Rugosità superficiale: come si misura

Tutte le superfici degli oggetti reali sono solitamente soggette ad irregolarità microgeometriche dette rugosità. Queste irregolarità possono essere casuali (tipiche dei pezzi ottenuti per fusione) oppure possono avere andamenti preferenziali (caso frequente in pezzi sottoposti a lavorazione con macchine utensili).  La rugosità superficiale si misura immaginando di sezionare la superficie secondo un piano detto piano di rilievo ortogonale alla superficie stessa. Il profilo reale è la linea risultante dall’intersezione della superficie reale con il piano di rilievo. Le irregolarità superficiali o rugosità, si misurano con l’utilizzo di uno strumento di precisione chiamato rugosimetro. Quest’ultimo funziona in maniera similare ad un giradischi che, registrando le irregolarità della superficie, ottiene un profilo come si può vedere nella figura sottostante.

RUGOSITA'

La lunghezza di base, che è di qualche mm, è scelta in modo da non essere influenzata da irregolarità di tipo macrogeometrico.

LINEA MEDIA DEL PROFILO

Dopo aver eseguito la misurazione del profilo è necessario estrarre determinanti parametri sintetici che contraddistinguono il profilo. In primo luogo le coordinate del profilo rilevato sono riferite ad uno zero dello strumento che è poco indicativo: bisogna riportarle ad un sistema di riferimento indipendente dallo strumento. Per questo motivo occorre definire la linea media del profilo come la linea per la quale è minima la somma delle distanze al quadrato dei punti del profilo della linea stessa. La dimostrazione nella figura sotto.

LINEA MEDIA DEL PROFILO

RUGOSITA’ Ra, Rq, Rz e Rmax.

Una volta stabilita come asse Xm la linea media del profilo si può definire il parametro di rugosità Ra (rugosità media) come valore medio espresso in µm delle ordinate (Y1, Y2,….Yn) del profilo rispetto alla sua linea media. Nel dominio continuo si ha quindi la seguente definizione :

FORMULA RUGOSITA' Ra

La rugosità Ra definisce un valore di finitura superficiale medio che non differenzia per il tipo di irregolarità. Ad esempio picchi molto bassi potrebbero fornire lo stesso effetto di picchi molto alti, come gli esempi riportati nella seguente figura.

 

SUPERFICI DIVERSE CON Ra UGUALEAl lato pratico il rugosimetro determina un valore di Ra calcolato su una lunghezza maggiore rispetto alla lunghezza di base, detta lunghezza di esplorazione. Il valore che si determina è la media dei valori calcolati su più lunghezze di base. Un ulteriore parametro è la rugosità quadratica media Rq (o RMS) pur sempre insufficiente ma più sensibile del precedente, che è definita come la radice quadrata della media dei quadrati delle deviazioni del profilo reale rispetto alla linea media :

RUGOSITA' QUADRATICA MEDIA FORMULA Rq

 

 

 

La rugosità quadratica media fornisce informazioni sul campo di variazione delle altezze del profilo, come illustrato nella seguente figura. RUGOSITA' QUADRATICA MEDIA GRAFICOQuando abbiamo a che fare con un numero consistente di irregolarità sulla superficie rispetto all’altezza medie, per esempio valli o picchi isolati, possiamo trarre indicazioni dal parametro Rz che tiene conto della differenza media picco-valli di 10 punti (5 picchi e 5 valli) che si scostano di più rispetto alla linea media. La sua espressione è:

RUGOSITA' Rz FORMULA

dove Ypi e Yvi sono le quote rispettivamente dei picchi e delle valli in riferimento alla linea media. Un altro valore è la rugosità max Rmax che consiste nella distanza tra due linee parallele alla linea media tangenti alla valle più profonda e al picco più alto. Le coordinate del picco più alto e della valle più profonda sono dette Ypmax e Yvmin, da cui si ha :

RUGOSITA max FORMULA E GRAFICO

 

 

La rugosità Rmax definisce la misura delle irregolarità max del profilo.

 

 

MISURA DELLA RUGOSITA’

RUGOSIMETRO MITUTOYO  La rugosità è estremamente importante per le superfici coinvolte in contatti scorrevoli. Questo tipo di superficie è nota come superficie portante e in base alla sua applicazione deve avere una rugosità specifica. Per misurare la rugosità si utilizza (come già detto) uno strumento chiamato rugosimetro, le versioni più moderne sono in grado di misurare sia nella direzione trasversale che in quelle assiale.

 

RUGOSIMETRO CON TASTATORE SENZA PIATTINOIl rugosimetro monta un tastatore con una puntina in diamante che traccia il profilo della superficie, quest’ultimo può essere ingrandito fino a 50.000 volte in direzione verticale. Come già detto quasi tutti i rugosimetri montano una puntina in diamante, ma il tastatore può essere di tipo con pattino o senza pattino. Nel modello con pattino la puntina è agganciata a un pattino curvo (come mostrato nella figura di seguito) che scivola sulla superficie del pezzo e serve da guida per la misura. Questo sistema permette alla puntina di misurare la superficie senza un posizionamento verticale, ma il pattino può influenzare l’accuratezza della misura su alcuni tipi di superficie. In questo caso bisogna utilizzare un tastatore senza pattino (come mostrato nell’immagine precedente) questa è la soluzione migliore perché si usa una guida di riferimento interna alla macchina. Il secondo sistema senza pattino e il più accurato e può misurare anche l’ondulazione, ma allo stesso tempo è più sensibile, infatti è soggetto alle minime vibrazione, per questo motivo è uno strumento da utilizzare in ambiente controllato di laboratorio. Il tipo portatile con pattino è uno strumento robusto e per questo adatto all’utilizzo nelle officine e nelle aree di produzione.

 

RUGOSIMETRO CON TASTATORE CON PATTINO

RUGOSIMETRO CON TASTATORE CON PATTINOLa puntina si sposta rispetto al pattino e pilota un trasduttore LVDT che produce un segnale elettrico per l’elaborazione o la visualizzazione, a seconda di quanto richiesto. La grande curvatura del pattino funge da filtro meccanico di modo che sia trasmessa soltanto la componente di rugosità del profilo.

 

 

 

 

 

TABELLE RUGOSITA’

Di seguito riportate le tabelle riferite alla rugosità:

INDICAZIONE DELLA RUGOSITA’ A DISEGNO (secondo UNI ISO 1302)INDICAZIONE DELLA RUGOSITA' A DISEGNO

 

DIREZIONE PREFERENZIALI DEI SOLCHIDIREZIONE PRESFERENZIALE DEI SOLCHI

 

 

RELAZIONE TRA TOLLERANZA DIMENSIONALE E RUGOSITA’RELAZIONE TRA TOLLERANZA DIMENSIONALE E RUGOSITA'

 

 

 

RELAZIONE TRA METODO DI FABBRICAZIONE E RUGOSITA’RELAZIONE TRA METODO DI FABBRICAZIONE E RUGOSITA'

 

 

 

RUGOSITA’ RICHIESTA IN FUNZIONE DELLE APPLICAZIONIRUGOSITA' RICHIESTA IN FUNZIONE DELLE APPLICAZIONI

 

Misurare la rugosità: guida rapida di Mitutoyo

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Data pubblicazione: 17/03/2015
Dimensione file: 1.90 MB
Misurare la rugosità: rugosimetro Mitutoyo SJ210

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Data pubblicazione: 01/02/2013
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