Processi di lavorazione e rugosità della superficie associata

Il trattamento superficiale corretto influenza significativamente la funzionalità, la vita utile e i costi di produzione dei componenti. In questo blog imparerai tutto ciò che devi sapere: dalle basi della rugosità della superficie ai metodi di misurazione e agli standard internazionali, fino ad esempi pratici di come la rugosità viene identificata nei disegni e quali metodi di lavorazione offrono la qualità desiderata. Immergiti nel mondo della precisione e scopri perché anche i micrometri possono fare la differenza!

Cos’è la rugosità della superficie?

La rugosità superficiale o la rugosità delle superfici descrive l’irregolarità microscopica e la struttura create dai processi di lavorazione sulla superficie di un materiale. Questa irregolarità è spesso troppo piccola per essere percepita a occhio nudo, ma influenza significativamente le proprietà meccaniche, chimiche e ottiche di un componente.

Tipicamente la rugosità viene misurata dal profilo della superficie, in cui le deviazioni da una superficie idealmente liscia vengono registrate sotto forma di picchi e valli. Queste deviazioni sono misurate in micrometri (μm) e sono descritte utilizzando varie caratteristiche. Nelle applicazioni industriali la rugosità della superficie è un aspetto non insignificante perché influenza fattori come attrito, adesione, comportamento di usura, lubrificazione e resistenza alla corrosione. La rugosità ottimale può contribuire a prolungare la vita utile dei componenti, aumentare l’efficienza della macchina o migliorare la funzionalità di guarnizioni, cuscinetti e altri componenti.

Quali tipi di rugosità della superficie esistono?

La rugosità della superficie è descritta da vari parametri che aiutano a caratterizzare la condizione di una superficie. Ciascuno di questi parametri fornisce informazioni diverse sulla microstruttura e sulla qualità di una superficie. Alcuni dei parametri più importanti sono spiegati di seguito:

• Rugosità Ra (valore di rugosità medio aritmetico): Ra è il parametro utilizzato più comunemente che descrive la rugosità della superficie. Misura la distanza media dei profili di rugosità dalla linea centrale di una superficie. Ra fornisce una semplice media dell’altezza e della profondità delle deviazioni superficiali e fornisce una stima generale della rugosità.
• Rugosità Ry (rugosità massima): Ry si riferisce al picco individuale più alto e alla depressione più profonda all’interno di una sezione di misurazione specifica. Descrive quindi la distanza verticale più grande sulla superficie.
• Rugosità Rz (valore altezza a dieci punti): Rz descrive la differenza tra i cinque picchi più alti e le cinque valli più basse in una sezione di misurazione. A differenza di Ra, che fornisce un valore medio, Rz si concentra su altezze e profondità estreme e fornisce un’indicazione più precisa sulla rugosità massima di una superficie.
• Rugosità Rt (altezza totale del profilo): Rt descrive la distanza tra la deviazione più alta e quella più bassa di una superficie sull’intera lunghezza del profilo misurato. Fornisce un valore di rugosità totale tenendo conto dei picchi e delle valli estremi nell’intero campo di misurazione.

Il calcolo esatto di questi parametri può essere piuttosto complesso e richiede strumenti di misura speciali e metodi matematici. Se sei interessato a un calcolo dettagliato della rugosità della superficie, troverai maggiori informazioni nel nostro post del blog sulla misurazione e la determinazione del trattamento superficiale e del grafico della rugosità.

Metodi di misurazione della rugosità della superficie

La rugosità della superficie viene misurata utilizzando diversi strumenti di misura e metodi di misura. Le tecniche più comuni includono:

• Metodo di scansione sezionale: In questo caso una punta di scansione di precisione scansiona la superficie del pezzo in lavorazione, registrando al contempo le altezze e le profondità del profilo della superficie. Il sensore registra il profilo da cui possono essere derivati vari parametri di rugosità come Ra, Rz o Rt. Questo metodo è adatto a un’ampia gamma di superfici, ma genera solo una vista bidimensionale della rugosità.
• Misurazione ottica della rugosità: Gli strumenti di misura ottica generano un’immagine tridimensionale della superficie. Questi metodi sono particolarmente utili per materiali sensibili o morbidi che potrebbero essere danneggiati da una punta meccanica.
• Scansione laser: I metodi laser utilizzano un fascio di luce concentrato per misurare la superficie. Ciò consente la misurazione senza contatto delle strutture superficiali con velocità e precisione elevate.

Standard internazionali per la rugosità della superficie

La rugosità della superficie viene misurata e specificata in base agli standard riconosciuti a livello internazionale. La serie standard ISO 25178, ad esempio, si riferisce alle misurazioni tridimensionali della struttura della superficie e sta diventando sempre più importante perché i processi di produzione moderni generano spesso strutture superficiali complesse. Gli standard internazionali garantiscono che la misurazione e la specifica della rugosità della superficie rimangano coerenti e comparabili in tutto il mondo. Questi standard forniscono definizioni chiare e linee guida di misurazione utilizzate dal settore manifatturiero per garantire che i componenti soddisfino i requisiti funzionali e qualitativi.

Come viene identificata la rugosità della superficie nei disegni?

Le specifiche della superficie nei disegni tecnici descrivono la qualità specifica di una superficie, compresa la sua rugosità, l’ondulazione e i metodi di lavorazione. Ingegneri e specialisti della produzione utilizzano simboli standardizzati per comunicare con precisione i requisiti del trattamento superficiale. La base per la produzione dei componenti viene creata specificando nei disegni la rugosità della superficie, i metodi di lavorazione e le direzioni della grana. Questi simboli e valori seguono gli standard internazionali, come ISO 1302, che garantiscono specifiche e metodi di misurazione uniformi a livello globale. Alcuni simboli di base della rugosità sono spiegati di seguito.

Il simbolo della superficie è un simbolo standardizzato utilizzato nei disegni tecnici per comunicare i requisiti di trattamento superficiale per un pezzo in lavorazione. Viene utilizzato per presentare informazioni sulla rugosità della superficie, sul metodo di lavorazione, sulla direzione della grana, sull’ondulazione e su altri aspetti rilevanti della superficie.

Metodi di lavorazione per modificare il trattamento superficiale

Metodi diversi, come tornitura, fresatura, rettifica o lappatura, generano ciascuno rugosità diverse che influenzano la funzionalità e la qualità dei componenti fabbricati. A seconda dell’applicazione può essere necessaria una superficie grossolana o particolarmente liscia, per ridurre al minimo l’attrito, l’usura o la suscettibilità alla corrosione. La tabella seguente elenca la rugosità sulle superfici e mostra quali metodi possono essere utilizzati per ottenere queste rugosità.

Importanza della rugosità della superficie nelle applicazioni industriali

La rugosità della superficie svolge un ruolo importante nelle applicazioni industriali, soprattutto quando si tratta di ridurre l’attrito e l’usura. A seconda del profilo di rugosità le superfici possono causare un attrito maggiore o mantenere meglio il film lubrificante e quindi migliorare l’efficienza dei componenti della macchina. Tuttavia, al fine di ottenere una comprensione completa delle relazioni tra trattamento superficiale e comportamento di attrito, è altrettanto importante comprendere i concetti di attrito e coefficiente di attrito. In questo contesto la rugosità della superficie influisce direttamente sul coefficiente di attrito, che è decisamente responsabile del contatto tra i componenti. Vuoi saperne di più? Ulteriori informazioni sulle basi del coefficiente di attrito, i suoi metodi di misurazione e le sue applicazioni in ingegneria sono disponibili nel nostro blog.