20092009-20-201010 Prof.dr.ing. Liviu CriProf.dr.ing. Liviu Crişanşan 11

RUGOZITATEA RUGOZITATEA

SUPRAFSUPRAFEETELORTELOR

22

Capitolul VICapitolul VI.. Rugozitatea Rugozitatea suprafeţelorsuprafeţelor

6.1. Noţiuni generale. Terminologie6.1. Noţiuni generale. Terminologie

6.2. Aspecte privind importanţa alegerii 6.2. Aspecte privind importanţa alegerii

rugozităţii optimerugozităţii optime

6.3. Indicarea pe desene a rugozităţii 6.3. Indicarea pe desene a rugozităţii

suprafeţelorsuprafeţelor

33

Abateri de ordinal I – abaterile formei

Abateri de ordinal II – ondulaţiile

Abateri de ordinal III – rugozitatea

Abateri de ordinal IV – rugozitatea

Abaterile

rectilinităţii,

planităţii,

circularitătii

Ondulaţiile

Relieful real

Pori,

microfisuri,

smulgeri

Defecte ale părţilor

componente ale maşinii

unelte (ghidaje), fixare

incorectă a piesei, uzură,

etc.

Fixare excentrică a piesei,

abateri de bătaie a

cuţitului, vibraţii, etc.

Abateri de formă ale

sculei, variaţii ale

avansului sculei, etc.

Microsuduri pe tăisul

sculei, imperfecţiuni ale

materialului, erc.

După DIN 4760

Fig. 6.1.Fig. 6.1. Abaterile suprafeţelor Abaterile suprafeţelor

6.1. Noţiuni generale. Terminologie6.1. Noţiuni generale. Terminologie

Rugozitatea suprafeţelor este definită ca fiind Rugozitatea suprafeţelor este definită ca fiind ansamblul neregularităţilor ce formează relieful ansamblul neregularităţilor ce formează relieful suprafeţei reale şi a căror pas este relativ mic în suprafeţei reale şi a căror pas este relativ mic în raport cu adâncimea lor. Neregularităţile care pot raport cu adâncimea lor. Neregularităţile care pot fi urme ale sculei de prelucrare pe suprafaţa fi urme ale sculei de prelucrare pe suprafaţa piesei, pori, zgârieturi, smulgeri de material, etc., piesei, pori, zgârieturi, smulgeri de material, etc., apar datorită mişcării oscilatorii a tăişului sculei apar datorită mişcării oscilatorii a tăişului sculei (datorate elasticităţii inerente a sistemului (datorate elasticităţii inerente a sistemului maşină unealtă – sculă – piesă), sau frecării dintre maşină unealtă – sculă – piesă), sau frecării dintre sculă şi piesă.sculă şi piesă.

Forma şi dimensiunile neregularităţilor sunt Forma şi dimensiunile neregularităţilor sunt considerate abateri de ordinul III şi IV (vezi considerate abateri de ordinul III şi IV (vezi capitolul IV şi figura 6.1).capitolul IV şi figura 6.1).

44

Existenţa neregularităţilor pe suprafaţa piesei prezintă o serie de Existenţa neregularităţilor pe suprafaţa piesei prezintă o serie de dezavantaje: dezavantaje: - - reduce suprafaţa reală de contact, reduce suprafaţa reală de contact, - - uzura sau ruperea acestora duce la înrăutăţirea condiţiilor de frecare şi a uzura sau ruperea acestora duce la înrăutăţirea condiţiilor de frecare şi a celor de funcţionare normală, celor de funcţionare normală, - - fisurile reprezintă concentratori de tensiuni ce duc la scăderea rezistenţei fisurile reprezintă concentratori de tensiuni ce duc la scăderea rezistenţei la solicitări alternante, la solicitări alternante, - - aplatisarea microneregularităţilor în timpul montării cu strângere a aplatisarea microneregularităţilor în timpul montării cu strângere a ajustajelor duce la micşorarea strângerii efective, etc.ajustajelor duce la micşorarea strângerii efective, etc.

Pe de altă parte, lipsa microneregularităţilor ar duce la imposibilitatea Pe de altă parte, lipsa microneregularităţilor ar duce la imposibilitatea

formării şi menţinerii "filmului" (peliculei) de lubrifiant pe suprafeţele de formării şi menţinerii "filmului" (peliculei) de lubrifiant pe suprafeţele de

contact ale pieselor ce execută mişcări de rotaţie relativă. contact ale pieselor ce execută mişcări de rotaţie relativă.

