apostila metrologia dimensional

METROLOGIA INDUSTRIAL

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SUMARIO

I- INTRODUO .........................................................................................................................6

1.1-Um breve histrico das medidas.................................................................................6

1.2- Definies do metro...................................................................................................9

1.3- Mltiplos e submltiplos do metro............................................................................11

1.4- Medidas inglesas......................................................................................................11

II- TERMINOLOGIA E CONCEITOS DE METROLOGIA ...........................................................13

2.1- Diferentes aspectos dos que se ocupa a metrologia................................................13

2.2- Classificao da metrologia......................................................................................13

2.3- Definies Metrolgicas:...........................................................................................14

2.4- Erros de medio. Principais tipos de erro de medida.............................................15

2.5- Fontes de erros e correo.......................................................................................16

2.6- Qualificao dos instrumentos de medio..............................................................17

2.7- Classificao das medies e requisitos:.................................................................18

2.8- Tipos de medies e campo de aplicao da metrologia industrial.........................19

2.9- Sistema de unidades................................................................................................19

2.9.1- Unidades bsicas............................................................................................20

2.9.2- Unidades suplementarias................................................................................21

2.9.3- Unidades derivadas.........................................................................................22

2.9.4- Mltiplos e submltiplos das unidades............................................................23

2.9.5- Vantagens do SI..............................................................................................23III- TOLERNCIAS......................................................................................................................24

3.1- Tolerncias nas dimenses......................................................................................25

3.1.1- Terminologia de tolerncias dimensionais .....................................................25

3.1.2- Sistema de tolerncias....................................................................................28

3.1.2.1- Unidade de tolerncia..................................................................................283.1.2.2- Grupo de dimenses....................................................................................293.1.2.3- Qualidade de trabalho..................................................................................293.1.3- Terminologia de ajustes..................................................................................303.1.4- Sistema de ajustes..........................................................................................34

3.1.4.1- Sistema furo base........................................................................................353.1.2.6- Sistema eixo base........................................................................................35

3.1.5- Classes de ajustes..........................................................................................363.2- Tolerncias de forma................................................................................................393.2.1- Conceito de erro de forma...................................................................................393.2.2- Definies, conforme NBR 6405/1988................................................................393.3- Tolerncia geomtrica de orientao...........................................................................46

3.3.1- Paralelismo..........................................................................................................46

3.3.2- Perpendicularidade..............................................................................................47

3.3.3- Tolerncia de inclinao......................................................................................49

3.4- Tolerncia geomtrica de posio...............................................................................51

3.4.1- Posio de um elemento.....................................................................................51

3.4.2- Concentricidade...................................................................................................53

3.4.3- Coaxialidade........................................................................................................54

3.4.4- Simetria...............................................................................................................54

3.4.5- Tolerncia de batimento......................................................................................553.5- Tolerncia do acabamento superficial..........................................................................57

3.5.1- Importncia do acabamento superficial...............................................................573.5.2- Medio da rugosidade.......................................................................................58

3.5.3 Filtragem da ondulao e comprimentos de amostragem....................................60

3.5.4- Parmetros de avaliao da rugosidade.............................................................61

3.5.4.1- Rugosidade mdia (Ra)....................................................................................623.5.4.2- Desvio mdio quadrtico (Rq)..........................................................................67

3.5.4.3- Rugosidade mdia (Rz)....................................................................................683.5.4.4- Rugosidade mxima (Rmax)............................................................................693.5.4.5- Profundidade total da rugosidade Rt segundo DIN 4762.................................703.5.4.6- Rugosidade mdia do 3o pico e vale (R3z)......................................................71

3.6- Cadeias dimensionais e substituio de cotas.............................................................733.6.1- Tolerncia geral...................................................................................................73

3.6.2- Tolerncia total....................................................................................................74

3.6.3- Tolerncia de cotas em srie ou em cadeia........................................................76IV- MEDIES DIRETAS. INSTRUMENTOS............................................................................79

4.1- Paqumetro: tipos e usos.............................................................................................79

4.1.1- Tipos e usos.......................................................................................................80

4.1.2- Princpio do nnio...............................................................................................83

4.1.3- Clculo de resoluo..........................................................................................83

4.1.4- Erros de leitura....................................................................................................84

4.1.5- Tcnica de utilizao do paqumetro..................................................................85

4.1.6- Conservao.......................................................................................................87

4.1.7- Leitura de polegada milesimal............................................................................884.1.8- Leitura de polegada fracionria..........................................................................88

4.1.9- Calibrao de paqumetros........................................................................91

4.2- Micrmetro................................................................................................................92

4.2.1- Resoluo..................................................................................................92

4.2.2-Leitura no sistema mtrico..........................................................................93

4.2.3- Leitura no sistema ingls...........................................................................96

4.2.4- Tipos de Micrometros.................................................................................97

4.2.5- Conservao..............................................................................................98

4.2.6- Causas de erros ao medir com micrmetro...............................................99

4.3- Instrumentos para medies angulares..................................................................1004.3.1- Nvel de bolha..........................................................................................100

4.3.2- Transferidores de ngulos.......................................................................100

V- MEDIES INDIRETAS. INSTRUMENTOS........................................................................102

5.1- Rgua de seno............................................................................................102

5.3- Medio de pequenos ngulos...................................................................103

5.3- Medio de pequenos ngulos...................................................................105

5.4- Controle trigonomtrico...............................................................................106

VI- MEDIES POR COMPARAO. UTILIZAO DE PADRES,

CALIBRADORES E COMPARADORES ............................................................................110

6.1- Blocos-padro.........................................................................................................110

6.1.1- Classificao............................................................................................111

6.1.2- Materiais para a fabricao de blocos padres.......................................112

6.1.3- Erros admissveis.....................................................................................113

6.1.4- Tcnica de empilhamento........................................................................114

6.1.5- Manuseio dos blocos...............................................................................114

6.2- Calibradores...........................................................................................................115

6.2.1- Tipos de calibradores...............................................................................117

6.2.2- Tolerncia de fabricao de calibradores................................................118

6.3- Instrumentos de comparao.................................................................................119

6.3.1- Requerimentos fundamentais..................................................................121

6.3.2- Tipos de apalpadores mais usados.........................................................121

6.3.3- Tipos de comparadores...........................................................................122

6.3.3.1- Comparadores Mecnicos....................................................................123

6.3.3.2- Comparadores pneumticos.................................................................127

6.3.4- Calibragem de relgios comparadores....................................................129

6.3.5- Erros do relgio comparador...................................................................130

VII- METROLOGIA OPTICA.....................................................................................................131

7.1- Introduo...............................................................................................................131

7.2- Princpios e aplicaes da ptica na metrologia.....................................................132

7.2.1- Principio de alavanca de reflexo............................................................132

7.2.2- Projetor de perfil.......................................................................................133

7.2.2.1- Sistemas de projeo............................................................................134

7.2.2.2- Montagem e regulagem........................................................................136

7.2.2.3- Conservao.........................................................................................136

7.2.3 Interferometria...........................................................................................137

7.2.3.1- Aplicao em interfermetros...............................................................140

7.2.4 Holografia..................................................................................................142

7.2.4.1- Interpretao de franjas........................................................................142

