La rugosità: i parametri, le misure e l’influenza nella progettazione

Negli ultimi anni lo studio dei parametri che caratterizzano la superficie di un componente meccanico ha subito un notevole impulso che si è tradotto sia nello sviluppo di nuove tecnologie di misura che nella creazione e standardizzazione di nuovi parametri descrittivi della rugosità. Parallelamente le lavorazioni meccaniche hanno consentito di raggiungere finiture superficiali impensabili solo fino a qualche decennio fa. Le motivazioni dell’attenzione a tale settore trovano molteplici giustificazioni; la principale è che lo stato superficiale condiziona fortemente il comportamento meccanico e strutturale degli oggetti. La rugosità, infatti, è direttamente correlata alla resistenza a fatica di un componente ed a tutti gli aspetti tribologici, quali il contatto, l’attrito le lubrificazione ecc., quindi ne influenza notevolmente le performance sotto diversi punti di vista. Si pensi che il 90% delle rotture in campo meccanico partono dalla superficie di un pezzo a causa di fenomeni di fatica, cricche, corrosione, usura superficiale, fenomeni di adesione e saldature di superfici ecc.. La rugosità è direttamente legata al processo produttivo ed alle tecnologie impiegate, quindi è possibile tarare le lavorazioni in funzione delle prestazioni desiderate oppure prevedere il comportamento di un componente dalla valutazione dei parametri che caratterizzano la sua superficie, ovvero dall’analisi della sua texture. In prima approssimazione si potrebbe dire che “meno rugoso è un componente, meglio è”, ma questo non sempre è vero; nella lubrificazione ad esempio è auspicabile una rugosità con determinate caratteristiche, per fornire alla superficie la capacità di trattenere il lubrificante. Anche i costi giocano un ruolo importante; ottenere superfici molto lisce richiede un costo che aumenta con legge esponenziale rispetto alla diminuzione della rugosità, e talvolta le creste della superficie, qualora ci siano dei componenti a contatto in moto relativo, sono asportate nella fase di rodaggio. Inoltre la rugosità finale, oltre che dal tipo di lavorazione, è fortemente influenzata da altri fattori connessi alcuni dei quali non facilmente prevedibili e controllabili, quali stato dell’utensile, velocità di lavorazione, profondità di lavorazione, eventuali vibrazioni ecc.. Come si può intuire il problema è complesso e coinvolge diverse discipline scientifiche. Nei seguenti paragrafi cercheremo di valutare tutti gli aspetti connessi, comprese le tecniche di misurazione ed analisi oggi disponibili.