá: forma, paso, ángulo y norma.

Los moleteados se representan utilizando el patrón de sombreado correspondiente con línea continua de trazo fino. Si la superficie moleteada se refiere a una parte limitada de la pieza, ésta deberá acotarse.

Diámetro nominal es el indicado en el plano y corresponde con la dimensión resultante después de realizar el moleteado.

El paso es la distancia entre los vértices de dos relieves consecutivos. Los pasos normalizados son: 0.5-0.6-0.8-1-1.2-1.6 mm.

Angulo del perfil es el ángulo que forman los flancos de un relieve. Los valores normalizados son 90° y 105°

Fig. 1.19

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Algunas aplicaciones de los estados superficiales

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TIPOS DE ACABADOS SUPERFICIALESDesbaste con abrasivos.Los abrasivos son empleados en forma de granos y aglomerados. Dentro de los naturales están el diamante, corindón,

caolín, cuarzo (arena o vidrio) y entre los artificiales están el electro-corindón, limallas de acero, carburo de silicio, etc.Partículas abrasivas.

Dependiendo del acabado deseado se utilizan materiales más o menos duros lo cual es propiedad de cada material abrasivo así como la granulometría a emplear. Para el desbaste se emplean abrasivos de gran dureza y alta granulometría. Sin embargo, para el bruñido o abrillantado se emplean granos menos duros y bien pequeños impregnados en trapos, paños y fieltros.

Una secuencia de Figuras nos permite ver bajo qué forma industrial se nos presentan los abrasivos y herramientas para el desbaste, pulido y bruñido.

Cepillos para desbaste

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Distintos tipos de abrasivos para pulido integrados en papel

Sand-blasting.Pasemos a mencionar ahora otros procesos físicos como el arenado y el satinado. La figura nos muestra los equipos

para el clásico proceso de sand-blasting, el cual consiste en hacer incidir un chorro de arena a gran velocidad sobre una superficie generalmente metálica con el fin de eliminar grandes irregularidades de la superficie o costras de óxido y pequeños animales muy típicos de las grandes embarcaciones. Lo peculiar de este acabado superficial es que no se alcanza brillo sobre la superficie.

Maquina para sand-blasting (arenado) de piezas pequeñas

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Arenado de un barco de gran calado.

Lapeado.En el lapeado, el abrasivo se aplica en una suspensión sobre una superficie dura. Las partículas no pueden ser

presionadas contra dicha superficie, dejándolas fijadas a la misma, por lo que ruedan y se mueven libremente en todas las direcciones. Las partículas de abrasivo arrancan pequeñas partículas de la superficie de la muestra, provocando en ella deformaciones profundas.Ello es debido a que la partícula de abrasivo, que goza de libertad de un movimiento, no es capaz de extraer una autentica “viruta” de la superficie de la muestra.Por dicha razón, la velocidad de eliminación de material (la cantidad de material que es eliminado en un determinado periodo de tiempo) es muy baja durante el lapeado, lo que hace que los tiempos de preparación sean muy largos.En el caso de los materiales blandos, las partículas de abrasivos a menudo son introducidas a presión en la superficie de la muestra, en la que quedan firmemente incrustadas.Tanto las deformaciones profundas como los gránulos incrustados son defectos extremadamente poco deseables en la preparación de muestras materialográficas.Por las razones expuestas anteriormente, el lapeado solo se utiliza para la preparación de materiales quebradizos muy duros, como los materiales cerámicos y las muestras mineralogicas.

Proceso de lapeado.Tres posiciones de una superficie de abrasivo, pasando sobre la superficie de la muestra, rodando.

Posición 1: La partícula empieza a introducirse en la superficie de la muestra. Posición 2: La partícula rueda y extrae un fragmento del material de la muestra por percusión. Debido al “efecto de martilleo” se producen deformaciones importantes en el material de la muestra.Posición 3: La partícula sigue rodando sin tocar ya la superficie de la muestra. Cuando la partícula vuelve a pasar de nuevo sobre la muestra, es extraído un nuevo fragmento, mas pequeño o mas grande, en función de la forma de la partícula.

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Esmerilado.El esmerilado consiste en la eliminación del material, mediante la utilización de partículas de abrasivos fijas, que extraen virutas del material de la muestra. El proceso de extracción de virutas con una grano de abrasivo de aristas vivas provoca el menor grado de deformación de la muestra, proporcionando simultáneamente la tasa mas alta de eliminación de material. El pulido utiliza básicamente el mismo mecanismo que el esmerilado.

Pulido.El pulido, como proceso, se ha descrito ya anteriormente junto con el esmerilado. El pulido incluye los últimos pasos

del proceso de preparación. Utilizando de forma sucesiva tamaños de grano cada vez más pequeños y paños cada vez mas elásticos, el pulido permite eliminar todas las deformaciones y rayas provocadas por el esmerilado fino. El riesgo del pulido radica en la aparición de relieves y en el redondeo de los bordes, como consecuencia de la elasticidad de los paños. Dichos inconvenientes se reducen utilizando unos tiempos de pulido tan cortos como sea posible

Desbarbado.Las rebabas o barbas son montículos delgados que se forman en los bordes de una pieza debido al maquinado, al

cizallado de láminas y en el recorte de forjas y piezas fundidas.Entre sus efectos perjudiciales están: interferir con el ensamble de las partes, ocasionar atascamientos de las mismas,

desalineamientos, y cortocircuitos en componentes eléctricos, además, pueden reducir la vida a la fatiga de los componentes.

