metrologia · 2021. 1. 11. · inspetor de equipamentos, por maiores razões, dominar a técnica e...

METROLOGIA

CURSO DE FORMAÇÃO DE INSPETOR DE EQUIPAMENTOS

TREINAEND – Excelência em cursos industriais a distância

Organização de textos pela Professora Luciana Bastos de Souza

Este curso foi desenvolvido pela TREINAEND obedecendo a portaria 349/2009 do

Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior / Inmetro - Governo

Federal.

A TREINAEND promove cursos que visam o aperfeiçoamento do profissional da

indústria.

Prezado(a) estudante,

Você que está aqui estudando para se tornar um(a) Inspetor(a) de Equipamentos, como imagina ser uma grande indústria? Você vê grandes equipamentos e máquinas? É claro que sim. A tecnologia é parte fundamental de qualquer indústria. O(A) técnico(a) de Inspeção de Equipamentos é o(a) responsável por garantir a continuidade, segurança operacional e integridade estrutural dos equipamentos e instalações das indústrias onde atua.

Este(a) técnico(a) é o(a) responsável pela integridade estrutural e segurança operacional dos diversos sistemas de uma indústria, tais como dutos, vasos, torres, reatores, trocadores de calor, caldeiras e demais equipamentos nos mais diversos tipos de instalações on ou off-shore. Também são atribuições deste(a) profissional a execução ou testemunho de ensaios destrutivos, não destrutivos e metalográficos, testes de pressão, calibração de instrumentos de inspeção, de cálculo de taxa de corrosão e definição da vida residual dos sistemas.

Esta apostila faz parte do seu programa de estudos. Nela você vai adquirir conhecimentos importantes na sua preparação profissional. Lembre-se o quanto é importante a profissão de Inspetor(a) de Equipamentos, esta lembrança sempre será incentivo ao seu estudo. Nosso maior tesouro é a educação, ela é a garantia de um futuro honroso e promissor.

Desejamos a você um excelente aprendizado!

Treinaend

Excelência em cursos industriais a distância

CURSO DE FORMAÇÃO DE INSPETOR DE EQUIPAMENTOS MÓDULO DE CONHECIMENTOS BÁSICOS DISCIPLINA: METROLOGIA

4

INTRODUÇÃO Um dos mais significativos índices de processo, em todos os ramos da atividade humana é a perfeição dos processos metrológicos que nele se empregam. Principalmente no domínio da técnica, a Metrologia é de importância transcendental. Na tomada de quaisquer medidas, devem ser considerados três elementos fundamentais: o método, o instrumento e o operador. O operador é, talvez, dos três, o mais importante. É ele a parte inteligente na apreciação das medidas. De sua habilidade depende, em grande parte, a precisão conseguida.Um bom operador, servindo-se de instrumentos menos precisos, consegue melhores resultados do que um operador inábil com excelentes instrumentos. O operador deve, portanto conhecer perfeitamente os instrumentos que utiliza, ter iniciativa para adaptar as circunstâncias ao método mais aconselhável e possuir conhecimentos suficientes para interpretar os resultados encontrados. Cabe ao Inspetor de Equipamentos, por maiores razões, dominar a técnica e os instrumentos de medição. Por isso é importante que ao tratar de instrumental e técnica de medidas, o Inspetor de Equipamentos tenha sempre em mente normas gerais e recomendações que seguem. NORMAS GERAIS DE MEDIÇÃO 1. Segurança 2. Limpeza 3. Cuidado 4. Paciência 5. Senso de responsabilidade 6. Sensibilidade 7. Finalidade da medida 8. Instrumento adequado 9. Domínio sobre o instrumento Recomendações Evitar: • Choques, quedas, arranhões, oxidação e sujeira nos instrumentos • Misturar instrumentos • Cargas excessivas no uso • Medir provocando atrito entre a peça e o instrumento • Medir peças cuja temperatura esteja fora da temperatura de referência • Medir peças sem importância com instrumentos caros Cuidados: • Sempre que possível usar proteção de madeira, borracha ou feltro, para apoiar os instrumentos. • Sempre que possível, deixar a peça atingir a temperatura ambiente antes de toca-la com o instrumento de medição.


5

RÉGUA GRADUADA E TRENA A régua graduada e a trena são os mais simples entre os instrumentos de medida linear. A régua apresenta-se, normalmente, em forma de lâmina de aço-carbono ou de aço inoxidável. Nessa lâmina estão gravadas as medidas em centímetro (cm) e milímetro (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegada e suas frações, conforme o sistema inglês. RÉGUA GRADUADA

Exemplo e esquema de régua graduada

Utiliza-se a régua graduada nas medições com “erro admissível” superior à menor graduação. Normalmente, essa graduação equivale a 0,5 mm ou 1/32”. As réguas graduadas apresentam-se nas dimensões de 150, 200, 250, 300, 500, 600, 1000, 1500, 2000 e 3000 mm. As mais usadas na oficina são as de 150 mm (6") e 300 mm (12"). Tipos e usos Régua de encosto interno Destinada a medições que apresentem faces internas de referência.

Esquema de régua com encosto interno


6

Régua sem encosto Nesse caso, devemos subtrair do resultado o valor do ponto de referência.

Esquema de régua sem encosto

Régua com encosto Destinada à medição de comprimento a partir de uma face externa, a qual é utilizada como encosto.

Esquema de régua com encosto

Régua de profundidade Utilizada nas medições de canais ou rebaixos internos.


7

Exemplo de régua de profundidade

Régua de dois encostos Dotada de duas escalas: uma com referência interna e outra com referência externa. É utilizada principalmente pelos ferreiros.

Esquema de régua de dois encostos

Régua rígida de aço-carbono com seção retangular Utilizada para medição de deslocamentos em máquinas-ferramenta, controle de dimensões lineares, traçagem etc.