7.2.4.2- Exemplo de arranjo hologrfico............................................................145

VIII- MQUINAS DE MEDIR ....................................................................................................149

8.1 Maquina universal de medir.....................................................................................149

8.1.1- Partes componentes e funcionamento....................................................150

8.1.2- Conservao............................................................................................151

8.2- Medio tridimensional...........................................................................................152

8.2.1- Especificao da qualidade dimensional. sentido tridimensional............152

8.2.2- Conceito de medio tridimensional (X, Y, Z)..........................................154

8.2.3- Mquina de medir coordenadas tridimensionais MMC manual...............154

8.2.3.1- Princpio de funcionamento e sistema de leitura..................................154

8.2.3.2- Sensores mecnicos, eletrnicos e pticos..........................................155

8.2.3.3- Mtodo de medio com a MMC manual (sem SPD)...........................156

8.2.3.4- Principais vantagens da MMC manual (sem SPD) ..............................157

8.2.4- Sistema de processamento de dados acoplado MMC..........................157

8.2.4.1- Configurao e conexo de sistemas...................................................157

8.2.4.2- Princpios bsicos de medio com computador..................................158

8.2.4.3- Vantagens da MMC com computador...................................................159

8.2.4.4- Comparativos de tempos de medio...................................................160

IX- MTODOS ESTATSTICOS PARA AVALIAR A EXATIDO..............................................161

9.1- Curvas de distribuio de freqncias. Lei de Gaus..............................................161

9.2- Diagrama de pontos...............................................................................................167

9.3- Diagrama estatstico da exatido...........................................................................168

X- REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ....................................................................................169


I- INTRODUO

Um dos primeiros conceitos desenvolvidos pelo homem foi o nmero devido necessidade de poder expressar numericamente todo o que tinha a seu ao redor O homem comeou a medir com o simples centeio dos objetos. Posteriormente pela prpria necessidade de seu desenvolvimento surgiu o conceito de medida fazendo as primeiras medies a partir de unidades muito simples.

As primeiras medies realizadas estiveram relacionadas com a massa, comprimento e o tempo e posteriormente as de volume e ngulos. Nas primeiras medies de comprimento se utilizava o pie, o brao, o palmo, etc., que constituram os primeiros padres de medio (padres naturais). Alm de que se comparavam maas segundo a sensibilidade muscular e se mediam distancias considerando o tempo a partir da qual se podia percorrer.

1.1-Um breve histrico das medidas

Como fazia o homem, cerca de 4.000 anos atrs, para medir comprimentos?

As unidades de medio primitivas estavam baseadas em partes do corpo humano, que eram referncias universais, pois ficava fcil chegar-se a uma medida que podia ser verificada por qualquer pessoa. Foi assim que surgiram medidas padro como a polegada, o palmo, o p, a jarda, a braa e o passo.

FIGURA 1.1:

Algumas dessas medidas-padro continuam sendo empregadas at hoje. Veja os seus correspondentes em centmetros:

1 polegada = 2,54 cm

1 p = 30,48 cm

1 jarda = 91,44 cm

FIGURA 1.2

O antigo testamento da bblia um dos registros mais antigos da histria da humanidade. E l, no gnesis, l-se que o criador mandou no construir uma arca com dimenses muito especficas, medidas em cvados. O cvado era uma medida-padro da regio onde morava no, e equivalente a trs palmos, aproximadamente, 66 cm.

FIGURA 1.3

Em geral, essas unidades eram baseadas nas medidas do corpo do rei, sendo que tais padres deveriam ser respeitados por todas as pessoas que, naquele reino, fizessem as medies.

H cerca de 4.000 anos, os egpcios usavam, como padro de medida de comprimento, o cbito: distncia do cotovelo ponta do dedo mdio.

FIGURA 1.4

Como as pessoas tm tamanhos diferentes, o cbito variava de uma pessoa para outra, ocasionando as maiores confuses nos resultados nas medidas. Para serem teis, era necessrio que os padres fossem iguais para todos. Diante desse problema, os egpcios resolveram criar um padro nico: em lugar do prprio corpo, eles passaram a usar, em suas medies, barras de pedra com o mesmo comprimento. Foi assim que surgiu o cbito-padro. Com o tempo, as barras passaram a ser construdas de madeira, para facilitar o transporte. Como a madeira logo se gastava, foram gravados comprimentos equivalentes a um cbito-padro nas paredes dos principais templos. Desse modo, cada um podia conferir periodicamente sua barra ou mesmo fazer outras, quando necessrio.

Nos sculos XV e XVI, os padres mais usados na Inglaterra para medir comprimentos eram a polegada, o p, a jarda e a milha.

Na Frana, no sculo XVII, ocorreu um avano importante na questo de medidas, a toesa, que era ento utilizada como unidade de medida linear, foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos nas extremidades e, em seguida, chumbada na parede externa do Grand Chatelet, nas proximidades de paris. Dessa forma, assim como o cbito-padro, cada interessado poderia conferir seus prprios instrumentos. Uma toesa equivalente a seis ps, aproximadamente, 182,9 cm.

Entretanto, esse padro tambm foi se desgastando com o tempo e teve que ser refeito. Surgiu, ento, um movimento no sentido de estabelecer uma unidade natural, isto , que pudesse ser encontrada na natureza e, assim, ser facilmente copiada, constituindo um padro de medida. Havia tambm outra exigncia para essa unidade: ela deveria ter seus submltiplos estabelecidos segundo o Sistema Decimal. O sistema decimal j havia sido inventado na ndia, quatro sculos antes de cristo. Finalmente, um sistema com essas caractersticas foi apresentado por Talleyrand, na Frana, num projeto que se transformou em lei naquele pas, sendo aprovada em 8 de maio de 1790.

Estabelecia-se, ento, que a nova unidade deveria ser igual dcima milionsima parte de um quarto do meridiano terrestre. Essa nova unidade passou a ser chamada metro (o termo grego metron significa medir).

1.2- Definies do metroOs astrnomos franceses Delambre e Mechain foram incumbidos de medir o meridiano. Utilizando a toesa como unidade, mediram a distncia entre Dunkerque (Frana) e Montjuich (Espanha). Feitos os clculos, chegou-se a uma distncia que foi materializada numa barra de platina de seco retangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padro metro, que assim foi definido:

FIGURA 1.5

Primeira definio do metro

metro a dcima milionsima parte de um quarto do meridiano terrestre.Foi esse metro transformado em barra de platina que passou a ser denominado metro dos arquivos.Com o desenvolvimento da cincia, verificou-se que uma medio mais precisa do meridiano fatalmente daria um metro um pouco diferente. Assim, a primeira definio foi substituda por uma segunda:Segunda definio

Metro a distncia entre os dois extremos da barra de platina depositada nos arquivos da Frana e apoiada nos pontos de mnima flexo na temperatura de zero grau Celsius.Escolheu-se a temperatura de zero grau Celsius por ser, na poca, a mais facilmente obtida com o gelo fundente.

