Instituto Nacional de Tecnología Industrial Centro de Desarrollo e Investigación en Física y Metrología

Procedimiento específico: PEM08D USO BÁSICO DEL RUGOSÍMETRO FEDERAL 5000 SURFANALYZER Revisión: Noviembre 2014 Este documento se ha elaborado con recursos del Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Sólo se permite su reproducción sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente.

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PEM08D Lista de enmiendas: Noviembre 2014

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PEM08D Índice: Noviembre 2014

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NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN

Página titular Noviembre 2014

Lista de enmiendas Noviembre 2014

Índice Noviembre 2014

USO BÁSICO DEL RUGOSÍMETRO FEDERAL 5000 SURFANALYZER Noviembre 2014

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1. Objetivo Establecer y mantener una metodología para el uso básico del rugosímetro FEDERAL 5000

SurfAnalyzer

2. Alcance Calibración de patrones de rugosidad y piezas producto con el rugosímetro FEDERAL 5000 SurfAnaly-zer. Este procedimiento específico no suplanta al Manual del rugosímetro SurfAnalyzer 5000, de Federal, version 4.7, 1996. Ante cualquier necesidad de mayor información consultar siempre el manual mencionado.

3. Definiciones y abreviaturas

No requiere.

4. Referencias

1) Manual de la Calidad de INTI-Física y Metrología.

2) Plan de la Calidad Mecánica

3) Manual del rugosímetro SurfAnalyzer 5000, de Federal, version 4.7, 1996

5. Responsabilidades

5.1. Coordinador de la UT Mecánica: revisar el informe generado y los resultados finales expuestos en el mismo. 5.2. Jefe de laboratorio: supervisar la realización de la calibración, verificar que se cumplan los pro-cedimientos y revisar los resultados preliminares. 5.3. Personal del laboratorio: Realizar la calibración aplicando el presente procedimiento, procesar los datos correspondientes y emitir el certificado.

6. Descripción del equipo Rugosímetro: Rugosímetro Federal 5000 SurfAnalyzer, con unidad de recorrido 100mm, identificado como Model EAS 1200, S/N M-418 C97. La descripción de equipo se detalla en su manual (4.[5], Capítu-los 1 y 3). A continuación se muestran dos croquis que permiten visualizar algunos de sus componen-tes:

1: Montura del brazo del palpador 2: Mecanismo de bloqueo del ajuste fino 3: Perillas de ajuste mecánico de la longitud de recorrido 4: (oculto en esta vista) Ficha de co-nexión a la PC 5: Perilla de recorrido manual 6: Perilla de ajuste de inclinación, pa-ra alineación de piezas a medir 7: Ajuste fino (mecánico) de la altura del palpador

Figura 1. Vista lateral del rugosímetro.

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1: Ajuste fino (mecánico) de la altura del palpador 2: Perillas de sujeción del brazo porta-palpador 3: Cobertor de protección del palpador 4: Palpador 5: Tornillo para ajustar la altura del cobertor de

. protección 6: Tornillo de contención del cobertor de protección 7: Contención del brazo El equipo posee dos brazos porta-palpadores intercambiables, uno de ellos para efectuar mediciones con patín y otro sin patín (ver 4. [5]). Las calibraciones de patrones de rugosidad se realizan en modo “sin patín”. Palpadores: Las calibraciones de patrones de rugosidad y medición de piezas producto se realizan con alguno de los siguientes palpadores, que acompañan al equipo.

Palpador Radio aproximado

Colores identificatorios Aplicación

EPT-1063 2μm Trazos azul y naranja Patrones y uso general

EPT-1049 2,5μm Trazos blanco y amarillo Patrones y uso general

EPT-1051 5μm Trazos marrón y verde Patrones y uso general

EPT-1039 10μm Trazos naranja y blanco Patrones y uso general

EPT-1040 10μm Trazos amarillo y negro Palpador tipo cincel perpendicular a la dirección de palpado, para bordes afilados

EPT-1041 10 µm Trazos amarillo y marrón Palpador para ranuras de hasta 12,7 mm

EPT-1043 10 µm Trazos amarillo y naranja Palpador tipo cincel paralelo a la dirección de palpado, para ejes afilados o sellos de labio,

EPT-1044 10 µm y ángulo de 55° Trazos amarillo y amarillo Palpador de cabeza pequeña, para penetrar en profundidades de hasta 17,5 mm

EPT-1045 10 µm y ángulo de 55° trazos amarillo y verde

palpador con forma de codo, con inclinación de 30° en su brazo, para medir superficies obstruidas por labios, crestas o pestañas

Figura 2. Vista frontal del rugosímetro.

