As características de uma superfície, podem refletir em fatores positivos ou negativos dependendo da aplicação e das condições de cada acabamento. De forma geral, quando analisa-se superfícies sólidas, por maior que o polimento existente sobre aquela superfície e por mais perfeita que seja, sempre existirão irregularidades. A Figura 33 mostra uma imagem 3D de uma superfície analisada de forma microscópica através de software especial. De acordo com Rosa (2006) essas irregularidades compreendem em dois grupos de erros: os macrogeométricos e os microgeométricos.
Figura 33 - Superfície plana analisada microscopicamente
Fonte: Adaptado de Alves (2011) e Flores (2007)
Erros macrogeométricos são erros de formas que podem ser verificados com instrumentos convencionais de medição, micrometros, relógios comparadores, etc. Esses erros incluem divergências como ondulações, retilineidade, circularidade, planicidade, dentre outras caracterizações geométricas.
Erros microgeométricos por sua vez, são caracterizados como especificamente rugosidade.
Segundo a norma DIN 4762 (1989), a rugosidade é definida como “O conjunto de irregularidades, isto é, pequenas saliências e reentrâncias que caracterizam a superfície”.
No Brasil a rugosidade é normatizada pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), usando a norma NBR ISO 4287 (2002). Segundo essa norma brasileira, rugosidade é uma medida topográfica da superfície em interesse, um conjunto de desvios micro geométricos, caracterizado pelas pequenas saliências e reentrâncias presentes na superfície. Estas saliências, riscos e ondulações é que classificam uma superfície, seu aspecto e características necessárias para seu uso.
Sabe-se que o acabamento superficial de uma peça influencia em seu desempenho e operação. Da mesma forma, o processo de fabricação é de suma importância para determinar o acabamento superficial de uma peça.
Para analisar de forma mais específica cada rugosidade, Filho (2011) caracteriza três tipos de superfícies principais: Superfície geométrica (ideal), superfície real (com desvios de acabamento) e superfície efetiva (avaliada pela técnica de medição).
Superfície Geométrica: Segundo Alves (2011) é aquela descrita no projeto, onde não
existem erros de forma e acabamento, ou seja, trata-se de uma superfície teórica, ou superfície ideal (desejada), sem imperfeições, isenta de erros de forma ou textura, definido por especificações de desenho ou outros documentos.
Superfície Real: é aquela que limita o corpo e o separa do meio que o envolve,
conforme descrito por Alves (2011). Basicamente Rosa (2006) esclarece como sendo a superfície resultante do método (processo) empregado para fabricação da peça, que irá apresentar algum grau de irregularidade.
Superfície Efetiva: Alves (2011) descreve como sendo a forma aproximada da
superfície real de uma peça, sendo a superfície apresentada e analisada pelo aparelho de medição. Rosa (2006) esclarece ainda que existem diferentes sistemas e condições de medição que apresentam diferentes superfícies efetivas.
Dentro dessas três variações possíveis de características de superfícies, a DIN 4760 (1982) distribui seis diferentes tipos de desvios que se enquadram entre a superfície real e a geométrica. A Tabela 1 apresenta a classificação dos desvios de superfícies da norma.
Para exemplificar esses desvios, Rosa (2006) na Figura 34, utiliza uma pequena porção de uma superfície e analisa os elementos (erros e desvios) que a compõe.
Tabela 1 - Classificação dos Desvios de Superfície.
Figura 34 - Perfil efetivo de uma superfície
Fonte: Adaptado de Rosa (2006)
Na Figura 34, Rosa (2006) ainda salienta os elementos que compõem a textura superficial como sendo:
A. Rugosidade: conjunto das irregularidades causadas pelo processo de produção; B. Ondulações: conjunto de irregularidades caudadas por vibrações ou deflexões do
sistema de produção ou do tratamento térmico;
C. Erro de Forma: direção geral dos componentes de textura, podendo ser periódico (quando os sulcos tem direções definidas), ou aperiódicos (quando os sulcos não tem direções definidas);
D. Passo das irregularidades: é a média das distancias entre as saliências.
E. Altura ou amplitude das irregularidades: analisando as irregularidades da textura primária.
A rugosidade é medida através de uma série de comprimentos (comprimento de referência ou cut-off) de amostragem. Dentro de uma medição, no decorrer da distância total percorrida, são coletados vários comprimentos de amostragens, chamados de cut-off, que para apresentação dos dados finais da medição no percurso total, efetua-se uma média dos valores coletados nos cut-off. A Figura 35, apresenta de forma simplificada a relação do comprimento para avaliação da rugosidade.