Esquema de régua rígida com seção retangular

Características De modo geral, uma escala de qualidade deve apresentar bom acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas. As réguas de manuseio constante devem ser de aço inoxidável ou de metais tratados


8

termicamente. É necessário que os traços da escala sejam gravados, bem definidos, uniformes, eqüidistantes e finos. A retitude e o erro máximo admissível das divisões obedecem a normas internacionais. Leitura no sistema métrico Cada centímetro na escala encontra-se dividido em 10 partes iguais e cada parte equivale a 1 mm. Assim, a leitura pode ser:

Esquematização de leitura

Leitura no sistema inglês de polegada fracionária Nesse sistema, a polegada divide-se em 2, 4, 8, 16... partes iguais. As escalas de precisão chegam a apresentar 32 divisões por polegada, enquanto as demais só apresentam frações de 1/16". A ilustração a seguir mostra essa divisão, representando a polegada em tamanho

ampliado.


9

Esquematização de leitura de polegada fracionada

Observe que, na ilustração anterior, estão indicadas somente frações de numerador ímpar. Isso acontece porque, sempre que houver numeradores pares, a fração é simplificada.

Exemplo

A leitura na escala consiste em observar qual traço coincide com a extremidade do objeto. Na leitura, deve-se observar sempre a altura do traço, porque ele facilita a identificação das partes em que a polegada foi dividida.


10

Frações de polegada

Assim, o objeto na ilustração acima tem 1 1/8” (uma polegada e um oitavo de polegada) de comprimento. TRENA Trata-se de um instrumento de medição constituído por uma fita de aço, fibra ou tecido, graduada em uma ou em ambas as faces, no sistema métrico e/ou no sistema inglês, ao longo de seu comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada a um estojo ou suporte dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de modo manual ou automático. Tal mecanismo, por sua vez, pode ou não ser dotado de trava.

Exemplo de trena

A fita das trenas de bolso s„o de aço fosfatizado ou esmaltado e apresentam largura de 12,7 mm e comprimento entre 2 m e 5 m. Quanto à geometria, as fitas das trenas podem ser planas ou curvas. As de geometria plana permitem medir perímetros de cilindros, por exemplo.


11

Não se recomenda medir perímetros com trenas de bolso cujas fitas sejam curvas. As trenas apresentam, na extremidade livre, uma pequenina chapa metálica dobrada em ângulo de 90º. Essa chapa é chamada encosto de referencia ou gancho de zero absoluto.

Encosto de referência da trena

PAQUÍMETRO É um instrumento finamente acabado, com as superfícies planas e polidas. O cursor é ajustado à régua, de modo que permita a sua livre movimentação com um mínimo de folga.

Exemplo de um paquímetro

Geralmente é construído de aço inoxidável, e suas graduações referem–se a 20°C. A escala é graduada em milímetros e polegadas, podendo a polegada ser fracionada (ex:


12

1/281”) ou decimal (ex: 0,001”). O cursor é provido de uma escala que define a sensibilidade da leitura, chamada nônio ou vernier, que se desloca em relação à escala da régua e indica o valor da dimensão tomada. Cálculo da Precisão (Sensibilidade) do Paquímetro Para se calcular a sensibilidade dos paquímetros, divide–se o menor valor da escala principal (escala fixa), pelo número de divisões da escala móvel (nônio). A sensibilidade se obtém, pois, com a fórmula:

Cálculo de precisão do paquímetro

Observação 1) O cálculo da sensibilidade obtido pela divisão do menor valor da escala principal pelo número de divisões do nônio, é aplicado a todo e qualquer instrumento de medição possuidor de nônio, tais como: paquímetros, goniômetros de precisão, etc. 2) Normalmente, para maior facilidade do inspetor, a sensibilidade do paquímetro já vem gravada neste (ver figura seguinte).

Uso do Paquímetro a) No Sistema Internacional de Unidades Cada traço da escala fixa corresponde a um múltiplo do milímetro.


13

Escala no paquímetro

Na figura acima o valor de cada traço da escala fixa é igual a 1mm. Se deslocarmos o cursor do paquímetro até que o zero do nônio coincida com o primeiro traço da escala fixa, a leitura da medida será 1mm (fig. a), no segundo traço 2mm (fig. b), no terceiro traço 3mm (fig. c), no décimo sétimo traço 17mm (fig. d), e assim sucessivamente.

Deslocamento do cursor do paquímetro

De acordo com a procedência do paquímetro e o seu tipo, podemos ter diferentes precisões, isto é, o nônio com número de divisões diferentes. Tem–se normalmente o nônio com 10, 20 e 50 divisões, o que corresponde a uma precisão de 1mm/10 = 0,1mm, 1mm/20 = 0,05mm e 1mm/50 = 0,02mm, respectivamente. Para se efetuar uma leitura, conta–se o número de intervalos da escala fixa ultrapassados pelo zero do nônio e a seguir, conta–se o número de intervalos do nônio que transcorreram até o ponto onde um de seus traços coincidiu com um dos traços da escala fixa. Exemplos:


14

Leitura

Vemos que o 10o intervalo da escala fixa foi ultrapassado pelo zero do nônio, portanto a leitura da escala fixa é 10. No nônio, até o traço que coincidiu com o traço da escala fixa existem 4 intervalos, cada um dos quais é igual a 0,02mm; portanto a leitura do nônio é 0,08. A leitura da medida é, portanto 10,08mm.

Leitura

b) No Sistema Inglês Decimal O uso do paquímetro é idêntico ao uso para o Sistema Internacional de Unidades. Tem–se apenas que determinar os valores correspondentes a cada intervalo da escala fixa e a cada intervalo do nônio. Por exemplo, na fig. 15 o valor de cada intervalo é 0,025” pois no intervalo de 1” temos 40 intervalos (1” ÷ 40 = 0,025”). Se deslocarmos o cursor do paquímetro até que o zero do nônio coincida com o primeiro traço da escala, a leitura será 0,025” (fig. 1e), no segundo traço, 0,050” (fig. 2e), no terceiro traço, 0,075”, no décimo traço, 0,250”, e assim sucessivamente.


15

Leitura

Podemos também neste sistema ter nônios de diferentes precisões. Por exemplo, se a menor divisão da escala fixa é 0,025” o nônio possui 25 divisões, a precisão será de 0,0025"/25 = 0,001.

Precisão

c) No Sistema Inglês Comum O uso do paquímetro é idêntico ao dos demais sistemas anteriormente descritos. A característica deste sistema é que os valores de medida são expressos na forma de frações de polegadas. Assim, por exemplo, teremos para a escala fixa e para o nônio as seguintes graduações (ver figura abaixo).