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El palpador tiene tres contactos magnéticos, con los cuales se ensambla en su brazo, tal como se ob-serva en la figura 3. Al ensamblarse, la punta de palpado debe quedar suelta, cayendo sobre su propio peso. De esta manera se garantiza que el rugosímetro no ejerza ninguna fuerza sobre la superficie a medir, más que el propio peso del palpador. El palpador debe quedar con una ligera inclinación.

Figura 3. Palpador y brazo porta palpador.

Rangos de amplificación: El rugosímetro cuenta con tres rangos de amplificación:

± 12,5 µm, ± 50 µm y ± 500 µm

Nota: El rango de mayor alcance (menor amplificación), de ± 500 µm, sólo deberá utilizarse para ali-neación de placas o piezas, nunca para medir, dado que en este rango no es posible establecer la tra-zabilidad de las mediciones.

Patrones de rugosidad: El equipo está acompañado por un patrón de ranura tipo A1 según ISO 5436 (4. [4]) , de altura nominal 5,74 µm, y por un patrón de rugosidad tipo B2, según la misma norma, de valores nominales

Ra =3,031 µm Rz = 9,882 µm

Rmax = 10,01 µm Mesa de posicionamiento xy: Se utiliza para posicionar las placas patrones en los distintos sectores de medición. Software y hardware: Compuesto por una unidad de adquisición y procesamiento de datos (PC con monitor táctil)

7. Instrucciones de uso

7.1. Operaciones preliminares • Encender la computadora y colocar la clave SURF cuando el sistema operativo lo requiera.

• Colocar el palpador que se va a utilizar en su posición (ver figura 2 y 3).

• Alinear visualmente el patrón o pieza producto sobre la mesa de posicionamiento.

Contactos magnéticos

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7.2. Carga o guardado del archivo a utilizar: primeramente se debe cargar un archivo existente o gra-bar uno nuevo.

7.3. Borrado de valores anteriores: deben borrarse los valores cargados en la medición anterior si-guiendo la ruta:

En la figura se muestra la pantalla “Stats Setup” desde la cual se realiza esta operación seleccionando alternadamente con las flechas y presionando la tecla “Clear” para borrar cada valor individualmente.

SETUP Load/Save…

Load

Filename

Done

STATS Setup Clear

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7.4. Cargar información en el reporte de impresión: en este paso se debe cargar los datos de usuario, nº de parte y operador encargado de la medición.

7.5. Selección de cut-off(λC), filtro de procesamiento y longitud de evaluación: el cut-off se selecciona según instrucciones descriptas en PEM03D.

Los pasos a seguir son:

CONFIGURE Report printout Done

SETUP Filters… Measurement filters

Ok

0,080 mm

0,250 mm

0,80 mm

2,50 mm

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7.6. Selección de los parámetros a medir: el software cuenta con cinco categorías de parámetros para medir rugosidad, tal como se muestra en las figuras y el esquema siguientes.

7.7. Visualización de valores medidos: se debe realizar este paso, para que los valores obtenidos de la medición sean presentados en pantalla alternadamente luego de la finalización de la medición.

SETUP

Parameters 1… (figura )

Ra, R3z, R3zm, R3zi, Rq, Rz, Rmax, Rzi, Rt, Rpm, Rp, Rpi

Ok

Rougness group 1

(figura )

Waviness Rougness group 2

Profile group 1

Profile group 2

Ry, Rp*(ISO), Rv, tp, Sm, S, Pc, HSC, Rsk, Rku, λq (Lq), Δq (Dq)

Wa, Wq, TIR1, TIR2, Wp, Wv, λq (Lq), Δq (Dq), Wt

PRa, PRq, TIR1, TIR2, PRp, PRv, Rz, Ptp, Pt

PSm, PS, PPc, PHSC, PRsk, PRku, Pλq (PLq), PΔq

(PDq)

STATS Data Diplay data

Ok

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7.8. Alineación del patrón y selección del rango de amplificación: se debe alinear la placa patrón con el eje de desplazamiento del palpador. La operación se describe sintéticamente a continuación.

a) Acceder a la pantalla de alineación (figura ), con el icono inferior del centro de la pantalla principal de la PC (figura ).

b) En esta pantalla, seleccionar el rango de ± 500 µm y verificar que la altura del palpador esté de-ntro del rango de trabajo. Si no lo está, utilizar la perilla de ajuste mecánico 1 indicada en la fi-gura 2.

c) Seleccionar, pulsando RANGE, el rango más pequeño entre los dos posibles (el de mayor amplifi-cación) en función de la rugosidad nominal de la placa a ser calibrada.