Figura 35 – Representação dos comprimentos de Avaliação e de Amostragem
A norma NBR ISO 4287 (2002) define parâmetros como:
• (Zp) – sendo a altura do pico do perfil: a distância entre o eixo X e o ponto mais alto dos pontos do perfil;
• (Zv) - sendo a profundidade do vale do perfil: distância entre o eixo X e o ponto mais baixo do perfil;
• (Zt) – altura do elemento de perfil: soma da altura do pico e profundidade do vale de um elemento do perfil.
A Figura 36 ilustra os três parâmetros citados pela norma. Figura 36 – Elementos do perfil
Fonte: Norma NBR ISO 4287 (2002) apud Loose (2015)
Para definição da rugosidade média a norma NBR ISO 4287 (2002) indica que existem três parâmetros geométricos que caracterizam a superfície:
- Parâmetro P: Calculado a partir do perfil primário; - Parâmetro R: Calculado a partir do perfil de rugosidade; - Parâmetro W: Calculado a partir do perfil de ondulação.
Dentre esses parâmetros, o R é o mais utilizado pelo fato de ser uma das variáveis (rugosidade) mais importantes nos processos produtivos. Dentro desse parâmetro, foram divididas algumas classes de rugosidade, ficando definidas como R , R , R e R . Rosa
(2006) apresenta uma breve descrição de cada um desses parâmetros como sendo:
- R (rugosidade média): Roughness Avarage é a média dos valores absolutos das
ordenadas de afastamento, dos pontos do perfil de rugosidade, em relação á linha média, dentro do percurso de medição.
Rosa (2006) ainda apresenta na Tabela 2 alguns valores indicados de rugosidade através do número de classe da rugosidade correspondente.
Alves (2011) afirma que R é o parâmetro de medição mais usado, aplicável na maioria
dos processos de fabricação e, devido a sua grande utilização quase todos os equipamentos apresentam esse parâmetro.
- R : trata-se da média aritmética dos cinco valores de rugosidade parcial, analisando a
altura máxima do perfil (maior pico) e a profundidade do maior vale, no percurso de amostragem.
- R : Roughness Root Mean Squared trata-se de um desvio médio quadrático do perfil
avaliado durante o percurso de amostragem.
- R : é a soma das maiores alturas de pico e das maiores profundidades dos vales no
percurso de análise.
Tabela 2 - Classe de rugosidade Ra e valor correspondente
Fonte: Rosa (2006)
A medição dessas rugosidades podem ser efetuadas através de equipamentos como por exemplo o Rugosímetro, apresentado na Figura 37.
Figura 37 - Rugosímetro portátil
Fonte: Adaptado Mitutoyo (2016)
Para especificações em projetos, criou-se uma padronização no qual a ABNT NBR 8404 (1984) serve como referência para determinações de estados de superfícies.
Na Tabela 3 apresentada por Rosa (2006) pode-se verificar algumas simbologias básicas para processos de acabamento superficial.
Tabela 3 - Tabela com símbolos básicos
Fonte: Rosa (2006)
Fazendo-se uso da simbologia básica, para que os projetistas possam especificar de forma mais clara nos desenhos qual o processo ideal a ser executa, a norma NBR 8404 fixa indicações complementares aos símbolos, tornando de fácil entendimento a leitura da superfície de acabamento no desenho. A Tabela 4 apresenta uma relação de símbolos com informações complementares.
Tabela 4 - Símbolos de acabamento superficial com informações complementares