No sculo XIX, vrios pases j haviam adotado o sistema mtrico. No Brasil, o sistema mtrico foi implantado pela lei imperial n 1157, de 26 de junho de 1862. Estabeleceu-se, ento, um prazo de dez anos para que padres antigos

fossem inteiramente substitudos.

Com exigncias tecnolgicas maiores, decorrentes do avano cientfico, notou-se que o metro dos arquivos apresentava certos inconvenientes. Por exemplo, o paralelismo das faces no era assim to perfeito. O material, relativamente mole, poderia se desgastar, e a barra tambm no era suficientemente rgida.

Para aperfeioar o sistema, fez-se um outro padro, com outras caracterstica como:

-seo transversal em x, para ter maior estabilidade;

-uma adio de 10% de irdio, para tornar seu material mais durvel;

-dois traos em seu plano neutro, de forma a tornar a medida mais perfeita.

Assim, em 1889, surgiu a terceira definio:metro a distncia entre os eixos de dois traos principais marcados na superfcie neutra do padro internacional depositado no B.I.P.M. (Bureau Internacional ds Poids et Msures), na temperatura de zero grau Celsius e sob uma presso atmosfrica de 760 mmhg e apoiado sobre seus pontos de mnima flexo.Atualmente, a temperatura de referncia para calibrao de 20c. nessa temperatura que o metro, utilizado em laboratrio de metrologia, tem o mesmo comprimento do padro que se encontra na Frana, na temperatura de zero grau Celsius.

Ocorreram, ainda, outras modificaes. Hoje, o padro do metro em vigor no Brasil recomendado pelo INMETRO, baseado na velocidade da luz, de acordo com deciso da 17 conferncia geral dos pesos e medidas de 1983. O INMETRO (instituto nacional de metrologia, normalizao e qualidade industrial), em sua resoluo 3/84, assim definiu o metro:metro o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vcuo, durante o intervalo de tempo de do segundo.

importante observar que todas essas definies somente estabeleceram com maior exatido o valor da mesma unidade: o metro.

FIGURA 1.6Em 1826, foram feitas 32 barras-padro na Frana. Em 1889, determinou-se que a barra n 6 seria o metro dos arquivos e a de n 26 foi destinada ao Brasil. este metro-padro encontra-se no IPT (Instituto de Pesquisas Tecnolgicas).

1.3- Mltiplos e submltiplos do metro

A Tabela 1.1 apresenta os mltiplos e submltiplos do metro e baseada no sistema internacional de medidas (si).1.4- Medidas inglesas

A Inglaterra e todos os territrios dominados h sculos por ela utilizavam um sistema de medidas prprio, facilitando as transaes comerciais ou outras atividades de sua sociedade.

Acontece que o sistema ingls difere totalmente do sistema mtrico que passou a ser o mais usado em todo o mundo. Em 1959, a jarda foi definida em funo do metro, valendo 0,91440 m. As divises da jarda (3 ps; cada p com 12 polegadas) passaram, ento, a ter seus valores expressos no sistema mtrico:

1 yd (uma jarda) = 0,91440 m

1 ft (um p) = 304,8 mm

1 inch (uma polegada) = 25,4 mm

TABELA 1.1: Mltiplos e submltiplos do metro

II- TERMINOLOGIA E CONCEITOS DE METROLOGIA

A medio o conjunto de operaes e atos experimentais que tem por objeto a determinao de certa quantidade de grandeza ou valor de medio mediante o emprego de tcnicas e mdios de medio adequados. O prprio desenvolvimento da sociedade fez possvel a criao da cincia da medio (metrologia), que deu sua origem as palavras gregas METRON (medida) e LOGOS (tratado ou cincia).

metrologia a cincia da medio que trata dos conceitos bsicos, dos mtodos, dos erros e sua propagao, das unidades e dos padres envolvidos na quantificao de grandezas fsicas. instrumentao o conjunto de tcnicas e instrumentos usados para observar, medir e registrar fenmenos fsicos. A instrumentao preocupa-se com: o estudo, o desenvolvimento, a aplicao e a operao dos instrumentos.

2.1- Diferentes aspectos dos que se ocupa a metrologiaEntre os diferentes aspectos dos que se ocupa a metrologia temos:1- A teoria geral das medies

2- As unidades de medidas e seus sistemas

3- Os padres para as diferentes unidades e a transmisso destas

4- Os mdios de medio sua classificao, construo e caractersticas metrolgicas.

5- Os mtodos de medio

6- Os erros nas medies, sua classificao e mtodos numricos para a determinao.

7- A garantia da uniformidade das medies e os mdios empregados para a realizao dessas medies.

2.2- Classificao da metrologiaA metrologia se divide em 5 tipos:

Geral: Parte da metrologia que se ocupa do estudo dos problemas comuns a todas as questes metrolgicas. (ex. estudo das unidades de medidas)

Terica: Parte da metrologia que se ocupa do estudo dos problemas tericos das medies

Metrologia aplicada: Parte da metrologia que se ocupa do estudo dos problemas metrolgicos relacionados com as medies em determinados campos da cincia e a tcnica.

Metrologia da qualidade: Parte da metrologia que se ocupa do estudo das questes metrolgicas relacionadas com a qualidade.

Metrologia legal. Parte da metrologia que se ocupa do estudo do conjunto das disposies e regulamentaes organizativas tcnicas e jurdicas.

2.3- Definies Metrolgicas:

Medida: A medida o valor momentneo da grandeza a medir no instante da leitura. A leitura obtida pela aplicao dos parmetros do sistema de medio e expressa por um nmero acompanhado da unidade da grandeza a medir.Processo de medio: Sucesso de operaes necessrias para a execuo de uma medio. Medir o procedimento pelo qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (grandeza a medir) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade estabelecida como padro.

Controle: Determinao da correspondncia das peas com as condies tcnicas e a tolerncia dada

Mdio de medio: Mdio que serve para medir e que possui caractersticas metrolgicas definidas, geralmente padronizadas.

Principio de medio: Fenmeno ou fenmenos fsicos em que baseada a medio.Instrumento de medio: Mdio de medio que pega uma o mais informaes e entrega outras que representa a quantidade ou quantidades da grandeza mesurada. Exemplo o paqumetro, micrometro.

Sensibilidade: A sensibilidade de um instrumento e a relao entre o movimento do ndice e a mudana da grandeza mesurada. (amplificao)

FIGURA 2.1: ndice e escala

Repetibilidade: Reproduo das indicaes de um instrumento quando se realizam vrios ensaios num curto perodo de tempo ( um indicador da preciso)

Estabilidade: Qualidade de um mdio de medio que reflete a invariabilidade de suas propriedades metrolgicas durante o tempo de uso.

Resoluo: a menor variao da grandeza a medir que pode ser indicada ou registrada pelo sistema de medio.

Histerese a diferena entre a leitura/medida para um dado valor da grandeza a medir, quando essa grandeza foi atingida por valores crescentes, e a leitura/medida, quando atingida por valores decrescentes da grandeza a medir. o valor poder ser diferente, conforme o ciclo de carregamento e descarregamento, tpico dos instrumentos mecnicos, tendo como fonte de erro, principalmente folgas e deformaes, associadas ao atrito.Exatido: Termo que define a aproximao das indicaes de um instrumento a os valores verdadeiros da grandeza medida.

