Soluções em microscopia

Medição da rugosidade de superfícies

Sobre a rugosidade de superfícies

Como definir a rugosidade de superfícies

A rugosidade da superfície indica a condição das superfícies processadas. As condições da superfície são determinadas pela aparência visual e pelo aspecto tátil. Considere os exemplos a seguir:

• Uma superfície preparada ao esfregar um abrasivo grosseiro contra ela pode ser descrita como uma textura de superfície áspera
• Uma superfície preparada por usinagem por controle numérico por computador (CNC) pode ser descrita como uma superfície fosca e uniforme
• Uma superfície preparada com uma máquina de lapidação pode ser descrita como um acabamento de superfície espelhada

A diferença tanto na aparência quanto na textura é resultado da variação topográfica, ou irregularidades, na superfície do objeto. É cada vez mais importante para acompanhar e quantificar essa característica para fins de garantia de qualidade.

Essas irregularidades determinam a rugosidade de uma superfície. A rugosidade da superfície é uma escala numérica da condição da superfície que não depende da sensação visual ou tátil. Ao fazer várias medições da superfície, como as alturas dos picos ou as profundidades dos vales, é possível determinar os valores de rugosidade de superfície individuais (como S_a, S_q e S_z) e suas relações, além de produzir uma definição quantitativa da qualidade de uma superfície.

• > Para saber mais sobre os parâmetros de rugosidade de superfícies, acesse nossos recursos sobre parâmetros de perfil e de área.

As irregularidades faciais nos componentes e materiais são criadas intencionalmente ou produzidas por vários fatores, incluindo a vibração das ferramentas de corte, a mordida da aresta usada ou as propriedades físicas do material. As irregularidades têm diversos tamanhos e formas e sobreposições em numerosas camadas; as concavidades/convexidades afetam a qualidade e a funcionalidade da superfície do objeto.

Consequentemente, a irregularidade afeta o desempenho do produto resultante. No caso de componentes de montagem, a característica da superfície afeta as características do produto final, incluindo a fricção, a durabilidade, o ruído operacional, o consumo de energia e a estanqueidade. As características da superfície também influenciam a qualidade do produto, como a capacidade de um produto de papel de manter a tinta/pigmento ou verniz.

Por que a rugosidade da superfície tem que ser medida?

O tamanho e a configuração das características têm uma influência significativa na qualidade e na funcionalidade das superfícies processadas e no desempenho dos produtos finais. Consequentemente, medir a rugosidade da superfície é importante para atender aos padrões de alto desempenho dos produtos finais.

Como medir a rugosidade da superfície As irregularidades da superfície são medidas por meio da classificação da altura/profundidade e intervalos das características da superfície para avaliar suas concavidades/convexidades. Em seguida, os resultados são analisados de acordo com métodos predeterminados, sujeitos a um cálculo baseado em quantificação industrial. A influência favorável ou adversa da rugosidade da superfície é determinada pelo tamanho e pela forma das irregularidades e pelo uso do produto. O nível da rugosidade deve ser administrado com base na qualidade e no desempenho desejados da superfície. A medição e a avaliação da rugosidade de superfícies são conceitos antigos com inúmeros parâmetros estabelecidos que indicam vários critérios de rugosidade. O progresso da tecnologia de processamento e a introdução de instrumentos de medição avançados permitem avaliar vários aspectos da rugosidade da superfície.

• > Para saber mais sobre a padronização da rugosidade, acesse nosso recurso sobre padronização internacional.

Métodos para medir a rugosidade da superfície

A medição da rugosidade da superfície dos componentes e produtos industriais e o gerenciamento qualitativo dos dados resultantes estão aumentando com a evolução da nanotecnologia e o aumento da demanda de desempenho e redução do tamanho dos dispositivos eletrônicos. Os medidores convencionais de rugosidade do tipo caneta são projetados para capturar informações de altura por meio de contato mecânico com o acabamento da superfície a ser medida. Esses dispositivos podem medir amplamente a altura de superfície, as características e a condição superficial do acabamento.

No entanto, as melhorias cada vez maiores nos processos de fabricação causaram um aumento no número de amostras moles, como películas, e das características da superfície menores do que a ponta da sonda de caneta. Esses avanços de material aumentaram a demanda por técnicas de medição sem contato e não destrutivas, desde a medição linear à medição de área precisa.

Para atender a essas demandas de medição de rugosidade da superfície a nível nano, foram desenvolvidos microscópios a laser como instrumentos de medição de rugosidade da superfície capazes de fornecer uma medição precisa, sem contato e 3D das características da superfície de uma amostra em condições ambientais.

• > Para mais informações sobre essas técnicas, acesse nosso recurso sobre métodos de medição da rugosidade de superfícies.

Terminologia técnica da rugosidade da superfície

Curva de perfil primário: curva de perfil obtida ao aplicar um filtro passa-baixa com valor de cut-off de λs ao perfil primário medido.

Perfil de rugosidade: a curva de perfil derivada do perfil primário ao suprimir o componente de comprimento de onda longa usando um filtro passa-alta com um valor de corte de λc.

Perfil de ondulação: a curva de perfil obtida pela aplicação sequencial de filtros de perfil com valores de corte de λf e λc ao perfil primário.

Comprimento de amostragem: o comprimento na direção do eixo medido usado para determinar características do perfil.

Comprimento de avaliação: o comprimento na direção do eixo medido usado para estabelecer o perfil sob avaliação.

Desenho conceitual do método de área

• > Para saber mais sobre a medição da rugosidade da superfície, acesse nosso recurso sobre os princípios básicos da avaliação da rugosidade de superfícies.

Saiba mais sobre a medição da rugosidade de superfícies > Parâmetros do método de perfil (rugosidade da linha) > Parâmetros do método de área (rugosidade da área) > Avaliação dos parâmetros de rugosidade > Métodos de medição da rugosidade de superfícies > Padronização internacional > Glossários de terminologia técnica > Princípios básicos da avaliação da rugosidade de superfícies usando microscopia a laser

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Sem contato, sem danos ao espécime Nenhuma preparação preliminar é necessária. Basta colocar a amostra na platina e começar a medir.

Aquisição de informações da rugosidade de um plano inteiro Três tipos de informações podem ser adquiridos simultaneamente de um plano inteiro.

Medição precisa capturando irregularidades sutis O feixe laser com diâmetro de 405 nm/0,4 μm analisa características sutis sem distorção.

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