En forma tradicional, éstas se han quitado siempre manualmente, lo cual puede ocupar hasta un 10% del costo de la pieza. En general, la economía del desbarbado depende de del grado de desbarbado requerido, la complejidad de la parte y el lugar de las barbas, así como de la cantidad de las partes.

Abrillantado.Es muy parecido al pulido, sólo que se realiza con partículas muy finas sobre discos suaves de tela o piel. El abrasivo

se suministra externamente con un lápiz de compuesto abrasivo.

Rectificado.El rectificado es un proceso de remoción de virutas que utiliza un grano abrasivo individual como herramienta de

corte. Las principales diferencias entre las acciones de grano y de herramienta de una punta son las siguientes:1. Los granos abrasivos individuales tienen formas irregulares y están a distancias aleatorias en la periferia de la

piedra.2. El ángulo promedio de ataque de los granos es muy negativo, como por ejemplo – 60º o menos, lo que hace que las

virutas del material sufran una deformación mayor que en los otros procesos de corte.3. Las posiciones radiales de los granos varían.4. Las velocidades de corte son, en general, muy altas, del orden de 30 m/s.

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Maquina rectificadora

Electro pulido.El electro pulido es un tratamiento superficial mediante el cual el metal a ser pulido actúa como ánodo en una celda

electrolítica, disolviéndose. Con la aplicación de corriente, se forma un film polarizado en la superficie metálica bajo tratamiento, permitiendo a los iones metálicos difundir a través de dicho film. Las micro y macro proyecciones, o puntos altos de la superficie rugosa, lo mismo que zonas con rebabas, son áreas de mayor densidad de corriente que el resto de la superficie, y se disuelven a mayor velocidad, dando lugar a una superficie más lisa, nivelada y/o rebabada. Simultáneamente, y bajo condiciones controladas de intensidad de corriente y temperatura, tiene lugar un abrillantamiento de la superficie.

En aleaciones, como el acero inoxidable, se tiene además la ventaja adicional que, al ser el hierro un metal que se disuelve fácilmente, se incrementa el contenido de cromo y níquel en la superficie, aumentando así la resistencia a la corrosión.

En una escala macroscópica, el contorno de una superficie maquinada se puede considerar como una serie de picos y valles. La profundidad de los mismos y la distancia entre los picos dependen de los métodos utilizados para producir la superficie.

En una escala microscópica, la superficie es aún más compleja, con pequeñas irregularidades sobrepuestas a los picos y valles.

Con el fin de producir una superficie verdaderamente lisa, ambos tipos de irregularidades (macroscópicas y microscópicas) deben ser eliminadas.

Así, las funciones de un proceso de pulido ideal se pueden distinguir como:a) Alisado: eliminación de las irregularidades a gran escala (tamaño superior a 1 micrón).- b) Abrillantado: remoción de pequeñas irregularidades de un tamaño inferior a centésimas de micrón.-

Galvanizado.La galvanización en caliente es un proceso mediante el que se obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro o acero,

por inmersión en un baño de zinc fundido, a una temperatura aproximada de 450º C. A esta operación se la conoce también como galvanización por inmersión o galvanización al fuego. El proceso de galvanizado tiene como principal objetivo evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la contaminación ambiental pueden ocasionar sobre el hierro.

Moleteado.Moleteado de una superficie es la terminación que se le da a la misma para facilitar el agarre.Puede realizarse por deformación, extrusión o por corte, este último de mayor profundidad y mejor acabado.

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Anodizado.El proceso de anodizado consiste en obtener de manera artificial películas de oxido de mucho mas espesor y  con

mejores características de protección que las capas naturales, estas se obtienen mediante procesos químicos y electrolíticos. Artificialmente se pueden obtener películas en las que el espesor es de 25/30 micrones en el tratamiento de protección o decoración y de casi 100 micrones con el procedimiento de endurecimiento superficial (Anodizado Duro).

Podemos decir que el proceso de anodizado consiste en formar artificialmente una capa de oxido de aluminio en la superficie del metal, este procedimiento llevado a cabo en un medio sulfúrico produce la oxidación del material desde la superficie hacia el interior, como dijimos anteriormente el material que produce la oxidación, es oxido de aluminio, muy característico por su excelente resistencia a los agentes químicos, dureza, baja conductividad eléctrica y estructura molecular porosa, esta ultima junto con las anteriores, es la que nos permite darle una excelente terminación, características que la hacen adecuada y valiosa a la hora de elegir un medio de protección para este elemento.

Tabla de acabado superficial de acuerdo al material y tipo de acabado.

Conclusión

El conocer los estados superficiales y su normatividad nos permite crear piezas bajo norma que podrán desempeñar un buen funcionamiento, ya que como estas piezas por lo general van acopladas a otras y la mayoría de las veces están en constantes esfuerzos, cualquier deformidad o error en su creación provocará una falla en el sistema al que se acopló.

Es por eso que es muy importante tener información sobre los acabados superficiales y la normatividad de la misma.

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