Preciso: a aproximao entre as medies realizadas. Um instrumento de medio preciso se consegue repetir com consistncia as leituras tomadas com ele durante um processo de medio. Ver exemplo de conjuntos de disparos em alvos diferentes:

a)

b)

c)

FIGURA 2.2: Diferena entre a exatido e a preciso

Os disparos no alvo a) so precisos e exatos, no alvo b) so precisos mais no exatos e no alvo c) so exatos porque a mdia dos disparos corresponde com o centro do alvo e nesse caso no so precisos.Exatido de um Instrumento de Medio a aptido de um instrumento de medio para dar respostas prximas a um valor verdadeiro. Exatido um conceito qualitativo.

2.4- Erros de medio. Principais tipos de erro de medida:

Toda medio esta sujeita inevitavelmente a um erro, ou seja, o resultado da medio difere uma determinada quantidade das medies exatas. O erro a diferena entre o valor mesurado e o valor verdadeiro ou correto da dimenso. O erro pode ser expresso como: absoluto ou relativo:

Erro absoluto= Valor obtido Valor correto

Erro relativo =

Os erros podem ser classificados como erros sistemticos e aleatrios

Os erros sistemticos apresentam a mesma grandeza e sinal sob as mesmas condies. As causas destes erros podem ser definidas e o erro pode ser controlado ou corrigido do valor final das medies. Dentro dos erros sistemticos temos vrios tipos:

Erro sistemtico naturais: So produzidos pelo efeito das condies ambientais exemplo: Variao da temperatura acima do padro de 20 C. Estes erros podem ser controlados.

Erros dos instrumentos: So produzidos pela tolerncia de fabricao do instrumento e por imperfeies na fabricao dos mesmos. Exemplo erro no passo do parafuso do micrometro.

Erros pessoais: No so totalmente controlveis dependem das limitaes fsicas dos operadores.

Erros aleatrios: Variam de forma imprevisvel tanto em valor absoluto como em sinal, quando se realizam varias medies de uma quantidade de grandeza sob as mesmas condies. No podem ser controlados, so inevitveis. Os erros aleatrio so os que causam a incertidumbre do resultado da medio.

2.5- Fontes de erros e correo

Um erro pode decorrer do sistema de medio e do operador, sendo muitas as possveis causas. O comportamento metrolgico do sistema de medio influenciado por perturbaes externas e internas. Fatores externos podem provocar erros, alterando diretamente o comportamento do sistema de medio ou agindo diretamente sobre a grandeza a medir. O fator mais crtico, de modo geral, a variao da temperatura ambiente. Essa variao provoca, por exemplo, dilatao das escalas dos instrumentos de medio de comprimento, do mesmo modo que age sobre a grandeza a medir, isto , sobre o comprimento de uma pea que ser medida.

A variao da temperatura pode, tambm, ser causada por fator interno. Exemplo tpico o da no estabilidade dos sistemas eltricos de medio, num determinado tempo, aps serem ligados. necessrio aguardar a estabilizao trmica dos instrumentos/ equipamentos para reduzir os efeitos da temperatura.Correo

valor adicionado algebricamente ao resultado no corrigido de uma medio, para compensar um erro sistemtico.

Sabendo que determinada leitura contm um erro sistemtico de valor conhecido, oportuno, muitas vezes, eliminar o erro pela correo c, adicionada leitura.

lc = l + c

onde:

c = correo

l = leitura

lc = leitura corrigida

2.6- Qualificao dos instrumentos de medio:

Importncia da qualificao dos instrumentos: A medio e, conseqentemente, os instrumentos de medio so elementos fundamentais para:

- monitorao de processos e de operao;

- pesquisa experimental;

- ensaio de produtos e sistemas (exemplos: ensaio de recepo de uma mquina-ferramenta; ensaio de recepo de peas e componentes adquiridos de terceiros);

controle de qualidade (calibradores, medidores diferenciais mltiplos, mquinas de medir coordenadas etc.).

A qualidade principal de um instrumento de medio a de medir, com erro mnimo. Por isso, h trs operaes bsicas de qualificao: calibrao, ajustagem e regulagem. Na linguagem tcnica habitual existe confuso em torno dos trs termos. Em virtude disso, a seguir est a definio recomendada pelo INMETRO (VIM).

Calibrao/aferio: conjunto de operaes que estabelece, sob condies especificadas, a relao entre os valores indicados por um instrumento de medio ou sistema de medio, ou valores representados por uma medida materializada, ou um material de referncia e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padres.

Observaes

- O resultado de uma calibrao permite o estabelecimento dos valores daquilo que est sendo medido (mensurando) para as indicaes e a determinao das correes a serem aplicadas.

- Uma calibrao pode, tambm, determinar outras propriedades metrolgicas, como o efeito das grandezas de influncia.

- O resultado de uma calibrao pode ser registrado em um documento denominado certificado de calibrao ou relatrio de calibrao.

Ajustagem de um instrumento de medio: operao destinada a fazer com que um instrumento de medio tenha desempenho compatvel com o seu uso.

Regulagem de um instrumento de medio: ajuste, empregando somente os recursos disponveis no instrumento para o usurio.

Normas de calibrao

As normas da srie NBR iso 9000 permitem tratar o ciclo da qualidade de maneira global, atingindo desde o marketing e a pesquisa de mercado, passando pela engenharia de projeto e a produo at a assistncia e a manuteno. Essas normas so to abrangentes que incluem at o destino final do produto aps seu uso, sem descuidar das fases de venda, distribuio, embalagem e armazenamento. Juntamente com a reviso dos conceitos fundamentais da cincia da medio ser definida uma terminologia compatibilizada, na medida do possvel, com normas nacionais (ABNT), internacionais (ISO) e com normas e recomendaes tcnicas de reconhecimento internacional (DIN, ASTM, BIPM, VDI e outras). no estabelecimento da terminologia, procura-se manter uma base tcnico-cientfica.

Ainda no existe no Brasil uma terminologia que seja comum s principais instituies atuantes no setor. A terminologia apresentada baseada no VIM (Vocabulrio Internacional de Metrologia), que busca uma padronizao para que o vocabulrio tcnico de metrologia no Brasil seja o mesmo utilizado em todo o mundo.

2.7- Classificao das medies e requisitos:

As medies se calcificam principalmente em:

Direta: a medio na qual possvel determinar diretamente o valor da quantidade de grandeza sem necessidade de realizar clculos baseados na dependncia funcional dessa grandeza que se quere obter e outras grandezas medidas. Exemplo: Medir comprimento com uma rgua ou a temperatura com um termmetro.

Indireta: Medio na qual o valor da quantidade de grandeza a medir se determina pela dependncia conhecida entre ela e os valores de outras grandeza determinadas por medio direta ou indireta. Exemplo: Medir a densidade de um corpo em funo da medio da massa e o volume.

Absoluta: a medio direta de uma ou mais quantidades de grandezas com auxilio ou no de constantes fsicas. A preciso de uma medio absoluta esta limitada so pela reproduo dos padres e escalas das grandezas bsicas.