16

Precisão

Leitura da medida


17

Erros de Medição Estão classificados em erros de influências objetivas e de influências subjetivas: a) DE INFLUÊNCIAS OBJETIVAS: São aqueles motivados pelo instrumento: • Erros de planicidade; • Erros de paralelismo; • Erros da divisão da régua; • Erros da divisão do nônio; • Erros da colocação em zero. b) DE INFLUÊNCIAS SUBJETIVAS: São aqueles causados pelo operador (erros de leitura). Precauções no uso dos Paquímetros: a) Não pressionar demasiadamente os encostos ou garras do paquímetro contra a superfície da peça medida, (pressão excessiva leva a erro de medição). b) Fazer a leitura da medida com o paquímetro aplicado à peça. c) Manter o paquímetro sempre limpo e acondicionado em estojos próprios. d) Antes do uso, com o paquímetro totalmente fechado, verificar se não há folga entre os seus encostos ou garras. e) Guardar o paquímetro com folga entre os bicos. Erros de leitura de paquímetro são causados por dois fatores: a) paralaxe. b) pressão de medição

Pressão de medição

Se colocarmos o paquímetro perpendicularmente à nossa vista teremos superpostos os traços TN e TM, que correspondem a uma leitura correta. Caso contrário, teremos uma leitura incorreta, pois o traço TN coincidirá não com o traço TM, mas sim com o traço TMl (figuras a seguir).


18

Leitura correta e incorreta

Pressão de Medição - é a pressão necessária para se vencer o atrito do cursor sobre a régua, mais a pressão de contato com a peça por medir. Em virtude do cursor sobre a régua, que é compensado pela mola F (fig. 1d), a pressão pode resultar numa inclinação do cursor em relação à perpendicular à régua (fig. 2d). Por outro lado, um cursor muito duro elimina completamente a sensibilidade do operador, o que pode ocasionar grandes erros. Deve o operador regular a mola, adaptando o instrumento à sua mão.

Regulagem


19

Partes do paquímetro

MICRÔMETRO: TIPOS DE USOS Origem e função do micrômetro Jean Louis Palmer apresentou, pela primeira vez, um micrômetro para requerer sua patente. O instrumento permitia a leitura de centésimos de milímetro, de maneira simples. Com o decorrer do tempo, o micrômetro foi aperfeiçoado e possibilitou medições mais rigorosas e exatas do que o paquímetro. De modo geral, o instrumento é conhecido como micrômetro. Na França, entretanto, em homenagem ao seu inventor, o micrômetro é denominado Palmer.


20

Exemplo de micrômetro

Princípio de funcionamento O princípio de funcionamento do micrômetro assemelha-se ao do sistema parafuso e porca. Assim, há uma porca fixa e um parafuso móvel que, se der uma volta completa, provocará um deslocamento igual ao seu passo.

Sistema de parafuso e porca

Desse modo, dividindo-se a “cabeça” do parafuso, pode-se avaliar frações menores que uma volta e, com isso, medir comprimentos menores do que o passo do parafuso.


21

Sistema de parafuso e porca

Nomenclatura A figura seguinte mostra os componentes de um micrômetro.

Componentes de um micrômetro

Vamos ver os principais componentes de um micrômetro. • O arco é constituído de aço especial ou fundido, tratado termicamente para eliminar as tensões internas. • O isolante térmico, fixado ao arco, evita sua dilatação porque isola a transmissão de calor das mãos para o instrumento. • O fuso micrométrico é constituído de aço especial temperado e retificado para garantir exatidão do passo da rosca. • As faces de medição tocam a peça a ser medida e, para isso, apresentam-se rigorosamente planos paralelos. Em alguns instrumentos, os contatos são de metal duro, de alta resistência ao desgaste. • A porca de ajuste permite o ajuste da folga do fuso micrométrico, quando isso é necessário.


22

• O tambor é onde se localiza a escala centesimal. Ele gira ligado ao fuso micrométrico. Portanto, a cada volta, seu deslocamento é igual ao passo do fuso micrométrico. • A catraca ou fricção assegura uma pressão de medição constante. • A trava permite imobilizar o fuso numa medida predeterminada.

Características Os micrômetros caracterizam-se pela: • Capacidade; • Resolução; • Aplicação. A capacidade de medição dos micrômetros normalmente é de 25mm (ou 1”), variando o tamanho do arco de 25 em 25mm (ou 1 em 1”). Podem chegar a 2000mm (ou 80”). A resolução nos micrômetros pode ser de 0,01mm; 0,001mm; .001” ou .0001”. No micrômetro de 0 e 25mm ou de 0 a 1”, quando as faces dos contatos estão juntas, a borda do tambor coincide com o traço zero (0) da bainha. A linha longitudinal, gravada na bainha, coincide com o zero (0) da escala do tambor.

Leitura

Para diferentes aplicações, temos os seguintes tipos de micrômetro. De profundidade Conforme a profundidade a ser medida, utilizam-se hastes de extensão, que são fornecidas juntamente com o micrômetro.


23

Hastes de extensão

Com arco profundo Serve para medições de espessuras de bordas ou de partes salientes das peças.

Com arco profundo

Com disco nas hastes O disco aumenta a área de contato possibilitando a medição de papel, cartolina, couro, borracha, pano, etc. Também é empregado para medir dentes de engrenagens.


24

Com disco nas hastes

Para medição de roscas Especialmente construído para medir roscas triangulares, este micrômetro possui as hastes furadas para que se possa encaixar as pontas intercambiáveis, conforme o passo para o tipo da rosca a medir.

Para medição de roscas


25

Com contato em forma de V

É especialmente construído para medição de ferramentas de corte que possuem

número ímpar de cortes (fresas de topo, macho, alargadores etc.). Os ângulos em V

dos micrômetros para medição de ferramentas de 3 cortes é de 60°; 5 cortes, 108° e 7

cortes, 128°34`17”.

Com contato em forma de V

Para medir parede de tubos Este micrômetro é dotado de arco especial e possui o contato a 90 com a haste móvel, o que permite a introdução do contato fixo no furo do tubo.