Practic, suprafeţele de contact trebuie să aibă o rugozitate stabilită în funcţie Practic, suprafeţele de contact trebuie să aibă o rugozitate stabilită în funcţie

de condiţiile funcţionale cum ar fi: viteza de lucru, dimensiunile suprafeţelor de condiţiile funcţionale cum ar fi: viteza de lucru, dimensiunile suprafeţelor

de contact, mărimea şi distribuţia sarcinilor ce solicită suprafeţele, precizia de contact, mărimea şi distribuţia sarcinilor ce solicită suprafeţele, precizia

dimensională şi de formă, etc.dimensională şi de formă, etc.

55

Suprafaţă geometrică ideală Suprafaţă geometrică reală

Fig. 6.2.Fig. 6.2. Suprafaţa geometrică ideală şi cea reală Suprafaţa geometrică ideală şi cea reală

66

plan transversal de secţionare

secţiune transversală

profil transversal

profil longitudinal

secţiune longitudinală

plan longitudinal de secţionare ppiesa idealiesa idealăă

ppiesa iesa realăreală

77

Profilul real al suprafeţei poate fi "extras" prin diferite metode: optice, Profilul real al suprafeţei poate fi "extras" prin diferite metode: optice, mecanice cu palpare, optic tridimensional, etc. mecanice cu palpare, optic tridimensional, etc.

[BLU.01]

a. b.

Fig. 6.4.Fig. 6.4. Profil real extras: a. prin palpare; b. tridimensional Profil real extras: a. prin palpare; b. tridimensional

88

Mărimea rugozităţii se Mărimea rugozităţii se

estimează prin calcularea estimează prin calcularea

unor parametrii definiţi în unor parametrii definiţi în

standarde (ISO 4287). standarde (ISO 4287).

Definirea şi calcularea Definirea şi calcularea

celor mai utilizaţi se poate celor mai utilizaţi se poate

vedea în tabelul 6.1. De vedea în tabelul 6.1. De

multe ori se utilizează multe ori se utilizează linia linia

medie a profiluluimedie a profilului, care , care

este linia ce împarte este linia ce împarte

profilul astfel încât în profilul astfel încât în

limitele lungimii de bază, limitele lungimii de bază,

suma pătratelor abaterilor suma pătratelor abaterilor

profilului să fie minimă.profilului să fie minimă.

99

RugozitateaRugozitatea este caracterizată de neregularităţile inerente procesului de producţie, este caracterizată de neregularităţile inerente procesului de producţie,

cauzate de factorii care contribuie la prelucrarea suprafeţei, cum ar fi aşchierea, cauzate de factorii care contribuie la prelucrarea suprafeţei, cum ar fi aşchierea,

ruperea şi oboseala suprafeţei. ruperea şi oboseala suprafeţei.

OndulaţiaOndulaţia (W) este cauzată de abateri ale componentelor maşinilor sau ale celorlalţi (W) este cauzată de abateri ale componentelor maşinilor sau ale celorlalţi

factori care contribuie la fabricaţie, vibraţii de frecvenţă scăzută ale piesei sau ale factori care contribuie la fabricaţie, vibraţii de frecvenţă scăzută ale piesei sau ale

sculei, ghidare sau echilibrare greşită a elementelor maşinilor unelte, ascuţire sculei, ghidare sau echilibrare greşită a elementelor maşinilor unelte, ascuţire

greşită a sculei etc. greşită a sculei etc.

1010

Valorile parametrilor de rugozitate sunt standardizate şi indicate Valorile parametrilor de rugozitate sunt standardizate şi indicate

tabelar. În tabelul 6. 2. se prezintă aceste valori, făcându-se tabelar. În tabelul 6. 2. se prezintă aceste valori, făcându-se

menţiunea că valorile marcate sunt cele preferenţiale. menţiunea că valorile marcate sunt cele preferenţiale.

1111

De asemenea literatura de De asemenea literatura de

specialitate indică diferite specialitate indică diferite

nomograme de conversie nomograme de conversie

între parametrii de rugozitate, între parametrii de rugozitate,

cel mai frecvent între Ra şi cel mai frecvent între Ra şi

Rz. În figura 6.5. se prezintă o Rz. În figura 6.5. se prezintă o

astfel de nomogramă astfel de nomogramă

[OSA.99]. În figura 6.6 se [OSA.99]. În figura 6.6 se

prezintă o nomogramă pentru prezintă o nomogramă pentru

determinarea valorii optime a determinarea valorii optime a

rugozităţii Ra în funcţie de rugozităţii Ra în funcţie de

precizia piesei respective.precizia piesei respective.