Relativa: Na medio relativa se determina a relao entre uma quantidade de grandeza e outra do mesmo tipo que se considera unidade convencional, sem que se determine cada uma por separado. Tambm na determinao de uma quantidade de grandeza em relao a outra do mesmo tipo j conhecida. Exemplo: Determinar a densidade de um corpo em relao a densidade da gua a uma determinada temperatura, determinar a umidade relativa do ar, que expressa como % da quantidade de vapor aquoso num volume a uma temperatura dada e a quantidade de vapor saturado nesse volume a mesma temperatura.

Medio de contato: Mais utilizada e universal por ser mais simples (contato da superfcie do instrumento com a superfcie do objeto a medir. Este tipo de medio tem algumas desvantagens como:

1- O esforo que se realiza ao medir varivel, sendo necessrio dispositivos para limitar esse esforo,

2- O contato do instrumento com a superfcie do objeto no tem segurana devido as irregularidades da superfcie do objeto (asperezas),

3- Deformao elstica do instrumento e a pea pela fora aplicada na medio

4- Dificuldades em fazer contato em superfcies pequenas ou de forma complexa.

Medio sem contato: No existe contato entre a superfcie do instrumento e o objeto a medir, portanto no existem as dificuldades do caso anterior com contato. Exemplo projetor de perfil, microscpio, etc.

Requisitos para uma correta medio:

1)- Utilizar um sistema nico de unidades de medidas. Evita possveis erros ao realizar converses entre um sistema de unidades e outro.

2)- Selecionar de forma adequada o mtodo, tipo de medio e o instrumento. Aqui deve-se considerar a quantidade de grandeza a medir, a exatido requerida, o mximo de erro permitido, a rapidez que se deseja, o custo, etc.

3)- Assegurar a exatido esperada do instrumento. O instrumento de medio deve ser controlado e verificado para manter um bom estado e no introduzir erros

4)- O operador deve ter uma qualificao adequada

5)- Realizar a medio em condies ambientais timas (temperatura, umidade, iluminao, presso, etc.

2.8- Tipos de medies e campo de aplicao da metrologia industrial

Os tipos de medicoes e campo de aplicao da metrologia industrial encontram-se resumidos na Figura 1.4.

Na metrologia industrial tambm conhecida como metrologia de fabricao se realizam as medies representadas na Figura seguinte, onde tambm aparecem os princpios de funcionamento dos instrumentos para realizar essas medies.

2.9- Sistema de unidades

O estabelecimento de um nico sistema de unidades de medidas e um dos requisitos fundamentais que exige a tcnica de medio moderna e nica forma de garantir a uniformidade e exatido das medies a nvel internacional. Dentro desses sistemas o mais importante e mais utilizado e o Sistema Internacional de Unidades (SI), que e uma verso atualizada do Sistema mtrico decimal (SMD). Este sistema usa as recomendaes da Organizao internacional para a normalizao (ISO) International Standarization Organization.

O SI esta baseado nas sete unidades de grandeza fsicas fundamentais como pode-se observar na tabela 1, essas unidades so:

FIGURA 1.4: Medies que se realizam na metrologia industrial e principio de funcionamento dos instrumentos empregados

2.9.1- Unidades bsicas:

O metro: Distancia que a luz se propaga no vcuo num intervalo de tempo de segundos (17a Reunio Internacional de Pesos e Medidas, 1983)

O Kilogramo: O kilogramo igual massa do prottipo internacional do kilograma, que encontrasse sob a guarda do Escritrio Internacional de pesas e medidas. (I CGPM, 1889 e III CGPM, 1991).

CGPM = Conferencia Geral de Pesas e medidas

Segundo: O segundo a durao de 9 192 631 770 perodos da radiao correspondente a transio entre dois nveis hiper-finos do estado fundamental do tomo de CESIO 133. (Resoluo 1, XIII CGPM, 1967).

Ampere: O ampare a intensidade de corrente eltrica constante, que mantida em dois condutores retilneos, paralelos de comprimento infinito de seo circular deprecivel e situados a uma distancia de um metro um do outro no vcuo produz entre esses condutores uma fora igual a 2 x 10-7 Newton por metro de comprimento. (Resoluo 2, IX CGPM, 1948)

Kelvin: O Kelvin unidade de temperatura termodinmica igual ao quebrado 1/273, 16 da temperatura termodinmica do ponto triplo da gua. (Resoluo 4, XII CGPM, 1967).

Mole: o Mole a quantidade de sustncia de um sistema que contem tantas unidades fundamentais como tomos tm em 0,012 kg de carbeto 12. Quando utilizado o mole, as entidades fundamentais devem ser especificadas e podem ser tomos, molculas, ons, eltrons, ou outras partculas e grupos especficos de partculas. (Resoluo 3, XIV CGPM, 1971)

Candela: A candela a intensidade luminosa de uma fonte que emite uma radiao monocromtica com uma freqncia de 540 x 1012 hertz em uma direo determinada e cuja intensidade energtica nessa direo de 1/683 watts por esteriorradian . (Resoluo 3, XVI CGPM, 1979)

GRANDEZA FSICA

DENOMINAOSMBOLO

Comprimento

metrom

Massa

kilogramakg

Tempo

segundos

Intensidade de corrente eltrica ampereA

Temperatura termodinmica kelvinK

Quantidade de sustncia

molemol

Intensidade luminosa

candelacd

Tabela 1.2: Unidades bsicas do Sistema Internacional de Unidades

2.9.2- Unidades suplementarias:

As unidades suplementarias do SI so o Radian (rad) e o Estereoradian (sr), ver Tabela 1.3.

Radian: o ngulo plano que tem seu vrtice no centro de um circulo e interseca sobre a circunferncia desse circulo um arco de comprimento igual ao radio.

Estereoradian: o ngulo slido que tem seu vrtice no centro de uma esfera e delimita sobre a superfcie da esfera um rea igual a um quadrado que tem como lado o radio da esfera.

GRANDEZA FSICA

DENOMINAOSMBOLO

ngulo planoRadianrad

ngulo slidoestereoradiansr

Tabela 2. Unidades suplementarias do Sistema Internacional de Unidades

2.9.3- Unidades derivadas

As unidades derivadas so as que se formam pela combinao das unidades bsicas e suplementares atravs de equaes que expressam leis fsicas, como pode-se observar na tabela 3.

GRANDEZA FSICA

DENOMINAOSMBOLO

Freqncia hertzHz

Fora newtonN

Presso pascalPa

Trabalho jouleJ

Potencia wattW

Fluxo de deslocamento eltrico coulombC

Tenso eltrica voltV

Capacitncia eltrica faradF

Resistncia eltrica ohm

Condutncia siemensS

Fluxo magntico weberWb

Induo magntica teslaT

Indutncia henryH

Fluxo luminoso lmenlm

Iluminao luxlx

Tabela 3. Unidades derivadas do Sistema Internacional de Unidades

2.9.4- Mltiplos e submltiplos das unidades

Os mltiplos e submltiplos das unidades do sistema Internacional de Unidades se formam colocando um prefixo ao nome da unidade, seja bsica, suplementar ou derivada, como se observa na tabela 4.

