La rugosidad de superficie en pocas palabras
La rugosidad de superficie describe las pequeñas irregularidades de una superficie. Influye en la fricción, el desgaste, el comportamiento de estanqueidad, la adherencia de los recubrimientos, el aspecto óptico y el rendimiento funcional de muchas piezas técnicas. La rugosidad puede evaluarse a lo largo de un único perfil utilizando parámetros como Ra y Rz, o en toda la superficie mediante parámetros 3D basados en área como Sa, Sq y Sz.
Para obtener resultados fiables, es importante comprender qué parámetro de rugosidad se requiere, qué norma es aplicable y qué método de medición es adecuado para la superficie y la aplicación.
¿Qué es la estructura superficial y qué es la rugosidad?
La rugosidad de superficie es la variación a pequeña escala en la altura de una superficie. Incluso las superficies que al ojo humano parecen lisas contienen picos y valles microscópicos. Estas irregularidades se producen como resultado de procesos de fabricación tales como el mecanizado, el rectificado, el pulido, el recubrimiento, la fabricación aditiva, el conformado o el grabado.
En el análisis de la estructura superficial, la rugosidad suele separarse de los componentes de la superficie de mayor longitud de onda, como la ondulación y la forma. Esta separación es importante porque cada componente describe un aspecto diferente de la superficie:
| Componente de superficie | Descripción | Causa habitual |
| Rugosidad | Irregularidades superficiales finas y de longitud de onda corta | Marcas de herramientas, estructura del material, pulido, textura del recubrimiento |
| Ondulación | Variaciones superficiales más amplias, de longitud de onda media | Vibraciones de la máquina, efectos térmicos, inestabilidad del proceso |
| Forma | Forma geométrica de longitud de onda larga | Curvatura, desviación de planicidad, geometría de la pieza |
Por lo tanto, la rugosidad de superficie no es simplemente una impresión visual. Se trata de una propiedad medible que debe evaluarse con parámetros, filtros y normas definidos. Para obtener más información sobre la ondulación y la forma, también puedes consultar la página sobre la estructura de la superficie.
Por qué es importante la rugosidad de superficie
La rugosidad de superficie influye en el comportamiento de un componente durante su uso. Dependiendo de la aplicación, puede ser necesario que una superficie sea muy lisa, que presente una textura deliberada o que se mantenga dentro de un estrecho margen de tolerancia.
Entre los efectos funcionales típicos se incluyen:
| Función | Por qué es importante la rugosidad |
| Fricción y desgaste | La rugosidad influye en el comportamiento del contacto entre las piezas móviles |
| Estanqueidad | Los picos, los valles y la estructura superficial influyen en las vías de fuga |
| Lubricación | Los valles de la superficie pueden retener aceite u otros lubricantes |
| Recubrimiento y adhesión | La estructura superficial afecta a la adherencia y a la calidad del recubrimiento |
| Aspecto óptico | La rugosidad influye en el brillo, la opacidad y la dispersión |
| Facilidad de limpieza | La estructura superficial puede afectar al comportamiento de la contaminación y los residuos |
| Contacto eléctrico y térmico | El área de contacto real depende en gran medida de la topografía de la superficie |
| Rendimiento biomédico | Las estructuras superficiales de los implantes, las piezas dentales y los dispositivos médicos suelen requerir una textura controlada |
Por este motivo, la medición de la rugosidad se utiliza en el Control de calidad, la investigación y el desarrollo, la Optimización del proceso y el análisis de fallos.
Cómo medir rápidamente la rugosidad de superficie en 3D
Este vídeo muestra cómo medir y caracterizar la rugosidad de superficie de componentes de ingeniería mecánica, por ejemplo, superficies pulidas, utilizando perfilómetros de superficies ópticos sin contacto, como los interferómetros de luz blanca de TopMap.
Elige el aumento deseado, aprovecha las ventajas del revólver motorizado y el sistema automático « Focus Finder » para la medición y evaluación de la rugosidad de superficie 3D. Gestiona y carga tus recetas de medición personalizadas y predefinidas para iniciar de forma rápida y sencilla la evaluación de la rugosidad de superficie 3D, y genera y comparte fácilmente tus resultados sobre la evaluación de la rugosidad, por ejemplo, según la norma ISO 25178 y otras.
La rugosidad de superficie puede evaluarse de dos formas principales: como perfil bidimensional o como superficie tridimensional. La tabla ofrece una visión general rápida:
| Método de medición | Tipo de datos | Parámetros típicos | Ventaja principal |
| Rugosidad del perfil | Perfil lineal 2D | Ra, Rz, Rq, Rt | Consolidado, sencillo, ampliamente utilizado |
| Rugosidad de superficie | Topografía de la superficie en 3D | Sa, Sq, Sz, Ssk, Sku | Información más completa sobre la superficie |
Rugosidad del perfil y rugosidad de superficie
Rugosidad del perfil
La rugosidad del perfil se mide a lo largo de una única línea que atraviesa la superficie. Este método se asocia tradicionalmente con instrumentos de palpador y parámetros como Ra, Rz y Rq.
