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Rugosidade de Superfícies

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Na Figura 01, o perfil médio é a linha tal que, no comprimento L, a soma das áreas cheias acima da linha horizontal é igual à soma das áreas vazias abaixo (considerando a superfície sem ondulação). A rugosidade média Ra é definida por:

$$R_a = \frac{1}{L} \int_0^L |h(x)| dx \tag{A}$$
Rugosidade média
Fig 01

Ra é o método mais usado para indicação da rugosidade. Instrumentos para medir usam circuitos eletrônicos relativamente simples para a operação de integração. Entretanto, o parâmetro não é totalmente confiável. Os perfis da figura seguinte apresentam o mesmo valor de Ra, mas a simples observação visual permite concluir que, a depender da aplicação, os resultados práticos podem ser diferentes.

Perfis diferentes com a mesma rugosidade média Ra
Fig 02

Se há necessidade de especificação mais rigorosa, outros dados devem ser considerados, como picos e depressões, formas, espaçamentos. E métodos mais sofisticados devem ser aplicados. A figura a seguir dá faixas de rugosidades médias típicas para alguns processos.

Rugosidades médias típicas para alguns processos
Fig 03

Existem algumas fórmulas para estimar rugosidade de processos de usinagem. Por exemplo, para uma operação de fresagem,

$$R_a = 500\ r \sqrt{r^2 - \left(\frac{a}{2}\right)^2} \tag{B}$$
Ra: rugosidade em µm.
r: raio em mm da ponta da ferramenta.
a: avanço da ferramenta em mm por rotação.

Para torneamento,

$$R_a = 41,66 \frac{a^2}{r} \tag{C}$$
Essas fórmulas são estimativas. Os resultados reais dependem de outros fatores, como materiais da peça e da ferramenta, velocidade de corte, lubrificação, temperatura, etc.

A rugosidade média quadrática Rq é definida pela igualdade:

$$R_q = \sqrt{\frac{1}{L} \int_0^L h^2(x) dx} \tag{D}$$
Se a forma do perfil for senoidal, Rq é aproximadamente 1,11 Ra, independente dos parâmetros da senoide. Instrumentos antigos mediam por essa relação mas, na realidade, os perfis práticos são muito distantes da senoide e, portanto, a aproximação resultava em erros grosseiros. Instrumentos atuais fazem o cálculo por digitalização. Rq, na prática, é usado apenas para superfícies de sistemas óticos, por apresentar uma melhor relação com qualidade ótica dos materiais.

A rugosidade total Rt é dada pela diferença entre o pico mais alto e a depressão mais baixa no comprimento considerado. Pode ser um bom indicador da ocorrência de falhas no processo de fabricação.

Rugosidade total
Fig 04

O gráfico abaixo dá uma ideia aproximada da faixa de rugosidade Rt das superfícies obtidas por alguns processos de produção.

Faixas de rugosidade Rt para algumas superfícies
Fig 05

Entretanto, essas informações não devem ser consideradas rigorosamente corretas. Servem apenas para comparações aproximadas. Os processos de produção evoluem e podem apresentar resultados melhores do que os indicados no gráfico.
Referências
Bouché, Ch. Leitner, A. Sans, F. Dubbel - Manual da Construção de Máquinas. São Paulo: Hemus, 1979.
Giek, Kurt. Manual de Fórmulas Técnicas. São Paulo: Hemus.
Shell Brasil SA Petróleo. Tabelas Técnicas.

Topo | Rev: Abr/2018