Există indicaţii privind Există indicaţii privind

alegerea valorilor numerice alegerea valorilor numerice

pentru lungimea de bază pe pentru lungimea de bază pe

care se măsoară rugozitatea. care se măsoară rugozitatea.

Acestea trebuie să se aleagă Acestea trebuie să se aleagă

din următorul şir de valori: din următorul şir de valori:

0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25.0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25.

În ceea ce priveşte corelarea Ra - Rz , există şi alte relaţii empirice, aproximative, În ceea ce priveşte corelarea Ra - Rz , există şi alte relaţii empirice, aproximative,

Rz = 4,5 RaRz = 4,5 Ra0,970,97

1212

Valori recomandate pentru Ra [Ste]

1313

6.2. Aspecte privind importanţa alegerii 6.2. Aspecte privind importanţa alegerii rugozităţii optimerugozităţii optime

Prescrierea valorilor parametrilor de rugozitate în desenele de execuţie Prescrierea valorilor parametrilor de rugozitate în desenele de execuţie este o problemă deosebit de importantă, cu implicaţii majore în ceea ce este o problemă deosebit de importantă, cu implicaţii majore în ceea ce priveşte funcţionarea corectă a piesei respective dar şi asupra costurilor de priveşte funcţionarea corectă a piesei respective dar şi asupra costurilor de fabricaţie ale acesteia. fabricaţie ale acesteia. La prescrierea rugozităţii unei suprafeţe La prescrierea rugozităţii unei suprafeţe trebuie să se aibă în vedere rolul funcţional al suprafeţei trebuie să se aibă în vedere rolul funcţional al suprafeţei respective, toleranţele dimensionale dar nu în ultimul rând respective, toleranţele dimensionale dar nu în ultimul rând posibilităţile de execuţieposibilităţile de execuţie..

Corelarea dintre valoarea rugozităţii şi toleranţele dimensionale trebuie Corelarea dintre valoarea rugozităţii şi toleranţele dimensionale trebuie făcută în special la acele suprafeţe care formează ajustaje, analizându-se făcută în special la acele suprafeţe care formează ajustaje, analizându-se tipul ajustajului precum şi solicitările la care acesta este supustipul ajustajului precum şi solicitările la care acesta este supus. . În general În general în cazul ajustajelor se recomandă alegerea mărimii rugozităţii la în cazul ajustajelor se recomandă alegerea mărimii rugozităţii la aceeaşi valoare pentru ambele piese care formează ajustajul. La aceeaşi valoare pentru ambele piese care formează ajustajul. La ajustajele cu strângere este indicată alegerea unei rugozităţi cât ajustajele cu strângere este indicată alegerea unei rugozităţi cât mai mici, datorită faptului că în timpul montajului, mai mici, datorită faptului că în timpul montajului, microneregularităţile de dimensiuni mai mari pot fi aplatisate, microneregularităţile de dimensiuni mai mari pot fi aplatisate, influenţându-se caracterul ajustajuluiinfluenţându-se caracterul ajustajului

Pentru suprafeţe intens solicitate la oboseală, alegerea unei valori a Pentru suprafeţe intens solicitate la oboseală, alegerea unei valori a rugozităţii mai mici este esenţială, golurile dintre neregularităţi putând rugozităţii mai mici este esenţială, golurile dintre neregularităţi putând constitui amorse de fisurare ce duc la ruperea la oboseală.constitui amorse de fisurare ce duc la ruperea la oboseală.

În cazul suprafeţelor de frecare între care se găseşte un lubrifiant, trebuie În cazul suprafeţelor de frecare între care se găseşte un lubrifiant, trebuie avută în vedere prescrierea unei valori maximale a rugozităţii, astfel încât avută în vedere prescrierea unei valori maximale a rugozităţii, astfel încât suma înălţimilor neregularităţilor celor două suprafeţe să fie mai mică suma înălţimilor neregularităţilor celor două suprafeţe să fie mai mică decât grosimea peliculei de lubrifiant.decât grosimea peliculei de lubrifiant.

1414

* * Valoarea rugozităţii are influenţă directă asupra durabilităţii, neregularităţile Valoarea rugozităţii are influenţă directă asupra durabilităţii, neregularităţile

suprafeţei constituind amorse de gripare, rupere, fisurare sau coroziune. suprafeţei constituind amorse de gripare, rupere, fisurare sau coroziune.

