2010-2011Prof.dr.ing. Liviu Crian*RUGOZITATEA SUPRAFETELOR

*Capitolul VI. Rugozitatea suprafeelor6.1. Noiuni generale. Terminologie6.2. Aspecte privind importana alegerii rugozitii optime6.3. Indicarea pe desene a rugozitii suprafeelor

*Fig. 6.1. Abaterile suprafeelor6.1. Noiuni generale. TerminologieRugozitatea suprafeelor este definit ca fiind ansamblul neregularitilor ce formeaz relieful suprafeei reale i a cror pas este relativ mic n raport cu adncimea lor. Neregularitile care pot fi urme ale sculei de prelucrare pe suprafaa piesei, pori, zgrieturi, smulgeri de material, etc., apar datorit micrii oscilatorii a tiului sculei (datorate elasticitii inerente a sistemului main unealt scul pies), sau frecrii dintre scul i pies.Forma i dimensiunile neregularitilor sunt considerate abateri de ordinul III i IV (vezi capitolul IV i figura 6.1).

* Existena neregularitilor pe suprafaa piesei prezint o serie de dezavantaje: - reduce suprafaa real de contact, - uzura sau ruperea acestora duce la nrutirea condiiilor de frecare i a celor de funcionare normal, - fisurile reprezint concentratori de tensiuni ce duc la scderea rezistenei la solicitri alternante, - aplatisarea microneregularitilor n timpul montrii cu strngere a ajustajelor duce la micorarea strngerii efective, etc.

Pe de alt parte, lipsa microneregularitilor ar duce la imposibilitatea formrii i meninerii "filmului" (peliculei) de lubrifiant pe suprafeele de contact ale pieselor ce execut micri de rotaie relativ. Practic, suprafeele de contact trebuie s aib o rugozitate stabilit n funcie de condiiile funcionale cum ar fi: viteza de lucru, dimensiunile suprafeelor de contact, mrimea i distribuia sarcinilor ce solicit suprafeele, precizia dimensional i de form, etc.

*Fig. 6.2. Suprafaa geometric ideal i cea real

*

*Profilul real al suprafeei poate fi "extras" prin diferite metode: optice, mecanice cu palpare, optic tridimensional, etc. Fig. 6.4. Profil real extras: a. prin palpare; b. tridimensional

*Mrimea rugozitii se estimeaz prin calcularea unor parametrii definii n standarde (ISO 4287). Definirea i calcularea celor mai utilizai se poate vedea n tabelul 6.1. De multe ori se utilizeaz linia medie a profilului, care este linia ce mparte profilul astfel nct n limitele lungimii de baz, suma ptratelor abaterilor profilului s fie minim.

*Rugozitatea este caracterizat de neregularitile inerente procesului de producie, cauzate de factorii care contribuie la prelucrarea suprafeei, cum ar fi achierea, ruperea i oboseala suprafeei. Ondulaia (W) este cauzat de abateri ale componentelor mainilor sau ale celorlali factori care contribuie la fabricaie, vibraii de frecven sczut ale piesei sau ale sculei, ghidare sau echilibrare greit a elementelor mainilor unelte, ascuire greit a sculei etc.

*Valorile parametrilor de rugozitate sunt standardizate i indicate tabelar. n tabelul 6. 2. se prezint aceste valori, fcndu-se meniunea c valorile marcate sunt cele prefereniale.

*De asemenea literatura de specialitate indic diferite nomograme de conversie ntre parametrii de rugozitate, cel mai frecvent ntre Ra i Rz. n figura 6.5. se prezint o astfel de nomogram [OSA.99]. n figura 6.6 se prezint o nomogram pentru determinarea valorii optime a rugozitii Ra n funcie de precizia piesei respective.Exist indicaii privind alegerea valorilor numerice pentru lungimea de baz pe care se msoar rugozitatea. Acestea trebuie s se aleag din urmtorul ir de valori: 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25.n ceea ce privete corelarea Ra - Rz , exist i alte relaii empirice, aproximative, Rz = 4,5 Ra0,97

*Valori recomandate pentru Ra [Ste]

*

*6.2. Aspecte privind importana alegerii rugozitii optimePrescrierea valorilor parametrilor de rugozitate n desenele de execuie este o problem deosebit de important, cu implicaii majore n ceea ce privete funcionarea corect a piesei respective dar i asupra costurilor de fabricaie ale acesteia. La prescrierea rugozitii unei suprafee trebuie s se aib n vedere rolul funcional al suprafeei respective, toleranele dimensionale dar nu n ultimul rnd posibilitile de execuie.Corelarea dintre valoarea rugozitii i toleranele dimensionale trebuie fcut n special la acele suprafee care formeaz ajustaje, analizndu-se tipul ajustajului precum i solicitrile la care acesta este supus. n general n cazul ajustajelor se recomand alegerea mrimii rugozitii la aceeai valoare pentru ambele piese care formeaz ajustajul. La ajustajele cu strngere este indicat alegerea unei rugoziti ct mai mici, datorit faptului c n timpul montajului, microneregularitile de dimensiuni mai mari pot fi aplatisate, influenndu-se caracterul ajustajului Pentru suprafee intens solicitate la oboseal, alegerea unei valori a rugozitii mai mici este esenial, golurile dintre neregulariti putnd constitui amorse de fisurare ce duc la ruperea la oboseal.n cazul suprafeelor de frecare ntre care se gsete un lubrifiant, trebuie avut n vedere prescrierea unei valori maximale a rugozitii, astfel nct suma nlimilor neregularitilor celor dou suprafee s fie mai mic dect grosimea peliculei de lubrifiant.