FATOR PREFIXO SMBOLO

1 000 000 000 000 000 000 = 1018exaE

1 000 000 000 000 000 = 1015petaP

1 000 000 000 000 = 1012terT

1 000 000 000 = 109gigaG

1 000 000 = 106megaM

1 000 = 103kilok

100 = 102hectoh

10 = 101decada

0,1 = 10-1decid

0,01 = 10-2centic

0,001 = 10-3milim

0,000 001 = 10-6micro

0,000 000 001 = 10-9nanon

0,000 000 000 001 = 10-12picop

0,000 000 000 000 001 = 10-15fentof

0,000 000 000 000 000 001 = 10-18attoa

Tabela 4. Mltiplos e submltiplos das unidades do Sistema Internacional de Unidades

2.9.5- Vantagens do SI:

1)- Universalidade de sua utilizao

2)- Uniformidade das unidades e mltiplos (fcil de lembrar)

3)- simples e racional (uma unidade para cada grandeza)

4)- Coerente e fcil de aprender

5)- Padronizao internacionalIII-TOLERNCIAS

Para poder garantir uma intercambiabilidade entre as peas na industria mecnica elas deves ser fabricadas dentro de determinados limites de tolerncias, sim temos:

1- Tolerncias nas dimenses

2- Tolerncias de forma

3- Tolerncias de orientao

4- Tolerncias de posio relativa entre as superfcies

5- Tolerncias de acabamento superficial

3.1- Tolerncias nas dimenses

Nas construes mecnicas impossvel obter a exatido absoluta das dimenses indicadas no desenho, seja pelos erros das mquinas operatrizes, defeitos e desgastes das ferramentas, seja pela imperfeio dos instrumentos de medidas, erros de leitura do operador ou, ainda mais e sobretudo, pelo fato que todos instrumentos do apenas e sempre medidas "aproximadas". As peas so, portanto, confeccionadas com dimenses que se "afastam" mais ou menos da cota nominal, isto , apresentam um erro ou uma inexatido.Com o fim de aumentar a produo e baratear o produto, recorre-se produo em srie. As peas assim obtidas no so todas "absolutamente" iguais, mas, dentro de certos limites, pr-estabelecidos e determinados, so plenamente aceitveis. As peas fabricadas podem ser utilizadas isoladamente, ou, como na maioria dos casos, acopladas para formarem conjuntos ou mquinas. Neste segundo caso, afim de simplificar as operaes de montagens, e a substituio rpida e simples das vrias peas, necessrio que elas sejam intercambiveis. Para isso necessrio pr-estabelecer o intervalo dos limites entre os quais pode variar a dimenso de uma pea, isto , preciso estabelecer a tolerncia. O campo de tolerncia: a variao permissvel da dimenso da pea, dada pela diferena entre as dimenses mxima e mnima.

Para melhor compreenso do assunto, suponhamos uma indstria que fabrique pistes e pinos de acoplamento de bielas, como mostra a Figura 3.1.1. Admitamos que os pinos tenham o dimetro nominal externo de 20 mm. Evidentemente os pistes devero ser usinados de tal forma que permitam o encaixe deslizante do pino. Existir tolerncia tanto para os pinos como para os pistes e a tolerncia deve ser tal que esse acoplamento continue deslizante tambm quando o pino de maior dimetro calhe com o pisto de menor furo. Ver Figura 3.1.3.Este problema da intercambialidade foi sentido por muitos industriais e cada qual procurou criar um sistema de tolerncia at que conseguiu-se estabelecer um sistema internacional, que o SISTEMA ISO (International Standardizing Organization).

O Sistema de Tolerncia um conjunto de princpios, regras, frmulas e tabelas que permite a escolha racional de tolerncia para a produo econmica das peas mecnicas intercambiveis. Uma das finalidades do uso de tolerncias evitar que se tente conseguir uma exatido excessiva nas dimenses das peas durante a sua fabricao, o que geralmente ocorre quando no se indicam tolerncias no desenho. Tal procedimento teria como efeito imediato um processo de fabricao muito lento e aumento da mo de obra.

Outra finalidade das tolerncias estabelecer limites para os desvios em relao dimenso nominal, assegurando assim o funcionamento adequado das peas.

FIGURA 3.1.1: Pisto e pino de acoplamento de biela

3.1.1- Terminologia de tolerncias dimensionais

Dimenso nominal: a dimenso indicada no desenho.Dimenso efetiva: a dimenso que se obtm medindo a pea. No coincide com a dimenso nominal.

FIGURA 3.1.2: Dimenso nominal e efetiva

Dimenses limites: so os valores mximo e mnimo admissveis para a dimenso efetiva, temos dois tipos (dimenso mxima e dimenso mnima).dimenso mxima: o valor mximo admissvel para a dimenso efetiva. Smbolo: DmxDimenso mnima: o valor mnimo admissvel para a dimenso efetiva. Smbolo: Dmn

Tolerncia: a variao permissvel da dimenso da pea, dada pela diferena entre dimenses mxima e mnima. Smbolo t:

t = Dmx Dmn

Afastamento: a diferena entre as dimenses limites e a nominal. Temos dois tipos: (afastamento inferior e afastamento superior).

Afastamento inferior: a diferena entre a dimenso mnima e a nominal. Smbolos: Ai para furo, ai para eixo.Ai = Dmin Dnai = Dmin DnAfastamento superior: a diferena entre a dimenso mxima e a nominal. Smbolos As para furo, as para eixo.

As = Dmax Dnas= Dmax Dn

FIGURA 3.1.3: Campo de Tolerncias

Linha zero: a linha que nos desenhos fixa a dimenso nominal e serve de origem aos afastamentos.

A tolerncia tambm pode-se determinar como a diferencia entre o afastamento superior e afastamento inferior. Ento temos:

t = As Ai

e

t = as ai

FIGURA 3.1.4: Representao da tolerncia e alinha zero

Exemplos:

1)- Um eixo tem dimenso nominal 55 mm. A tolerncia admitida apresenta afastamento superior+ 0,018 mm e afastamento inferior -0,012 mm. Calcular o campo de tolerncia e as dimenses mxima e mnima.

Campo de tolerncia

t = as ait = 0,018 - (-0,012) = 0,030 mmDimenso mxima

as= Dmax DnDmx = Dn + as = 55,000+ 0,018 = 55,018 mmDimenso mnima

ai = Dmin Dn

Dmn = Dn + ai = 55,000 - 0,012 = 54,988 mm

2)- Um eixo tem dimenso nominal 40 mm. A tolerncia admitida apresenta afastamento superior -0,018 e afastamento inferior -0,017. Calcular o campo de tolerncia e as dimenses mxima e mnima.

