Rugosidade Fabio Dondeo Origo IEAv DCTA

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Rugosidade: Instrumentação e 
Metrologia 
Dr. Fábio Dondeo Origo 
Dr. Alvaro José Damião 
Objetivo 
Apresentar os principais aspectos 
envolvidos na calibração de padrões e na 
medição da rugosidade 
Roteiro 
• Origem da necessidade para o IEAv 
• Ponteiras 
• Parâmetros de rugosidade 
• Padrões para calibração 
• Como se mede rugosidade 
• LMSO 
• Conclusões 
Importância da Rugosidade 
• Ela influi na: 
– Qualidade de deslizamento; 
– Resistência ao desgaste; 
– Resistência ao escoamento de fluidos e lubrificantes; 
– Qualidade de aderência que a estrutura oferece às 
camadas protetoras; 
– Resistência à corrosão e à fadiga; 
– Vedação; 
– Aparência. 
Origem da necessidade no IEAv 
• Fabricação do substrato de um componente óptico 
 
– Esmerilhamento 
 
 
 
 
 
– Polimento 
Origem da necessidade no IEAv 
Rugosímetro do LMSO 
Acreditado pelo INMETRO 178 
Medição da rugosidade com 
apalpador mecânico 
Rugosidade: acabamento de superfície 
VP20 steel. 
Sandpaper 320 Diamond powder 6 m Alumina 0.3 m 
White bars  100 m 
0.001
0.010
0.100
1.000
10.000
SiC paper
grit 320
SiC paper
grit 600
SiC paper
grit 1200
Diamond
suspension 6
µm
Diamond
suspension 1
µm
Alumina
suspension
0,3 µm
Finishing
Ro
ug
hn
es
s (
m
) Ra
Rq
Rz
Padrões de tato 
Rugosímetros: Portáteis x Bancada 
Rugosidade: depende da escala! 
Podemos calcular a Rugosidade de superfícies com diferentes dimensões: 
micrometros a quilômetros 
Rugosidade em diferentes escalas 
Princípio de medição 
Perfil bruto 
Ponteira mecânica 
Princípio de medição 
Cut off 
Comprimento total 
Comprimento de corte (cutoff) 
Picos mais largos que isso são considerados como ondulação. 
Picos mais estreitos que esse valor são considerados como rugosidade. 
Comprimento de avaliação 
Picos mais largos que isso são considerados como ondulação. 
Picos mais estreitos que esse valor são considerados como rugosidade 
Separando o joio do trigo: 
 rugosidade x ondulação 
Medição de rugosidade de uma superfície 
Ex. Foi obtido o valor de Ra 
de uma superfície e o resultado 
foi de Ra= 3.2 m. 
 
 
Seleção do comprimento de amostragem conforme DIN4768/ ISO 4288 
Pela Norma DIN4768/ ISO 4288 os valores de podem ser : 
0,08mm; 0,25 mm; 0,8mm; 2,5mm; 8mm 
Linha Média 
Perfil da superfície 
Linha média 
Tipos de ponteiras e sua influência 
na medição de rugosidade 
Condições da calibração 
Influência do tamanho e da forma da ponta 
Pontas diferentes podem gerar perfis diferentes! 
Pontas larga x ponta estreita. 
A ponta do apalpador 
Utilizando apalpadores diferentes 
teremos perfis diferentes 
Parâmetros de Rugosidade 
Cut off 
Rugosidade Média Ra - caso geral 
Cuidado: perfis muito diferentes podem 
apresentar o mesmo valor de Ra. 
Rugosidade Média - obtenção 
Rugosidade Média - Perfis diferentes 
Rz 
R3z 
Sm 
Padrões para calibração de 
rugosímetros 
Padrões para calibração 
Padrão pico-vale 
Alturas das ranhuras são bem conhecidas. 
Padrão periódico. Alguns parâmetros de 
Rugosidade (Ra, Rz, Rzmax) são bem 
conhecidos.. 
Rugosímetro deve ser calibrado periodicamente! 
Padrão esférico: rugosidade e raio de 
curvatura são conhecidos. 
Padrão de profundidade de vale 
Exemplo 
Há relação numérica entre Ra e Rmax? 
Não!!! 
Há relação numérica entre Ra e Rmax? 
Projetos 
Como se faz uma medição de 
rugosidade 
ISO 4288 – Perfil não periódico 
ISO 4288 – Perfil não periódico 
ISO 4288 – Perfil periódico 
LMSO 
Laboratório de Medições de 
Superfícies Ópticas (IEAv) 
Resultados do LMSO 
Rugosidade: 
Método mecânico 
Planeza: 
Método óptico interferométrico 
Escopo da acreditação 
LMSO Acreditado pelo 
INMETRO desde 2001 
 
Calibração de Padrões de 
Rugosidade: 02 Laboratórios 
 
Medição de Rugosidade de peças 
diversas: 02 Laboratórios 
 
Amplificação Vertical: somente o 
LMSO 
 
Brasil: 08 Laboratórios 
(Rugosidade) 
 
 
 
 
Resultados do LMSO 
 
Data Ra (µm) Rz (µm) Rzmax 
(µm) 
U (%) 
2002 3.07 9.99 10.03 4 
2005 3.04 9.86 9.90 3 
2009 2.98 9.67 9.75 3.5 
Padrão Metálico Mitutoyo 
Modelo 178-602, 3 número de série 131.92 
Certificado de calibração DIMCI 3033/2009, INMETRO, 2009. 
Valores Nominais Ra = 3.10 µm and Rzmax = 10.1 µm. 
 
Calibrações Intermediárias ao longo de 2010 
Ra (2010)
2,99
3
3,01
3,02
3,03
3,04
3,05
13-Mar-10 21-Jun-10 29-Sep-10
Date
Ra (u
m
)
Rz (2010)
9,81
9,82
9,83
9,84
9,85
9,86
9,87
13-Mar-10 21-Jun-10 29-Sep-10
Date
Rz
m
ax
 (u
m
)
Rzmax (2010)
9,8
9,85
9,9
9,95
10
10,05
10,1
13-Mar-10 21-Jun-10 29-Sep-10
Date
Rz
m
ax
 (u
m
)
Medições 3D do mesmo Padrão 
Defeitos ou riscos em padrões 
Pesquisa 
Gravação com laser pulsado 
Laser pulsado de Cu-HBr: 
l=510 nm (verde) 
Resultado com metal (Ti-6Al-4V) 
Após lixamento (100X) Após irradiação (20X) 
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
0
10
20
30
40
50
60
Comprimento (mm)
 a
ltu
ra
 (
m
) 
Ti-6AI-4V 
 
 
antes
depois
0 200 400 600 800 1000 1200
0
20
40
60
 
 
P
er
fil
 (
m
)
comprimento (m)
Perfis de amostras de CV irradiadas por laser de Cu-Hbr 
medidas num Rugosímetro. 
 
Material carbonoso (Carbono vítreo) 
Microscopia óptica 
Top view 
Lateral view 
High superposition of pulses can be observed. Periodic grooves with high uniformity 
are obtained. . 
50 µm 100 µm 
200 µm 100 µm 
Controlling surface roughness 
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
scanning speed = 1cm/s
 
 
R
a 
(
m
)
Laser Power (W)
Bars indicate the standard deviation 
Rugosidade: métodos ópticos 
Medições Ópticas 
Como funciona 
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Diffuse intensity X Roughness 
Low roughness: I=a x R 
‘a’ is a constant 
Cuidados 
Rugosidade depende: 
 
*Da calibração do rugosímetro 
 
*Da ponteira/ponta utilizada 
 
*Do comprimento de medição 
Obrigado