Las mediciones de perfil están ampliamente consolidadas y siguen utilizándose en muchos planos, especificaciones y entornos de producción. Sin embargo, es posible que un único perfil no represente plenamente superficies complejas o que dependan de la dirección.
Rugosidad de superficie
La rugosidad de superficie se evalúa sobre toda la superficie. Esto genera un mapa de alturas en 3D de la superficie medida y permite obtener parámetros areales como Sa, Sq y Sz.
Las mediciones de área proporcionan más información sobre la estructura completa de la superficie, incluidos los defectos locales, la anisotropía, la dirección de la textura, los picos, los valles y las características funcionales de la superficie.
Una gran ventaja de los analizadores de rugosidad de superficie de área es que, si es necesario, también pueden proporcionar parámetros de perfil. Y, dado que los datos brutos de la superficie se capturan y almacenan, los distintos perfiles pueden extraerse en cualquier momento, ya sea durante la medición o días después.
ISO para la evaluación del perfil y la superficie del área
Las cadenas de medición para la evaluación de superficies basada en áreas o perfiles se describen en las normas ISO 25178 o ISO 4287, y difieren entre sí en algunos detalles.
Descarga el informe técnico sobre la evaluación de la rugosidad de superficie
Los perfilómetros ópticos están sustituyendo cada vez más a los sistemas de medición táctiles. Con el tiempo, en un futuro próximo, los parámetros 2D solo se mantendrán cuando su valor informativo sea suficiente.
Una caracterización 3D completa y exhaustiva de toda la superficie de la muestra, por ejemplo, mediante tecnología de medición de superficies óptica como los interferómetros de luz blanca de TopMap, ofrece una visualización intuitiva de los datos de medición, al tiempo que permite amplias opciones de evaluación para un análisis más profundo y una retroalimentación sobre el proceso de producción.
Regístrate y lee el artículo completo sobre la rugosidad de superficie y cómo medir superficies de forma más rápida y eficiente.
Parámetros de rugosidad y las normas ISO
ISO 25178 define los parámetros de la estructura superficial areal, mientras que « ISO 21920 » es la serie de normas actual para la medición de la rugosidad de perfil. La ISO establece que la norma « ISO 25178-2» especifica los términos, definiciones y parámetros para la estructura superficial areal. El PTB describe « ISO 21920 » como la serie revisada de normas, compuesta por tres partes, para la medición de la rugosidad de perfil, que sustituye a normas anteriores como « ISO 4287 », la ISO 4288 y partes de « ISO 13565 ».
Ra, Rz, Sa y Sq explicaron
Ra: rugosidad media aritmética
Ra es uno de los parámetros de rugosidad más utilizados. Describe la media aritmética de las desviaciones absolutas de altura respecto a la línea media dentro de la longitud de evaluación.
Ra Resulta útil para el control general de la rugosidad, pero no indica si una superficie presenta picos aislados, valles profundos o estructuras direccionales. Dos superficies pueden tener el mismo valor de « Ra », pero un comportamiento funcional muy diferente.
Rz: profundidad de rugosidad
Rz describe la información de rugosidad relacionada con la relación entre picos y valles a lo largo de un perfil. Se utiliza a menudo en planos técnicos y especificaciones de fabricación. En comparación con la rugosidad aritmética ( Ra), la profundidad de rugosidad ( Rz ) es más sensible a los picos y valles pronunciados.
Dado que las normas han cambiado con el tiempo, es importante comprobar a qué definición de « Rz » y a qué norma se hace referencia en la especificación.
Sa: altura media aritmética de área
Sa es el equivalente en superficie de la « Ra ». En lugar de evaluar una sola línea, la « Sa » se calcula a partir de toda la superficie tridimensional. Esto la hace útil cuando una superficie no puede representarse de forma fiable mediante un único perfil.
Sa Es especialmente relevante para superficies con textura direccional, defectos locales, características estructuradas o rugosidad no uniforme.
Sq: altura cuadrática media de área
Sq es la media cuadrática de la superficie. En comparación con Sa, Sq otorga mayor peso a los picos altos y a los valles profundos. Por lo tanto, puede resultar útil cuando las desviaciones extremas de altura son funcionalmente relevantes.
¿Cuáles son los parámetros habituales de rugosidad del perfil?
| Parámetro | Nombre completo | Descripción | Uso habitual |
| Ra | Rugosidad media aritmética | Desviación media absoluta de altura a lo largo de un perfil | Especificación general de rugosidad |
| Rq | Rugosidad media cuadrática | Valor RMS de las desviaciones de altura a lo largo de un perfil | Más sensible a los picos altos y los valles profundos que Ra |
| Rz | Profundidad media de rugosidad / parámetro del perfil relacionado con la altura máxima, dependiendo del contexto de la norma | Información sobre la rugosidad relacionada con la relación pico-valle | Habitual en planos técnicos y Control de fabricación |
| Rt | Altura total del perfil de rugosidad | Distancia entre el pico más alto y el valle más profundo en la longitud de evaluación | Detección de características extremas del perfil |
| Rsk | SkNovedad del perfil de rugosidad | Simetría de la distribución de alturas | Distinción entre superficies tipo meseta y superficies dominadas por valles |
| Rku | Curtosis del perfil de rugosidad | Nitidez de la distribución de alturas | Detección de perfiles con picos o de distribución inusual |
¿Cuáles son los parámetros habituales de rugosidad de superficie?