Valoarea maximă a rugozităţii poate să ajungă până la 20% din toleranţa Valoarea maximă a rugozităţii poate să ajungă până la 20% din toleranţa

dimensională.dimensională.

* * Nu în ultimul rând trebuie avută în vedere influenţa rugozităţii asupra Nu în ultimul rând trebuie avută în vedere influenţa rugozităţii asupra

designului piesei, suprafaţdesignului piesei, suprafaţaa cu rugozitate mai mică având un aspect lucios, cu rugozitate mai mică având un aspect lucios,

plăcut, contribuind la ridicarea aspectului comercial al piesei respective. plăcut, contribuind la ridicarea aspectului comercial al piesei respective.

Obţinerea unei suprafeţe mai fine, mai îngrijit prelucrate, are însă un efect Obţinerea unei suprafeţe mai fine, mai îngrijit prelucrate, are însă un efect

direct asupra măririi costurilor de fabricaţie. direct asupra măririi costurilor de fabricaţie.

Rezultă deci că la prescrierea valorii rugozităţii unei suprafeţe, trebuie Rezultă deci că la prescrierea valorii rugozităţii unei suprafeţe, trebuie

analizată o serie de factori, astfel încât să nu se impună execuţiei condiţii analizată o serie de factori, astfel încât să nu se impună execuţiei condiţii

mai severe decât cele strict necesare realizării conforme a produsului.mai severe decât cele strict necesare realizării conforme a produsului.

1515

6.3. Indicarea pe desene a rugozităţii 6.3. Indicarea pe desene a rugozităţii suprafeţelorsuprafeţelor

Suprafeţele a căror rugozitate este indicată pe desenele de Suprafeţele a căror rugozitate este indicată pe desenele de execuţie se consideră că sunt în stare finită din punct de vedere al execuţie se consideră că sunt în stare finită din punct de vedere al prelucrării, inclusiv cu tratamente termice, termochimice sau prelucrării, inclusiv cu tratamente termice, termochimice sau acoperiri electrochimice, însă înainte de vopsire, lăcuire sau acoperiri electrochimice, însă înainte de vopsire, lăcuire sau acoperire decorativă.acoperire decorativă.

Simbolul utilizat pentru indicarea valorii rugozităţii este prezentat Simbolul utilizat pentru indicarea valorii rugozităţii este prezentat în figura 6.6.a, alături fiind alte variante posibile.în figura 6.6.a, alături fiind alte variante posibile.

Simbolul din figura 6.6.b. se utilizează in cazurile în care se Simbolul din figura 6.6.b. se utilizează in cazurile în care se doreşte indicarea explicită "suprafaţă obţinută prin îndepărtare de doreşte indicarea explicită "suprafaţă obţinută prin îndepărtare de material". Simbolul din figura 6.6.c. se utilizează pentru situaţiile material". Simbolul din figura 6.6.c. se utilizează pentru situaţiile în care îndepărtarea de material este interzisă.în care îndepărtarea de material este interzisă.

a. b. c.

Fig. 6.6.Fig. 6.6. Cele trei variante ale simbolului de bază pentru indicarea rugozităţii pe Cele trei variante ale simbolului de bază pentru indicarea rugozităţii pe

desenele de execuţiedesenele de execuţie

1616

Alături de simbolul fundamental (una dintre cele trei variante prezentate Alături de simbolul fundamental (una dintre cele trei variante prezentate mai sus) se înscrie valoarea parametrului de rugozitate prescris sau mai sus) se înscrie valoarea parametrului de rugozitate prescris sau valorile limită admise, acolo unde este cazul (fig. 6.7.a şi b.). de asemenea valorile limită admise, acolo unde este cazul (fig. 6.7.a şi b.). de asemenea mai pot fi înscrise şi alte indicaţii privind realizarea sau măsurarea valorii mai pot fi înscrise şi alte indicaţii privind realizarea sau măsurarea valorii parametrului de rugozitate prescris (fig.6.7.c.).parametrului de rugozitate prescris (fig.6.7.c.).Ra1,6Ra1,6Ra1,6Ra1,6

Fig. 6.7.Fig. 6.7. Indicarea valorii parametrului de rugozitate prescris Indicarea valorii parametrului de rugozitate prescris

Ra1,6

Ra1,6

Ra0,8 a

b

c (f) d e

a. b. c.

În figura 6.7.c. s-au folosit următoarele notaţii:În figura 6.7.c. s-au folosit următoarele notaţii:

a.a. Valoarea numerică a parametrului de rugozitate precedată de simbolul acesteia. Valoarea numerică a parametrului de rugozitate precedată de simbolul acesteia.