d) Oprimir el icono START para realizar una corrida de prueba. e) Al finalizar la misma, en el campo señalado como Level-Assist Status, se indica cuántas vueltas

(revoluciones) debe ser girada la perilla de alineación 6 de la figura 1 y en qué sentido (horario o anti horario). A continuación, si fuera necesario, volver a girar la perilla de ajuste mecánico, has-ta que el indicador de altura quede en el centro del rango de trabajo.

f) Repetir la operación anterior hasta que en el campo Level-Assist Status aparezca la leyenda “Part is exactly leveled for measurement”o bien “Part is sufficiently leveled for measurement”

g) Presionar “DONE“ para volver a la pantalla principal

STATS

Resultados

Gráfico del perfil

Iniciar la medición Conversión de

resultados Pantalla de alineación

Pantalla de análisis

Imprimir

Gráfico de la alineación

Resultado de la alineación

Escala de rango

Iniciar recorrido del palpador

Selección de rango

Indicador de altura del palpador

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7.9. Test de vibración: antes de comenzar la medición y luego de la última medición del día se debe realizar el test de vibración.

7.10. Medición del patrón de rugosidad (placa): finalizadas las operaciones anteriores, se procede a medir la placa patrón, utilizando el icono START del menú principal, para acceder a la pantalla de medición (figura )

Si se cambia de posición el palpador para una nueva medición debe repetirse el procedimiento de ali-neación de acuerdo a 7.8.

SERVICE Diagnostic Enable

Ok

START Alinear el cero

Start

SERVICE Diagnostic Disable

Ok

Registrar valores

START Alinear el cero Start Registrar valores

Comenzar medición

Detener / salir

Escala de alineación

del cero

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8. Ajuste del factor de amplificación.

El factor de amplificación vertical del rugosímetro afecta directamente los resultados de todas las me-diciones que involucran a parámetros de amplitud (en z).

Para tal fin, se utiliza como referencia el patrón de ranura Federal provisto con el equipo, el cual cumple con las especificaciones del tipo A1 según ISO 5436, con una altura nominal 5,74 µm, y se si-guen las siguientes instrucciones:

1. Los ajustes de amplificación se realizan para los dos rangos de amplificación del equipo: ± 50µm y ± 25µm, en forma independiente. Primeramente, se selecciona el rango en el cual se realizará el ajuste. Para esto, se siguen las instrucciones del punto. 7.8

2. Se dispone la placa de ranura para ser medida sobre la mesa de posicionamiento, de forma tal que la ranura quede situada aproximadamente en el centro de la longitud de recorrido del equipo, y ade-cuadamente alineada. Para esto, se siguen las instrucciones del punto. 7.8 3. En el menú principal se presiona la opción SERVICE<CALIBRATION para acceder a la pantalla denominada de calibración. Nota: El término “CALIBRATION” utilizado aquí proviene del software del equipo. Sin embargo, se no-ta que estas instrucciones no completan una calibración del rugosímetro, sino sólo el ajuste del factor de amplificación 4. En dicha ventana se presiona START para medir la altura de la ranura de referencia. El valor medido aparece en el campo: “meas. step height”. El valor de referencia de la ranura (obtenido de su calibra-ción) se indica en el campo “step height”. El cociente entre ambos valores es el factor de amplifica-ción. 5. Para incorporar el nuevo factor presionar “CAL”. 6. El factor de ajuste determinado está afectado de incertidumbres, debidas a ruido en el instrumento, en su transductor, o en el proceso de muestreo y digitalización del controlador, y/o a errores de re-dondeo del software del equipo. Para estimar esta incertidumbre estadísticamente, se repite la medi-ción de altura por lo menos 3 veces, registrando los valores medidos y su promedio y desviación stan-dard. 9. Verificación del correcto funcionamiento de la punta del palpador Los defectos o roturas en la punta del palpador pueden hacer que el mismo no penetre totalmente en los valles de una placa patrón, y provocar un efecto sistemático en los resultados de medición, tal co-mo se muestra en la figura .

Aún cuando la punta esté sana, y en función de la relación entre el diámetro de la misma y los ángu-los de los picos y/o la distancia entre ellos, este efecto puede provocarse parcialmente. Para estimar la incertidumbre asociada a este efecto y para verificar que el mismo no provoque des- víos por encima de ella, se miden al menos 3 veces los parámetros Ra, Rz y Rmax del patrón de rugosidad Federal provisto con el equipo. Este patrón posee un valor aproximado RSm = 100 µm (altura media en-tre picos).Esta verificación se realiza por separado para cada uno de los palpadores que se utilizan y se registrapromedio y la desviación standard de los resultados para cada palpador .