| Parámetro | Nombre completo | Qué describe | Concepto relacionado del perfil |
| Sa | Altura media aritmética | Desviación media absoluta de la altura en una zona | Concepto similar a Ra |
| Sq | Altura media cuadrática | Valor RMS de las desviaciones de altura en una zona | Concepto similar a Rq |
| Sz | Altura máxima de la superficie | Altura entre el pico más alto y el valle más profundo de la zona | Relacionado con los conceptos de altura máxima |
| Ssk | Sknovedad | Simetría de la distribución de la altura en una zona | Relacionado con Rsk |
| Sku | Curtosis | Agudeza de la distribución de alturas en una zona | Relacionado con Rku |
| Sp | Altura máxima del pico | Pico más alto por encima del plano medio | Análisis de picos |
| Sv | Altura máxima del valle | Valle más profundo por debajo del plano medio | Análisis de valles |
Normas sobre rugosidad de superficie
La medición de la rugosidad se basa en definiciones normalizadas, filtros, longitudes de evaluación y cálculos de parámetros. Las normas más relevantes varían según se trate de la medición de perfiles o de la medición de área.
| Estándar | Enfoque principal | Relevancia típica |
| ISO 21920 | Estructura superficial del perfil | Serie de normas modernas para especificaciones y parámetros de rugosidad de perfiles |
| ISO 25178 | Estructura superficial de área | Topografía superficial en 3D y parámetros de rugosidad de superficie |
| ISO 4287 / ISO 4288 | Normas antiguas sobre rugosidad de perfiles | Aún aparecen en planos existentes y especificaciones heredadas |
| ISO 1302 | Indicación de la estructura superficial en la documentación técnica del producto | Símbolos de los planos y contexto de las especificaciones |
ISO 21920 ha cobrado importancia porque moderniza la medición de la rugosidad de perfiles y sustituye a varias normas antiguas relacionadas con los perfiles. Sin embargo, muchos planos existentes siguen haciendo referencia a la norma ISO 4287 o a la ISO 4288. Por lo tanto, a la hora de evaluar la rugosidad, los usuarios deben comprobar la referencia exacta a la norma que figura en el plano o en la especificación.
Para las mediciones de área en 3D, la norma ISO 25178 constituye la familia normativa clave. Define los términos y parámetros de la estructura superficial y se utiliza ampliamente para la medición óptica de superficies en 3D.
Escaneo óptico de texturas 3D
Tus opciones de WLI para medir la rugosidad de superficie
Medidor de rugosidad
El medidor de rugosidad es nuestro sistema de iniciación Micro.View y la forma más rentable de iniciarse en la medición de la rugosidad de superficie en 3D. Pasa de los parámetros R a los S.
Micro.View
TopMap Micro.View® Es un perfilómetro óptico fácil de usar, con un diseño compacto de sobremesa. Elija Micro.View® como herramienta de inspección rentable para examinar superficies de precisión hasta el rango subnanométrico, así como para analizar la rugosidad de superficie, las microestructuras y otros detalles superficiales.
Micro.View+
Perfilómetro de superficies avanzado basado en microscopio, con automatización e imágenes en color. El « Micro.View+ » permite realizar análisis repetibles de rugosidad de superficie y estructura superficial, independientes del operador, y está preparado para su uso tanto en laboratorio como en producción.
Elige con confianza el perfilómetro de superficies adecuado: aprovecha las ventajas de nuestro enfoque «Try before buy ».
Otros parámetros de superficies
Estructura superficial
La estructura superficial define la topografía de un material en cuanto a rugosidad, ondulación y orientación.
Medición de la planicidad de la superficie
Medir la planicidad de la superficie y caracterizar la topografía de la pieza de trabajo en lo que respecta a las tolerancias de planicidad de la superficie, de conformidad con las normas ISO 1101 e ISO 12781.
Altura de escaló en superficie
La medición perfilométrica de la altura de escaló proporciona datos objetivos sobre la profundidad de la capa y del grabado, así como sobre la uniformidad de capa, a partir de datos de área, lo que permite elaborar informes conformes con las normas ISO y aplicar el control estadístico de la producción (SPC).
Grosor de capa
Mide los parámetros de las superficies planas para controlar el grosor de la capa y optimizar los procesos de recubrimiento con el fin de minimizar los costes relacionados con la calidad.
Comenta tus necesidades con nuestros expertos
Empecemos con una breve charla sobre sus piezas, tolerancias y flujo de trabajo; y, si resulta útil, podemos añadir un estudio de viabilidad, un servicio de mediciones por encargo ( PolyMeasure ) o una prueba de PolyRent como siguientes pasos opcionales.