Exemplu: Ra3,2, Rz100.Exemplu: Ra3,2, Rz100.

b.b. Specificarea procedeului de fabricaţie, indicaţii privind tratamentul termic, termochimic, Specificarea procedeului de fabricaţie, indicaţii privind tratamentul termic, termochimic,

acoperire sau alte condiţii referitoare la fabricaţie. acoperire sau alte condiţii referitoare la fabricaţie.

Rectificat

Ra0,8

Fe/Ni 20

Ra0,4

Frezat

Ra6,3

c.c. Înălţimea ondulaţiei, în micrometri, precedată de simbol sau de valoarea Înălţimea ondulaţiei, în micrometri, precedată de simbol sau de valoarea

numerică a lungimii de bază în milimetri.numerică a lungimii de bază în milimetri.

d.d. Simbolul orientării neregularităţilor (tab. 6.4.)Simbolul orientării neregularităţilor (tab. 6.4.)

e.e. Valoarea numerică a adaosului de prelucrareValoarea numerică a adaosului de prelucrare

f.f. Valoarea numerică a unui alt parametru de rugozitate, în micrometri, precedată Valoarea numerică a unui alt parametru de rugozitate, în micrometri, precedată

de simbolul acestuia.de simbolul acestuia.

1717

Exemplu:Exemplu:

1818

* * Dacă este cazul se poate Dacă este cazul se poate

simboliza, aşa cum se vede în simboliza, aşa cum se vede în

figura 6.9., orientarea figura 6.9., orientarea

neregularităţilor suprafeţei, neregularităţilor suprafeţei,

acestea fiind de fapt urmele acestea fiind de fapt urmele

lăsate de scula aşchietoare pe lăsate de scula aşchietoare pe

suprafaţa piesei. suprafaţa piesei.

* * În tabelul 6.4. se indică În tabelul 6.4. se indică

simbolurile standardizate pentru simbolurile standardizate pentru

orientarea acestor urme de orientarea acestor urme de

aşchiere. aşchiere.

1919

ISO 1302 prevede că indicarea rugozităţii pe desene se face doar o singură ISO 1302 prevede că indicarea rugozităţii pe desene se face doar o singură dată pentru o suprafaţă şi numai pe una din proiecţiile piesei reprezentate, dată pentru o suprafaţă şi numai pe una din proiecţiile piesei reprezentate, dacă este posibil acolo unde sunt indicate cotele dimensionale ale suprafeţei dacă este posibil acolo unde sunt indicate cotele dimensionale ale suprafeţei respective. Simbolurile se dispun astfel încât să poată fi citite de jos în sus şi respective. Simbolurile se dispun astfel încât să poată fi citite de jos în sus şi din dreapta desenului, în limitele înclinării admise, fără a fi întrerupte sau din dreapta desenului, în limitele înclinării admise, fără a fi întrerupte sau întretăiate de linii de cotă sau ajutătoare (fig. 6.10).întretăiate de linii de cotă sau ajutătoare (fig. 6.10).

2020

Dacă un număr mic din suprafeţele unei piese au altă rugozitate (faţă de Dacă un număr mic din suprafeţele unei piese au altă rugozitate (faţă de celelalte care au toate aceiaşi rugozitate), aceasta se indică explicit pe celelalte care au toate aceiaşi rugozitate), aceasta se indică explicit pe suprafeţele respective. Notarea rugozităţii majorităţii suprafeţelor se specifică suprafeţele respective. Notarea rugozităţii majorităţii suprafeţelor se specifică pe desen, după care, între paranteze se trece simbolul rugozităţii. Acesta pe desen, după care, între paranteze se trece simbolul rugozităţii. Acesta semnifică faptul că toate suprafeţele a căror stare nu este indicată pe piesă au semnifică faptul că toate suprafeţele a căror stare nu este indicată pe piesă au aceeaşi rugozitate şi anume cea din faţa parantezei (fig. 6.11).aceeaşi rugozitate şi anume cea din faţa parantezei (fig. 6.11).

2121

Pentru suprafeţe care formează ajustaje, reprezentate asamblat, rugozitatea se Pentru suprafeţe care formează ajustaje, reprezentate asamblat, rugozitatea se indică pentru fiecare dintre suprafeţele respective, chiar dacă aceasta este indică pentru fiecare dintre suprafeţele respective, chiar dacă aceasta este identică pentru ambele suprafeţe (fig. 6.12.)identică pentru ambele suprafeţe (fig. 6.12.)