Como se mide la superficie
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Herramienta de medición de superficies
La rugosidad es un componente de la textura de la superficie, y son irregularidades en una superficie resultantes de un desnivel. Las denominadas desviaciones superficiales surgen del efecto que tiene un proceso de mecanizado o acabado en la superficie. Se clasifican en finas y gruesas. Las desviaciones de forma y posición se clasifican como forma de curso, mientras que la ondulación y la rugosidad se clasifican como forma fina:
Cada proceso de fabricación afecta al acabado de la superficie y, en consecuencia, a la rugosidad de la misma. Para garantizar la calidad del componente fabricado a pesar de ello, el acabado de la superficie se define según el llamado valor de rugosidad. La rugosidad real del componente se determina midiendo los perfiles de la superficie con el instrumento de medición de la rugosidad.
Hay que tener en cuenta que sólo se pueden alcanzar determinados valores de rugosidad con ciertos procesos de fabricación. Por lo tanto, estos deben definirse durante el diseño del componente, y de acuerdo con el proceso de fabricación específico. Por lo tanto, los valores de rugosidad se definen en función del proceso de fabricación. Se indican según la rugosidad media aritmética (Ra) en µm para cada proceso de fabricación.
Sistemas de medición de superficies
Figura 1. A partir de las curvas de fuerza vs. tiempo se pueden identificar diferentes etapas del experimento: 1) Al principio, el anillo está por encima de la interfaz y la fuerza es nula. 2) El anillo toca la interfaz y hay una ligera fuerza positiva debido a la fuerza adhesiva entre el anillo y la superficie. 3) El anillo debe ser empujado a través de la interfaz (debido a la tensión superficial que provocará una pequeña fuerza negativa). 4) El anillo atraviesa la interfaz y se mide una pequeña fuerza positiva debido a los hilos de soporte del anillo. 5) Cuando se levanta a través de la interfaz, la fuerza medida comienza a aumentar. 6) La fuerza sigue aumentando. 7) Se alcanza la fuerza máxima. 8) Después del máximo se produce una pequeña disminución de la fuerza hasta que la lámina se rompe, o el anillo es empujado de nuevo por debajo de la superficie.
El método de la placa de Wilhelmy utiliza una placa de platino rugosa como sonda. Los cálculos de esta técnica se basan en el perímetro de la placa totalmente mojada en contacto con el líquido. En este método, la posición de la sonda con respecto a la superficie es importante. Cuando la superficie del líquido entra en contacto con la sonda, el instrumento detecta el momento exacto de contacto registrando un cambio de fuerza en la sonda. Esta posición se denomina “profundidad de inmersión cero”. A continuación, la placa se sumerge hasta una profundidad determinada por debajo de este valor (normalmente unos pocos mm dentro de la interfaz). Cuando la placa vuelve a la profundidad cero de inmersión, se registra la fuerza.
Métodos de medición de la rugosidad superficial
La metrología de superficies es la medición de las características a pequeña escala de las superficies, y es una rama de la metrología. La forma primaria de la superficie, la fractalidad de la superficie y la rugosidad de la superficie son los parámetros más comúnmente asociados con este campo. Es importante para muchas disciplinas y se conoce sobre todo por el mecanizado de piezas y conjuntos de precisión que contienen superficies de contacto o que deben funcionar con altas presiones internas.
El acabado superficial puede medirse de dos maneras: con métodos de contacto y sin contacto. Los métodos de contacto consisten en arrastrar un palpador de medición por la superficie; estos instrumentos se denominan perfilómetros. Los métodos sin contacto incluyen: interferometría, holografía digital, microscopía confocal, variación de enfoque, luz estructurada, capacitancia eléctrica, microscopía electrónica, fotogrametría y perfilómetros sin contacto.
El método más común es utilizar un perfilómetro de aguja de diamante. El palpador se desplaza perpendicularmente a la superficie [1]. La sonda suele trazar una línea recta en una superficie plana o un arco circular alrededor de una superficie cilíndrica. La longitud de la trayectoria que traza se denomina longitud de medida. La longitud de onda del filtro de menor frecuencia que se utilizará para analizar los datos suele definirse como la longitud de muestreo. La mayoría de las normas recomiendan que la longitud de medición sea al menos siete veces mayor que la longitud de muestreo y, según el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, debe ser al menos dos veces mayor que la longitud de onda[cita requerida] de las características interesantes. La longitud de evaluación es la longitud de los datos que se utilizarán para el análisis. Normalmente se descarta una longitud de muestreo de cada extremo de la longitud de medición. Las mediciones en 3D pueden realizarse con un perfilómetro escaneando sobre un área 2D de la superficie.
Cómo medir la rugosidad superficial
La tensión superficial es la fuerza que se ejerce sobre la superficie de los líquidos y que le permite formar gotas cohesivas. A veces se denomina tensión interfacial y varía en función del líquido y de la superficie con la que interactúa. Dado que la tensión superficial puede manifestarse de muchas maneras, hay varias formas de medirla. Cuando se trata de medir la tensión superficial de una gota, se suele utilizar una técnica llamada prueba de la gota colgante. Este método mide la tensión superficial utilizando una máquina llamada goniómetro que toma una imagen de alta resolución de una gota que cuelga del fondo de una jeringa justo antes de que caiga. Analiza la forma y el ángulo de contacto de la gota, utilizando esa información es capaz de medir la tensión superficial de la gota.
Cuando se mide la tensión superficial en la superficie de un líquido en lugar de una gota de líquido, se utilizan otras técnicas. Un método muy popular es el llamado método del anillo de Du Nouy. Consiste en colocar un anillo, normalmente de platino, sobre la superficie de un líquido. A continuación, un dispositivo controlado levanta lentamente el anillo de la superficie y calcula la fuerza necesaria para separar el líquido del anillo. Esta cifra se relaciona entonces con la medida de la tensión superficial del líquido. Para medir la tensión superficial de una gota de un líquido que descansa sobre una superficie sólida, se utiliza un método denominado técnica de la gota sésil. Este método suele denominarse prueba del ángulo de contacto. Mide el ángulo de contacto que la gota forma con la superficie sobre la que se asienta. Este número puede convertirse en la medida de la tensión superficial en la gota del líquido. Esta prueba también se utiliza en Thierry para medir el nivel de activación superficial que ha alcanzado un material.