Para medição de tubos

Contador mecânico É para uso comum, porém sua leitura pode ser efetuada no tambor ou no contador mecânico. Facilita a leitura independentemente da posição de observação (erro de paralaxe).


26

Com contador mecânico

Digital eletrônico Ideal para leitura rápida, livre de erros de paralaxe, próprio para uso em controle estatístico de processos, juntamente com microprocessadores.

Digital eletrônico

MICRÔMETRO: SISTEMA MÉTRICO Micrômetro com resolução de 0,01mm Vejamos como se faz o cálculo de leitura em um micrômetro. A cada volta do tambor, o fuso micrométrico avança uma distância chamado passo. A resolução de uma medida tomada em um micrômetro corresponde ao menor deslocamento de seu fuso. Para obter a medida, divide-se o passo pelo número de divisões do tambor. Resolução = Passo da rosca do fuso micrométrico Número de divisões do tambor Se o passo da rosca é de 0,5mm e o tambor tem 50 divisões, a resolução será:


27

0,5mm = 0,01mm 50 Assim, girando o tambor, cada divisão provocará um deslocamento de 0,01mm no

fuso.

Deslocamento de 0,01mm no fuso

Leitura no micrômetro com resolução de 0,01mm: 1° passo - leitura dos milímetros inteiros na escala da bainha. 2° passo - leitura dos meios milímetros, também na escala da bainha. 3° passo - leitura dos centésimos de milímetros na escala do tambor.

Exemplos


28

Leitura no micrômetro com resolução de 0,01mm



29

Micrômetro com resolução de 0,001mm Quando no micrômetro houver nônio, ele indica o valor a ser acrescentado à leitura obtida na bainha e no tambor. A medida indicada pelo nônio é igual à leitura do tambor, dividida pelo número de divisões de nônio. Se o nônio tiver dez divisões marcadas na bainha, sua resolução será: R = 0,001mm = 0,001mm 10 Leitura no micrômetro com resolução de 0,001mm: 1° passo - leitura dos milímetros inteiros na escala da bainha. 2° passo - leitura dos meios milímetros na mesma escala 3° passo - leitura dos centésimos na escala do tambor. 4° passo - leitura dos milésimos com o auxílio do nônio da bainha, verificando qual dos traços do nônio coincide com o traço do tambor. A leitura final será a soma dessas quatro leituras parciais.



30


MICRÔMETRO INTERNO Tipos de micrômetro interno Para medição de partes internas empregam-se dois tipos de micrômetros: micrômetro interno de três contatos, micrômetros interno de dois contatos (tubular e tipo paquímetro). Micrômetro interno de três contatos Este tipo de micrômetro é usado exclusivamente para realizar medidas em superfícies cilíndricas internas, permitindo leitura rápida e direta. Sua característica principal é a de ser auto-centrante, devido à forma e a disposição de suas pontas de contato, que formam, entre si, um ângulo de 120°.


31

Micrômetro interno de três contatos

Micrômetro interno de três contatos com pontas intercambiáveis Esse micrômetro é apropriado para medir furos roscados, canais e furos sem saída, pois suas pontas de contato podem ser trocadas de acordo com a peça que será medida.

Micrômetro interno de três contatos com pontas intercambiáveis

Para obter a resolução, basta dividir o passo do fuso micrométrico pelo número de divisões do tambor. Resolução = . Passo do fuso micrométrico . = 0.5 = 0,005mm Número de divisões do tambor 100


32

Sua leitura é feita no sentido contrário à do micrômetro externo.

A leitura é feita no sentido contrário à do micrômetro externo

A leitura em micrômetros internos de três contatos é realizada da seguinte maneira: • o tambor encobre a divisão da bainha correspondente a 36,5mm; • a esse valor deve-se somar aquele fornecido pelo tambor: 0,240mm; • o valor total da medida será, portanto: 36,740mm. Precaução: deve-se respeitar, rigorosamente, os limites mínimo e máximo da capacidade de medição, para evitar danos irreparáveis ao instrumento. Micrômetros internos de dois contatos Os micrômetros internos de dois contatos são o tubular e o tipo paquímetro. Micrômetro interno tubular O micrômetro tubular é empregado para medições internas acima de 30mm. Devido ao uso em grande escala do micrômetro interno de três contatos pela sua versatilidade, o micrômetro tubular atende quase que somente a casos especiais, principalmente as grandes dimensões.

Micrômetro interno tubular


33

O micrômetro tubular utiliza hastes de extensões com dimensões de 25 a 2.000mm. As hastes podem ser acopladas umas às outras. Nesse caso, há uma variação de 25mm em relação a cada haste acoplada. As figuras a seguir ilustram o posicionamento para a medição.

Posicionamento para a medição

Micrômetro tipo paquímetro Esse micrômetro serve para medidas acima de 5mm e, a partir daí, varia de 25 em

25mm.

Micrômetro tipo paquímetro

A leitura em micrômetro tubular e micrômetro tipo paquímetro é igual à leitura em micrômetro externo. Observação: A calibração dos micrômetros internos tipo paquímetro e tubular é feita por meio de anéis de referência, dispositivos com blocos-padrão ou com micrômetros externo. Os micrômetros internos de três contatos são calibrados com anéis de referência.


34

GONIÔMETRO O goniômetro é um instrumento de medição ou de verificação de medidas angulares.

Exemplo de Goniômetro

O goniômetro simples, também conhecido como transferidor de grau, e utilizado em medidas angulares que não necessitam extremo rigor. Sua menor divisão é de um 1° (um grau). Há diversos modelos de goniômetro. A seguir, mostramos um tipo bastante usado, em que podemos observar as medidas de um angulo agudo e de um ângulo obtuso.

Esquematização de goniômetros

Na figura que segue, temos um goniômetro de precisão. O disco graduado apresenta quatros graduações de 0 a 90°. O articulador gira com o disco do vernier e, em suas extremidade, a um ressalto adaptável à régua.