Campo de tolerncia t = as ai = -0,008 - (-0,017) = 0,009 mm

Dimenso mximaDmx = Dn + as = 40,000 - 0,008 = 39,992 mmDimenso mnimaDmn = Dn + ai = 40,000 - 0,017 = 39,983 mm3.1.2- Sistema de tolerncias

O Sistema de tolerncias definido como sendo o conjunto de princpios, regras, frmulas e tabelas que permite a escolha racional de tolerncias para a produo econmica das peas mecnicas intercambiveis.O Sistema ISO fixa princpios, regras e tabelas que se aplicam tecnologia mecnica, afim de permitir escolha racional de tolerncias e ajustes visando fabricao de peas intercambiveis. Esses princpios so os seguintes ISO (V. NB-86 da ABNT):1- Unidade de tolerncia I2- Grupo de dimenses3- Grau de preciso ou qualidade de trabalho4- Campos de tolerncia5- Temperatura de referncia (20C)

3.1.2.1- Unidade de tolerncia

O clculo da tolerncia baseado na unidade de tolerncia cuja frmula a seguinte:

onde:i = unidade de tolerncia expressa em micrometros (m)

D' = mdia geomtrica dos dois valores extremos de cada grupo de dimenses.

A unidade de tolerncia serve de base ao desenvolvimento do sistema e fixa a ordem de grandeza dos afastamentos.

3.1.2.2- Grupo de dimensesO sistema de tolerncia ISO considera todas as dimenses compreendidas entre 1 e 500 mm nos seguintes grupos de dimenses, embora o sistema ISO considera tambm as dimenses de 500 a 3150 mm.

TABELA No.3.1.1: Grupo de dimenses

3.1.2.3- Qualidade de trabalho

Desejando definir os graus de preciso com os quais pode ser trabalhada uma pea o sistema considera 18 qualidades de trabalho designadas por um nmero compreendido entre 01, at 16 precedido das letras IT (I = ISO, T = tolerncia). Exemplo: IT8. A aplicao desses graus de preciso mostrada no grfico abaixo:

A Tabela 3.2 mostra as tolerncias fundamentais em micrometros para cada grupo de dimenses, dependendo da qualidade de trabalho. Dessa forma define-se tolerncia fundamental aquela que calculada para cada qualidade de trabalho e para cada grupo de dimenso.

FIGURA 3.1.5: Qualidade de fabricao IT

Por esta tabela nota-se que o estabelecimento dos grupos de dimenso visa facilitar a determinao das tolerncias, pois, por exemplo, peas de dimenses 202 e 220 mm tero a mesma tolerncia por pertencerem ao mesmo grupo de dimenses. As tolerncias fundamentais indicadas na tabela 3.2 foram calculadas com auxlio das frmulas da tabela 3.3:

3.1.3- Terminologia de ajustes

Eixo: Termo convencionalmente aplicado para fins de tolerncias e ajustes como sendo qualquer parte de uma pea cuja superfcie externa destinada a alojar-se na superfcie interna de outra. (Ver Figura 3.1.6)Furo: Termo convencionalmente aplicado para fins de tolerncias e ajustes, como sendo todo espao delimitado por superfcie interna de uma pea e destinado a alojar o eixo. (Ver Figura 3.1.6)Folga ou jogo: a diferena entre as dimenses do furo e do eixo, quando o eixo menor que o furo. Smbolo F. Temos dois tipos: folga mxima e folga mnima.

Tabela 3.1.2: Tolerncias fundamentais.

Folga mxima: a diferena entre as dimenses mxima do furo e mnima do eixo, quando o eixo menor que o furo. Smbolo Fmx.

Fmax = Dmaxf - Dmine

Tabela 3.1.3: Formulas para o calculo da tolerncia

Figura 3.1.6: Representao do Furo e o eixo

Folga mnima: a diferena entre as dimenses mnima do furo e a mxima do eixo, quando o eixo menor que o furo. Smbolo Fmn. Fmin = Dminf - Dmaxe

Figura 3.1.7: Representao da folga

Interferncia: a diferena entre as dimenses do eixo e do furo, quando o eixo maior que o furo. Smbolo I. Temos dois tipos: Interferncia mxima e interferncia mnima.

FIGURA 3.1.8: Representao da Interferncia

Interferncia mxima: a diferena entre a dimenso mxima do eixo e a mnima do furo quando o eixo maior que o furo. Smbolo: ImxImax = Dmaxe DminfInterferncia mnima: a diferena entre a dimenso mnima do eixo e a mxima do furo, quando o eixo maior que o furo. Smbolo IminImin = Dmine Dmaxf

Ajuste ou acoplamento: o comportamento de um eixo num furo, ambos da mesma dimenso nominal caracterizado pela folga ou interferncia apresentada.

Ajuste com folga: aquele em que o afastamento superior do eixo menor ou igual ao afastamento inferior do furo.

Ajuste com interferncia: aquele em que o afastamento superior do furo menor ou igual ao afastamento inferior do eixo.

Ajuste incerto: aquele em que o afastamento superior do eixo maior que o afastamento inferior do furo e o afastamento superior do furo maior que o afastamento inferior do eixo.

FIGURA 3.1.9: Representao do Ajuste com folga

FIGURA 3.1.10: Representao do Ajuste com Interferncia

Exemplos: Num acoplamento, o eixo tem dimenso = 20 mm. Dizer o tipo de ajuste deste conjunto.

Eixo Furo

Aqui devemos avaliar se tem folgas ou interferncia

Folga mxima:Fmax = Dmaxf - Dmine = -0,006 (-0,01) = 0,004 = 4

Interferncia mxima

Imax = Dmaxe Dminf = 0,015 0,02 = 0,035 = 35Como pode dar uma folga ou uma interferncia o ajuste incerto.

3.1.4- Sistema de ajustes

O sistema de ajustes o conjunto de princpios, regras, frmulas e tabelas que permite a escolha racional de tolerncias no acoplamento eixo-furo, para se obter, economicamente, uma condio pr-estabelecida.A qualidade de trabalho determina o valor do campo de tolerncia, mas no define a posio deste campo em relao linha zero. Dependendo do ajuste requerido o campo pode situar mais prximo ou mais afastado, acima ou abaixo da linha zero. Cada posio distinguida com uma ou duas letras do alfabeto, adotando-se letras maisculas para os furos e letras minsculas para os eixos.O grfico abaixo mostra esquematicamente as posies dos campos de tolerncia. Nota-se que a posio H para furos e h para eixos possui a caracterstica de ter uma posio limite coincidente com a linha zero para a qual os limites de tolerncia sero evidentemente referidos exclusivamente ao grau de preciso exigido.

FIGURA 3.1.11- Posies dos campos de tolerncia3.1.4.1- Sistema furo baseNeste sistema a linha zero constitui o limite inferior da tolerncia do furo. Os furos H so os elementos bsicos do sistema:

FIGURA 3.1.12: Sistema de furo baseO sistema furo-base comumente usado na construo de mquinas ferramentas, motores de combusto interna, compressores, construes automobilsticas, aerovirias e ferrovirias e na indstria de ferramentas como, brocas, rosqueadeiras, etc. 3.1.4.2- Sistema eixo base

Neste sistema a linha zero constitui o limite superior da tolerncia do eixo. Os eixos h so os elementos bsicos do sistema.

