Rugosidad y efectos de la superficie

Rugosidad de la superficie, a menudo simplemente llamado aspereza, es un componente del acabado superficial (textura superficial). Se cuantifica por la desviación de la dirección del vector normal de la superficie real desde su forma ideal. Si estas desviaciones son grandes, la superficie es rugosa; si ellos son pequeñas, la superficie es lisa. En la metrología de la superficie, la rugosidad generalmente se considera el componente de alta frecuencia y longitud de onda corta de la superficie que se mide. Sin embargo, a menudo es necesario conocer la amplitud y frecuencia para garantizar que la superficie es adecuada para su propósito.La aspereza juega un papel importante en la determinación de cómo los objetos reales interactúan con su entorno. En la tribología, las superficies rugosas generalmente se usan más rápido y tienen un coeficiente de fricción más alto que las superficies lisas. Sitios de nucleación para grietas o corrosión. La rugosidad, por otro lado, puede promover la adhesión. En los descriptores generales de escala transversal, como los fractales de superficie, no son descriptores específicos de escala, sino que proporcionan predicciones más significativas de las interacciones mecánicas superficiales, incluida la rigidez de contacto y la fricción estática.Si bien los altos valores de rugosidad son generalmente indeseables, son difíciles y costosos de controlar durante la fabricación. Por ejemplo, controlar la rugosidad de la superficie de las piezas fabricadas de modelado de deposición fusionada (FDM) es difícil y costoso. Reducir la rugosidad de una superficie generalmente aumenta su costo de fabricación. Esto a menudo resulta en una compensación entre el costo de fabricación del componente y el rendimiento de su aplicación.La rugosidad se puede medir mediante comparación manual con un "comparador de rugosidad de la superficie" (una muestra de rugosidad de la superficie conocida), pero con mayor frecuencia se realizan mediciones de perfil de superficie utilizando un profilómetro. Estos pueden ser de contacto (generalmente un lápiz óptico de diamantes) o óptico (( Por ejemplo: interferómetro de luz blanca o microscopio confocal de barrido láser).Sin embargo, a menudo, la aspereza debe controlarse. Por ejemplo, las superficies brillantes son demasiado brillantes para los ojos y demasiado resbaladizos para los dedos (los paneles táctiles son un buen ejemplo), por lo que la aspereza debe controlarse. Este es el caso donde tanto la amplitud como la frecuencia Es muy importante.

Teoría fractal

El matemático Benoit Mandelbrot señaló el vínculo entre la rugosidad de la superficie y la dimensión fractal. La descripción palmada por los fractales a nivel de rugosidad microscópica puede permitir el control sobre las propiedades del material y el tipo de formación de chips que ocurre. Pero los fractales no pueden proporcionar una representación a escala completa de A superficie mecanizada típica afectada por trazas de alimentación de herramientas; Ignora la geometría de la vanguardia (J Los descriptores de superficie de rugosidad o pendiente han sido desafiantes en múltiples dominios. Ciertos fenómenos interfaciales, incluidas la mecánica de contacto, la fricción y la resistencia al contacto eléctrico, pueden explicar mejor la estructura de la superficie al emplear medidas fractales de la superficie junto con la rugosidad o las mediciones de la forma de la superficie.

Aspereza de la superficie del suelo

La rugosidad de la superficie del suelo (SSR) se refiere a la variación vertical del alivio microscópico y macroscópico de la superficie del suelo y su distribución aleatoria. Hay cuatro categorías distintas de SSR, cada una que representa una escala de longitud vertical característica; La primera categoría incluye variaciones microtopográficas de partículas de suelo individuales a agregados del orden de 0.053-2.0 mm; La segunda categoría consta de 2 a 100 mm; La tercera categoría de rugosidad de la superficie del suelo es la diferencia de elevación sistemática debido a la labranza, llamada aspereza direccional (OR), y varía de 100 a 300 mm; La cuarta categoría incluye curvatura plana o características de terreno macroscópico.Las dos primeras clases explican la llamada microroughness, que se ha demostrado que está influenciada en gran medida por el evento y las escalas de tiempo estacionales de la lluvia y la labranza, respectivamente. Datos de elevación alrededor de la elevación media, después de corregir la pendiente utilizando un plano de mejor ajuste y eliminar los efectos de labranza en las lecturas de altura individual.Dependiendo de las condiciones iniciales de microroughness y las propiedades del suelo, el efecto de la lluvia puede provocar atenuación o aumento de la microroughness. En las superficies ásperas del suelo, la acción de la separación de placas de lluvia tiende a suavizar los bordes de la rugosidad de la superficie del suelo, lo que lleva a una disminución general de RR. Sin embargo, sin embargo, un estudio reciente que examina la respuesta de las superficies lisas del suelo a la lluvia reveló que RR puede aumentar significativamente para escalas de longitud de microro de microro inicial baja de 0 a 5 mm.it también se muestra que el aumento o disminución es consistente entre los diversos índices de SSR .

Efectos prácticos

La estructura de la superficie juega un papel clave en el control de la mecánica de contacto, es decir, el comportamiento mecánico que exhiben dos objetos sólidos en una interfaz cuando se acercan entre sí y hacen la transición de la falta de contacto al contacto completo. En particular, la rigidez de contacto normal se controla principalmente por la estructura de rugosidad (rugosidad, pendiente de la superficie y fractalidad) y propiedades del material.En cuanto a las superficies de ingeniería en cuestión, la rugosidad se considera perjudicial para el rendimiento de la parte. Por lo tanto, la mayoría de las impresiones fabricadas tienen un límite superior en la rugosidad, pero no hay límite inferior. Una excepción es en los orificios del cilindro donde el aceite permanece en el perfil de la superficie y se requiere rugosidad mínima .