35

Esquematização de goniômetro de precisão

Cálculo da resolução Na leitura do nônio, utilizamos o valor de 5` ( 5 minutos ) para cada traço do nônio. Dessa forma, se é o 2° traço no nônio que coincide com o traço da escala fixa, adicionamos 10` aos graus lidos na escala fixa; se é o 3° traço, adicionamos 15`; se o 4°, 20`etc. A resolução do nônio é dada pela fórmula geral, a mesma utilizada em outros instrumentos de medidas com nônio, ou seja: dividi-se a menor divisão do disco graduado pelo número de divisões do nônio. Resolução = menor divisão do disco graduado Número de divisão do nônio Ou seja: Resolução = 1° = 60` = 5` 12 12


36

Leitura do goniômetro Os graus inteiros são lidos graduação do disco, com o traço zero do nônio. Na escala fixa, a leitura pode ser feita tanto no sentido horário quanto no sentido anti-horário. A leitura dos minutos, por sua vez, é realizada a partir do zero nônio, seguindo a mesma direção da leitura dos graus.

Leitura

Conservação • Evitar quedas e contato com ferramentas de oficina • Guardar o instrumento em local apropriado, sem expô-lo ao pó ou à umidade.

TOLERÂNCIA DIMENSIONAL É muito difícil executar peças com as medidas rigorosamente exatas porque todo processo de fabricação está sujeito a imprecisões. Sempre acontecem variações ou desvios das cotas indicadas no desenho. Entretanto, é necessário que peças semelhantes tomadas ao acaso, sejam intercambiáveis, isto é, possam ser substituídas entre si, sem que haja necessidades de reparos e ajustes. A prática tem demonstrado que as medidas das peças podem variar, dentro de certos limites, para mais ou para menos, sem que isto prejudique a qualidade. Estes desvios aceitáveis nas medidas das peças caracterizam o que chamamos de tolerância dimensional, que assunto que você vai aprender nesta aula. As tolerâncias vêm indicadas, nos desenhos técnicos, por valores e símbolos apropriados. Por isso, você deve identificar essa simbologia e também ser capaz de interpretar os gráficos e as tabelas correspondentes. As peças, em geral, não funcionam isoladamente. Elas trabalham associadas a outras peças, formando conjuntos mecânicos que desempenham funções determinadas. Veja um exemplo abaixo:


37

Tolerância dimensional

Num conjunto, as peças se ajustam, isto é, se encaixam umas nas outras de diferentes maneiras e você também vai aprender a reconhecer os tipos de ajustes possíveis entre peças de conjuntos mecânicos. No Brasil, o sistema de tolerância recomendado pela ABNT segue as normas internacionais ISO (International Organization For Standardization). A observância dessas normas, tanto no planejamento do projeto como na execução da peça, é essencial para aumentar a produtividade da indústria nacional e para tomar o produto brasileiro competitivo em comparação com seus similares estrangeiros. O que é tolerância dimensional As cotas indicadas no desenho técnico são chamadas de dimensões nominais. É impossível executar as peças com os valores exatos dessas dimensões porque vários fatores interferem no processo de produção, tais como imperfeições dos instrumentos de medição e das máquinas, deformações do material e falhas do operador. Então, procura-se determinar desvios, dentro dos quais a peça possa funcionar corretamente. Esses desvios são chamados de afastamentos. Afastamentos Os afastamentos são desvios aceitáveis das dimensões nominais, para mais ou para menos, que permitem a execução da peça sem prejuízo para o seu funcionamento e intercambiabilidade. Eles podem ser indicados do desenho técnico como mostra a ilustração a seguir:


38

Indicação de afastamento

Neste exemplo, a dimensão nominal do diâmetro do pino é 20mm. Os afastamentos são: + 0,28mm (vinte e oito centésimo de milímetro) e + 0,18mm (dezoito centésimo de milímetro). O sinal + (mais) indica que os afastamentos são positivos, isto é, que as variações das dimensões nominal são para valores maiores. O afastamento de maior valor (0,28 mm, no exemplo ) é chamado de afastamento superior; o de menor valor (0,18 mm ) é chamado de afastamento inferior. Tanto um quanto outro indicam os limites máximo e mínimo da dimensão real da peça. Somando o afastamento superior à dimensão nominal obtemos a dimensão máxima, isto é, a maior medida aceitável da cota depois de executada a peça. Então, no exemplo dado, a dimensão máxima do diâmetro corresponde a: 20mm + 0,28mm= 20,28mm. Somando o afastamento inferior à dimensão nominal obtemos a dimensão mínima, isto é, menor medida que a cota pode ter depois de fabricada. No mesmo exemplo, a dimensão mínima é igual a 20 mm + 0,18mm, ou seja, 20,18mm. Assim, os valores: 20,28mm e 20,18mm correspondem aos limites máximo e mínimo da dimensão do diâmetro da peça. Depois de executado, o diâmetro da peça pode ter qualquer valor dentro desses dois limites. A dimensão encontrada, depois de executada a peça, é a dimensão efetiva ou real; ela deve estar dentro dos limites da dimensão máxima e da dimensão mínima. Quando os dois afastamentos são positivos, a dimensão efetiva da peça é sempre

maior que a dimensão nominal. Entretanto, há casos em que a cota apresenta dois afastamentos negativos, ou seja, as duas variações em relação à dimensão nominal são para menor, como no próximo exemplo.


39

Dois afastamentos negativos

A cota ∅ 16 apresenta dois afastamentos com sinal – ( menos ), o que indica que os afastamentos são negativos: - 0,20 e – 0,41.Quando isso acontece, o afastamento superior corresponde ao de menor valor numérico absoluto. No exemplo, o valor 0,20 é menor que 0,41; logo, o afastamento – 0,20 correspondente ao afastamento superior e – 0,41 corresponde ao afastamento inferior. Para saber qual a dimensão máxima que a cota pode ter basta subtrair o afastamento superior da dimensão nominal. No exemplo: 16,00 – 0,20 = 15,80. Para obter a dimensão mínima você deve subtrair o afastamento inferior da dimensão nominal. Então: 16,00 - 0,41= 15,59. A dimensão efetiva deste diâmetro pode, portanto, variar dentro desses dois limites, ou seja, entre 15,80 mm e 15,59 mm. Neste caso, de dois afastamentos negativos, a dimensão efetiva da cota será sempre menor que a dimensão nominal. Há casos em que os dois afastamentos têm sentidos diferentes, isto é, um é positivo e o outro é negativo. Veja:

Dois afastamentos em sentidos diferentes

Quando isso acontece, o afastamento positivo sempre corresponde ao afastamento


40

superior e o afastamento negativo corresponde ao afastamento inferior. Tolerância Tolerância é a variação entre a dimensão máxima e a dimensão mínima. Para obtê-la, calculamos a diferença entre uma e outra dimensão. Acompanhe o cálculo de tolerância, no próximo exemplo:

Cálculo da tolerância

A tolerância pode ser representada graficamente. Veja:

Representação gráfica da tolerância

Nessa representação, os valores dos afastamentos estão exagerados. O exagero tem por finalidade facilitar a visualização do campo de tolerância, que é o conjunto dos valores compreendidos entre o afastamento superior e o afastamento inferior; corresponde ao intervalo que vai da dimensão mínima à dimensão máxima. Qualquer dimensão efetiva entre os afastamentos superior e inferior, inclusive a dimensão máxima e a dimensão mínima, está dentro do campo de tolerância.


41

As tolerâncias de peças que funcionam em conjunto dependem da função que estas peças vão exercer. Conforme a função, um tipo de ajuste é necessário. É o que você vai aprender a seguir. Ajustes Para entender o que são ajustes precisamos antes saber o que são eixos e furos de peças. Quando falamos em ajustes, eixo é o nome genérico dado a qualquer peça, ou parte de peça, que funciona alojada em outra. Em geral, a superfície externa de um eixo trabalha acoplada, isto é, unida à superfície interna de um furo. Veja, a seguir, um eixo uma bucha. Observe que a bucha está em corte para mostrar seu interior que é um furo.

Apresentação do interior de uma bucha

Eixos e furos de formas variadas podem funcionar ajustados entre si. Dependendo da função do eixo, existem várias classes de ajustes. Se o eixo se encaixa no furo de modo a deslizar ou girar livremente, temos um ajuste com folga.

Ajuste com folga

Quando o eixo se encaixa no furo com certo esforço, de modo a ficar fixo, temos um ajuste com interferência.


42

Ajuste com interferência

Existem situações intermediárias em que o eixo pode se encaixar no furo com folga ou com interferência, dependendo das suas dimensões efetivas. É o que chamamos de ajuste incerto.

Ajuste incerto

Em geral, eixos e furos que se encaixam têm a mesma dimensão nominal. O que varia é o campo de tolerância dessas peças. O tipo de ajuste entre um furo e um eixo depende dos afastamentos determinados. A seguir, você vai estudar cada classe de ajuste mais detalhadamente. Ajuste com folga Quando o afastamento superior do eixo é menor ou igual ao afastamento inferior do furo, temos um ajuste com folga. Acompanhe um exemplo:


43

Ajuste com folga

Os diâmetros do furo e do eixo têm a mesma dimensão nominal: 25 mm. O afastamento superior do eixo é – 0,20; a dimensão máxima do eixo é: 25mm –0,20 mm = 24,80 mm; a dimensão mínima do furo é: 25,00 mm – 0,00mm = 25,00 mm. Portanto, a dimensão máxima do eixo ( 24,80 mm ) é menor que a dimensão mínima do furo ( 25,00 mm ) o que caracteriza um ajuste com folga. Para obter a folga, basta subtrair a dimensão do eixo da dimensão do furo. Neste exemplo, a folga é 25,00 mm – 24,80 mm = 0,20 mm. Ajuste com interferência Neste tipo de ajuste o afastamento superior do furo é menor ou igual ap afastamento interior do eixo. Na cota do furo 25, o afastamento superior é + 0,21; na cota do eixo: 25, o afastamento inferior é + 0,28. Portanto, o primeiro é menor que o segundo, confirmando que se trata de um ajuste com interferência.

Ajuste com interferência

Para obter o valor de interferência, basta calcular a diferença entre a dimensão efetiva do eixo e a dimensão efetiva do furo. Imagine que a peça pronta ficou com as seguintes medidas efetivas: diâmetro do eixo igual a 25,28 mm e diâmetro do furo


44

igual a 25,21 mm. A interferência corresponde a: 25,28 mm – 25,21 mm = 0,07 mm. Como o diâmetro do eixo è maior que o diâmetro do furo, estas duas peças serão acopladas sob pressão. Ajuste incerto É o ajuste intermediário entre o ajuste com folga e o ajuste com interferência. Neste caso, o afastamento superior do eixo é maior que o afastamento inferior do furo, e o afastamento superior do furo é maior que o afastamento inferior do eixo. Acompanhe o próximo exemplo com bastante atenção.

Ajuste incerto

Compare: o afastamento superior do eixo (+ 0,18) é maior que o afastamento inferior do furo (0,00) e o afastamento superior do furo (+ 0,25) é maior que o afastamento inferior do eixo (+ 0,02). Logo, estamos falando de um ajuste incerto. Este nome está ligado ao fato de que não sabemos, de antemão, se as peças acopladas vão ser ajustadas com folga ou com interferência. Isso vai depender das dimensões efetivas do eixo e do furo. Sistema de tolerância e ajustes ABNT/ISO As tolerâncias não são escolhidas ao acaso. Em 1926, entidades internacionais organizaram um sistema normalizado que acabou sendo adotado no Brasil pela ABNT: o sistema de tolerâncias e ajustes ABNT/IS0 (NBR 6158). O sistema ISO consiste num conjunto de princípios, regras e tabelas que possibilita a escolha racional de tolerâncias e ajustes de modo a tornar mais econômica a produção de peças mecânicas intercambiáveis. Este sistema foi estudado, inicialmente para a produção de peças mecânicas com até 500 mm diâmetro; depois foi ampliado para peças com até 3150 mm de diâmetro. Ele estabelece uma série de tolerâncias


45

fundamentais que determinam a precisão da peça, ou seja, a qualidade de trabalho, uma exigência que varia de peça para peça, de uma máquina para outra. A norma brasileira prevê 18 qualidades de trabalho. Essas qualidades são identificadas pelas letras: IT seguidas de numerais. A cada uma delas corresponde um valor de tolerância. Observe, no quadro abaixo, as qualidades de trabalho para eixos e furos:

Qualidades de trabalho para eixos e furos

A letra I vem do ISO e a letra T vem de tolerância; os numerais: 01, 0, 1, 2,........16, referem-se às 18 qualidades de trabalho; a qualidade IT 01 corresponde ao menor valor de tolerância. As qualidades 01 a 3, no caso dos eixos, e 01 e 4, no caso dos furos, estão associadas à mecânica extraprecisa. É o caso dos calibradores, que são instrumentos de alta precisão. Eles servem para verificar se as medidas das peças produzidas estão dentro do campo de tolerância especificado. Veja:

Esquematização de calibradores

No extremo oposto, as qualidades 11 e 16 correspondem às maiores tolerâncias de fabricação. Essas qualidades são aceitáveis para peças isoladas, que não requerem grande precisão; daí o fato de estarem classificadas como mecânica grosseira. Peças que funcionam acopladas a outras têm, em geral, sua qualidade estabelecida entre IT 4 e IT 11, se forem eixos; já os furos têm sua qualidade entre IT 5 e IT 11. Essa faixa corresponde à mecânica corrente, ou mecânica de precisão.


46

Campos de tolerância ISO Compare os desenhos das duas peças, a seguir:

Peças com mesma qualidade de trabalho

Observe que o eixo e o furo têm a mesma dimensão nominal: 28 mm. Veja, também que os valores das tolerâncias, nos dois casos, são iguais: Eixo Furo Dimensão Máxima: 28,000 28,021 Dimensão mínima: - 27,979 - 28,000 Tolerância: 0,021 0,021 Como os valores de tolerâncias são iguais (0,021 mm), concluímos que as duas peças apresentam a mesma qualidade de trabalho. Mas, atenção: os campos de tolerâncias das duas peças são diferentes! O eixo compreende os valores que vão de 27,979 mm a 28,000 mm; o campo de tolerância do furo está entre 28,000mm e 28,021 mm. Como você vê, os campos de tolerância não coincidem. No sistema ISO, essas tolerâncias devem ser indicadas como segue:


47

Indicação da tolerância

A tolerância do eixo vem indicada por h7. O numeral 7 é indicativo da qualidade de trabalho e, no caso, corresponde à mecânica corrente. A letra h identifica o campo de tolerância, ou seja, o conjunto de valores aceitáveis após a execução da peça, que vai da dimensão mínima até a dimensão máxima. O sistema ISO estabelece 28 campos de tolerâncias, identificados por letras do alfabeto latino. Cada letra está associada a um determinado campo de tolerância. Os campos de tolerância para eixo são representados por letras minúsculas, como mostra a ilustração a seguir:

Volte a examinar o desenho técnico do furo. Observe que a tolerância do furo vem indicada por H7. O numeral 7 mostra que a qualidade de trabalho é a mesma do eixo analisado anteriormente. A letra H identifica o campo de tolerância. Os 28 campos de tolerância para furos são representados por letras maiúsculas:

Enquanto as tolerâncias dos eixos referem-se a medidas exteriores, as tolerâncias de furos referem-se a medidas interiores.Eixos e furos geralmente funcionam acoplados, por meio de ajustes. No desenho técnico de eixo e furo, o acoplamento é indicado pela dimensão nominal comum às duas peças ajustadas, seguida dos símbolos correspondentes. Veja um exemplo a seguir:


48

Tolerância de furo

A dimensão nominal comum ao eixo e ao furo é 25 mm. A tolerância do furo vem sempre indicada ao alto: H8; a do eixo vem indicada abaixo: g7. São inúmeras as possibilidades de combinação de tolerâncias de eixos e furos, com a mesma dimensão nominal, para cada classe de ajuste. Más, para economia de custos de produção, apenas algumas combinações selecionadas de ajustes são recomendadas, por meio de tabelas divulgadas pela ABNT. Antes de aprender a consultar essas tabelas, porém, é importante que você conheça melhor os ajustes estabelecidos no sistema ABNT/ISO: sistema furo-base e sistema eixo-base. SISTEMA FURO-BASE Observe o desenho a seguir:

Representação de parte de uma máquina com vários furos

Imagine que este desenho representa parte de uma maquina com vários furos, onde são acoplados vários eixos. Note que todos os furos têm a mesma dimensão nominal e a mesma tolerância H7; já as tolerâncias dos eixos variam: f7, k6, p6. A linha zero, que você vê representada no desenho, serve para indicar a dimensão nominal e fixar a origem dos afastamentos. No furo A, o eixo A` deve girar com folga, num ajuste livre; no furo B, o eixo B`deve deslizar com leve aderência, num ajuste incerto; no furo C, o eixo C`pode entrar sob pressão, ficando fixo. Para obter essas três classes de ajustes, uma vez que as tolerâncias dos furos são constantes, devemos variar as tolerâncias dos eixos, de acordo coma função de cada um.


49

Este sistema de ajuste, em que os valores de tolerância dos furos são fixos, e os dos eixos variam, é chamado de sistema furo-base. Este sistema também é conhecido por furo padrão ou furo único. Veja quais são os sistemas furo-base recomendados pela ABNT a seguir:

Sistemas furo-base recomendados pela ABNT

A letra H representa a tolerância do furo base e o numeral indicado ao lado indica a qualidade da mecânica. Agora, conheça outra possibilidade. SISTEMA EIXO-BASE Imagine que o próximo desenho representa parte da mesma maquina com vários furos, onde são acoplados vários eixos, com funções diferentes. Os diferentes ajustes podem se obtidos se as tolerâncias dos eixos mantiverem-se constantes e os furos forem fabricados com tolerâncias variáveis. Veja:

Representação de parte de uma máquina com vários furos

O eixo Aèncaixa-se no furo A com folga; o eixo Bèncaixa-se no furo B com leve aderência; o eixo Cèncaixa-se no furo C com interferência. Veja a seguir alguns exemplos de eixos base recomendados pela ABNT:


50

Exemplos de eixos base recomendados pela ABNT

Entre os dois sistemas, o furo-base é o que tem maior aceitação. Uma vez fixada a tolerância do furo, fica mais fácil obter o ajuste recomendado variando apenas as tolerâncias dos eixos. Unidade de medida de tolerância – ABNT/ISO A unidade de medida adotada no sistema ABNT/ISO é o micrometro, também chamado de mícron. Ele equivale à milionésima parte do metro, isto é, se dividirmos o metro em milhão de partes iguais, cada uma vale1mícron. Sua representação é dada pela letra grega μ ( mi ) seguida da letra m. um mícron vale um milésimo de milímetro:1μm= 0,001mm. Nas tabelas de tolerâncias fundamentais, os valores de qualidades de trabalho são expressos em mícrons. Nas tabelas de ajustes recomendados todos os afastamentos são expressos em mícrons. Interpretação de tolerâncias no sistema ABNT/ISO Quando a tolerância vem indicada no sistema ABNT/ISO, os valores dos afastamentos não são expressos diretamente. Por isso, é necessário consultar tabelas apropriadas para identifica-los. Para acompanhar as explicações, você deve consultar as tabelas apresentadas no final desta aula. Partes dessas tabelas estão reproduzidas no decorrer da instrução, para que você possa compreender melhor o que estamos apresentando. Observe o próximo desenho técnico, com indicação das tolerâncias.


51

Desenho técnico com indicação das tolerâncias

O diâmetro interno do furo representado neste desenho é 40 H7. A dimensão nominal do diâmetro do furo é 40 mm. A tolerância vem representada por H7; a letra maiúscula H representa tolerância de furo padrão; o número 7 indica a qualidade de trabalho, que no caso corresponde a uma mecânica de precisão. A tabela que corresponde a este ajuste tem o titulo de: Ajustes recomendados – sistema furo-base H7. Veja, a seguir, a reprodução do cabeçalho da tabela.

Reprodução do cabeçalho da tabela

A primeira coluna – Dimensão nominal – mm - apresenta os grupos de dimensões de 0 até 500 mm. No exemplo, o diâmetro do furo é 40mm. Esta medida situa-se no grupo de dimensão nominal entre 30 a 40. Logo, os valores de afastamentos que nos interessam encontram-se na 9 ª linha da tabela, reproduzida abaixo:

Nona linha da tabela


52

Na segunda coluna – Furo – vem indicada a tolerância, variável para cada grupo de dimensões,

do furo base: H7. Volte a examinar a 9 ª linha da tabela, onde se encontra a dimensão de 40 mm; na direção da coluna do furo aparecem os afastamentos do furo: 0 (afastamento inferior ) e + 25 ( afastamento superior ). Note que nas tabelas que trazem afastamentos de furos o afastamento inferior, em geral, vem indicado acima do afastamento superior. Isso se explica porque, na usinagem de um furo, parte-se sempre da dimensão mínima para chegar a uma dimensão efetiva, dentro dos limites de tolerâncias especificas. Lembre-se de que, nesta tabela, as medidas estão expressas em mícrons. Uma vez que 1μm= 0,001 m, então 25μm = 0,025mm. Portanto, a dimensão máxima do furo é: 40mm + 0,025mm = 40,025mm, e a dimensão mínima é 40 mm, porque o afastamento inferior é sempre 0 no sistema furo-base. Agora, só falta identificar os valores dos afastamentos para o eixo g6. Observe novamente a 9 ª linha da tabela anterior, na direção do eixo g6. Nesse ponto são indicados os afastamentos do eixo: -9 / -25 O superior - 9μm, que é o mesmo que – 0,009 mm. O afastamento inferior é – 25 μm, que é igual a – 0,025mm. Acompanhe o cálculo da dimensão máxima do eixo: Dimensão nominal: 40,000 Afastamento superior: -0,009 Dimensão máxima: 39,991 E agora veja o cálculo da dimensão mínima do eixo: Dimensão nominal: 40,000 Afastamento inferior: -0,025 Dimensão máxima: 39,975 Finalmente, comparando os afastamentos do furo e do eixo concluímos que estas peças se ajustarão com folga, porque o afastamento superior do eixo é menor que o afastamento inferior do furo. No exemplo demonstrado, eixo e o furo foram ajustados no sistema furo-base, que é o mais comum. Mas quando o ajuste é representado no sistema eixo-base, a interpretação da tabela é semelhante. É o que você vai ver, a seguir.


53

Interpretação semelhante da tabela

A dimensão nominal do eixo é igual à dimensão nominal do furo: 70 mm. A tolerância do furo é J7 e a tolerância do eixo é h6. O h indica que se trata de um ajuste no sistema eixobase. Então, para identificar os afastamentos do eixo e do furo, você deverá consultar a tabela de Ajustes recomendados –sistema eixo-base h6. A tabela de ajustes recomendados no sistema eixo-base é semelhante à tabela do sistema furo-base. O que a diferencia são as variações das tolerâncias dos furos. Primeiro, precisamos identificar em que grupo de dimensões se situa a dimensão nominal do eixo. No exemplo, a dimensão 70 encontra-se no grupo entre 65 e 80 (12 ª linha). A seguir basta localizar os valores dos afastamentos correspondentes ao eixo h6 e ao furo J7, nessa linha. Veja:

Dimensão 70 no grupo entre 65 e 80

A leitura da tabela indica que, quando a dimensão do eixo-base encontra-se no grupo de 65 a 80, o afastamento superior do eixo é 0μm e o inferior é - 19μm. para o furo de tolerância J7, o afastamento superior é + 18 μm e o afastamento inferior é -12μm. Analisando os afastamentos, você deve ter concluído que este é um caso de ajuste incerto, pois dependendo das medidas efetivas do eixo e do furo, tanto poderá resultar folga como leve interferência. A aplicação do sistema de tolerâncias ABNT/ ISO tende a se tornar cada vez mais freqüente nas empresas brasileiras que buscam na qualidade de serviços, produtos e


54

processos os meios para enfrentar a concorrência internacional. Qualquer pessoa que deseje participar do progresso tecnológico industrial deve estar bastante familiarizada com este assunto.

metrologia · 2021. 1. 11. · inspetor de equipamentos, por maiores razões, dominar a técnica e...

Documents