* * Valoarea rugozitii are influen direct asupra durabilitii, neregularitile suprafeei constituind amorse de gripare, rupere, fisurare sau coroziune. Valoarea maxim a rugozitii poate s ajung pn la 20% din tolerana dimensional.

* Nu n ultimul rnd trebuie avut n vedere influena rugozitii asupra designului piesei, suprafaa cu rugozitate mai mic avnd un aspect lucios, plcut, contribuind la ridicarea aspectului comercial al piesei respective. Obinerea unei suprafee mai fine, mai ngrijit prelucrate, are ns un efect direct asupra mririi costurilor de fabricaie. Rezult deci c la prescrierea valorii rugozitii unei suprafee, trebuie analizat o serie de factori, astfel nct s nu se impun execuiei condiii mai severe dect cele strict necesare realizrii conforme a produsului.

*6.3. Indicarea pe desene a rugozitii suprafeelorSuprafeele a cror rugozitate este indicat pe desenele de execuie se consider c sunt n stare finit din punct de vedere al prelucrrii, inclusiv cu tratamente termice, termochimice sau acoperiri electrochimice, ns nainte de vopsire, lcuire sau acoperire decorativ.Simbolul utilizat pentru indicarea valorii rugozitii este prezentat n figura 6.6.a, alturi fiind alte variante posibile.Simbolul din figura 6.6.b. se utilizeaz in cazurile n care se dorete indicarea explicit "suprafa obinut prin ndeprtare de material". Simbolul din figura 6.6.c. se utilizeaz pentru situaiile n care ndeprtarea de material este interzis.Fig. 6.6. Cele trei variante ale simbolului de baz pentru indicarea rugozitii pe desenele de execuie

*Alturi de simbolul fundamental (una dintre cele trei variante prezentate mai sus) se nscrie valoarea parametrului de rugozitate prescris sau valorile limit admise, acolo unde este cazul (fig. 6.7.a i b.). de asemenea mai pot fi nscrise i alte indicaii privind realizarea sau msurarea valorii parametrului de rugozitate prescris (fig.6.7.c.).Ra1,6Ra1,6

Fig. 6.7. Indicarea valorii parametrului de rugozitate prescrisn figura 6.7.c. s-au folosit urmtoarele notaii:Valoarea numeric a parametrului de rugozitate precedat de simbolul acesteia. Exemplu: Ra3,2, Rz100.Specificarea procedeului de fabricaie, indicaii privind tratamentul termic, termochimic, acoperire sau alte condiii referitoare la fabricaie. nlimea ondulaiei, n micrometri, precedat de simbol sau de valoarea numeric a lungimii de baz n milimetri.Simbolul orientrii neregularitilor (tab. 6.4.)Valoarea numeric a adaosului de prelucrareValoarea numeric a unui alt parametru de rugozitate, n micrometri, precedat de simbolul acestuia.

*Exemplu:

** Dac este cazul se poate simboliza, aa cum se vede n figura 6.9., orientarea neregularitilor suprafeei, acestea fiind de fapt urmele lsate de scula achietoare pe suprafaa piesei. * n tabelul 6.4. se indic simbolurile standardizate pentru orientarea acestor urme de achiere.

*ISO 1302 prevede c indicarea rugozitii pe desene se face doar o singur dat pentru o suprafa i numai pe una din proieciile piesei reprezentate, dac este posibil acolo unde sunt indicate cotele dimensionale ale suprafeei respective. Simbolurile se dispun astfel nct s poat fi citite de jos n sus i din dreapta desenului, n limitele nclinrii admise, fr a fi ntrerupte sau ntretiate de linii de cot sau ajuttoare (fig. 6.10).

*Dac un numr mic din suprafeele unei piese au alt rugozitate (fa de celelalte care au toate aceiai rugozitate), aceasta se indic explicit pe suprafeele respective. Notarea rugozitii majoritii suprafeelor se specific pe desen, dup care, ntre paranteze se trece simbolul rugozitii. Acesta semnific faptul c toate suprafeele a cror stare nu este indicat pe pies au aceeai rugozitate i anume cea din faa parantezei (fig. 6.11).

*Pentru suprafee care formeaz ajustaje, reprezentate asamblat, rugozitatea se indic pentru fiecare dintre suprafeele respective, chiar dac aceasta este identic pentru ambele suprafee (fig. 6.12.)