FIGURA 3.1.13: Sistema de eixo base

O sistema eixo-base usado principalmente na construo de eixos de transmisso e seus rgos, mquinas operatrizes vrias, como mquinas agrcolas, para construo civil, txtil e de elevao. Ambos os sistemas so empregados nas construes mecnicas de preciso e mquinas eltricas.A escolha do sistema a ser adotado est ligada essencialmente convenincia econmica de produo. Apesar de a retfica ou acabamento de um furo ser mais trabalhoso e custoso e a retfica do eixo requerer numerosas ferramentas para acabamento, d-se preferncia, em trabalhos de preciso, ao sistema furo base, no qual a posio da tolerncia H do furo constante nos vrios tipos de acoplamento para cada dimenso nominal e para cada qualidade de trabalho. Por esta razo tal sistema correntemente usado no trabalho de rgos de mquinas de preciso, por exemplo, para bombas de injeo, rolamentos de esferas ou de rolos, rgos de mquinas ferramenta de preciso, etc.

3.1.5- Classes de ajustes

So previstos trs classes de ajustes (acoplamentos):

FIGURA 3.1.14: Classes principais de ajustesNos sistemas furo base e eixo base estas trs classes de acoplamento podem ser visualizadas no esquema abaixo.

FIGURA 3.1.15: Tipos de ajustes segundo o sistema de furo base

FIGURA 3.1.16: Tipos de ajustes segundo o sistema de eixo base

Quanto a facilidade de montagem temos os seguintes tipos de ajustes:Livre amplo

Fixo leve

Livre folgado

Fixo normal

Livre normal

Fixo duro

Livre justo

Fixo Prensado

Deslizante

Aderente

Quanto ao grau de preciso (usado na prtica) Extra - preciso

Preciso

Mdio Grosseiro

As Tabelas abaixo indicam os ajustes recomendados para atender s necessidades correntes da mecnica. Somente em casos especiais e quando necessrio, devem tais ajustes ser preferidos por outros.

Tabela 3.1.4: Furo base

Tabela 3.1.5: Eixo-base

3.2- Tolerncias de forma

Apesar do alto nvel de desenvolvimento tecnolgico, ainda impossvel obter superfcies perfeitamente exatas. Por isso, sempre se mantm um limite de tolerncia nas medies. Mesmo assim, comum aparecerem peas com superfcies fora dos limites de tolerncia, devido a vrias falhas no processo de usinagem, nos instrumentos ou nos procedimentos de medio. Nesse caso, a pea apresenta erros de forma.

3.2.1- Conceito de erro de forma

Um erro de forma corresponde diferena entre a superfcie real da pea e a forma geomtrica terica. A forma de um elemento ser correta quando cada um dos seus pontos for igual ou inferior ao valor da tolerncia dada. A diferena de forma deve ser medida perpendicularmente forma geomtrica terica, tomando-se cuidado para que a pea esteja apoiada corretamente no dispositivo de inspeo, para no se obter um falso valor.

Os erros de forma so ocasionados por vibraes, imperfeies na geometria da mquina, defeito nos mancais e nas rvores etc. Tais erros podem ser detectados e medidos com instrumentos convencionais e de verificao, tais como rguas, micrmetros, comparadores ou aparelhos especficos para quantificar esses desvios.

3.2.2- Definies, conforme NBR 6405/1988.

As caractersticas de tolerncias encontram-se na Tabela 3.2.1

-superfcie real: superfcie que separa o corpo do ambiente.

-superfcie geomtrica: superfcie ideal prescrita nos desenhos e isenta de erros. exemplos: superfcies plana, cilndrica, esfrica,etc.

-superfcie efetiva: superfcie levantada pelo instrumento de medio. a superfcie real, deformada pelo instrumento.

Com instrumentos, no possvel o exame de toda uma superfcie de uma s vez. Por isso, examina-se um corte dessa superfcie de cada vez. assim, definimos:

-perfil real: corte da superfcie real.

-perfil geomtrico: corte da superfcie geomtrica.

-perfil efetivo: corte da superfcie efetiva.

As diferenas entre o perfil efetivo e o perfil geomtrico so os erros apresentados pela superfcie em exame e so genericamente classificados em dois grupos:

-erros macrogeomtricos: detectveis por instrumentos convencionais. exemplos: ondulaes acentuadas, conicidade, ovalizao etc.

-erros microgeomtricos: detectveis somente por rugosmetros, perfiloscpios etc. So tambm definidos como rugosidade.

TABELA 3.2.1: Smbolos de tolerncia

Retilineidade Smbolo: a condio pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de tolerncia especificada. Na Figura 3.2.1, pode-se observar a especificao de desenho (Figura 3.2.1a) e a interpretao na Figura 3.2.1b, na qual, o eixo do cilindro de 20 mm de dimetro dever estar compreendido em uma zona cilndrica de 0,3 mm de dimetro.

a)

b)

FIGURA 3.2.1: a)-Especificao de desenho, b)- Interpretao

Se a tolerncia de retilineidade aplicada nas duas direes de um mesmo plano, o campo de tolerncia de 0,5 mm na direo da Figura 3.2.2 da esquerda, e de 0,1 mm na direo da direita. Para a Figura 3.2.3, uma parte qualquer da geratriz do cilindro com comprimento igual a 100 mm deve ficar entre duas retas paralelas, distantes 0,1 mm.

FIGURA 3.2.2: Especificao de desenho de retilineidade em dois sentidos

FIGURA 3.2.3: Especificao de desenho de retilineidade por comprimentoPlaneza Smbolo: a condio pela qual toda superfcie deve estar limitada pela zona de tolerncia t, compreendida entre dois planos paralelos, distantes de t. Ver Figura 3.2.4.

FIGURA 3.2.4: Condio de planeza

Quando, no desenho do produto, no se especifica a tolerncia de planeza, admite-se que ela possa variar, desde que no ultrapasse a tolerncia dimensional. Na Figura 3.2.6 pode-se observar a interpretao das especificaes de desenho de planeza da Figura 3.2.5 Observa-se, que a tolerncia de planeza independente da tolerncia dimensional especificada pelos limites de medida. A zona de tolerncia de forma (planeza) poder variar de qualquer maneira, dentro dos limites dimensionais. Mesmo assim, satisfar s especificaes da tolerncia.

A tolerncia de planeza tem uma importante aplicao na construo de mquinas-ferramenta, principalmente guias de assento de carros, cabeote etc.

a) b)

FIGURA 3.2.5: Especificao do desenho de planeza e tolerncia dimensional.

FIGURA 3.2.6: Interpretao das especificaes do desenho de planeza e tolerncia dimensional

Geralmente, os erros de planicidade ocorrem devido aos fatores:

1- variao de dureza da pea ao longo do plano de usinagem.

2- desgaste prematuro do fio de corte.

3- deficincia de fixao da pea, provocando movimentos indesejveis durante a usinagem.

4- m escolha dos pontos de locao e fixao da pea, ocasionando deformao.

5- folga nas guias da mquina.

6- tenses internas decorrentes da usinagem, deformando a superfcie.

As tolerncias admissveis de planeza mais aceitas so:

-torneamento: 0,01 a 0,03 mm

-fresamento: 0,02 a 0,05 mm

-retfica: 0,005 a 0,01 mm

Circularidade

Smbolo: a condio pela qual qualquer crculo deve estar dentro de uma faixa definida por dois crculos concntricos, distantes no valor da tolerncia especificada. Para a Figura 3.2.7 o campo de tolerncia em qualquer seo transversal limitado por dois crculos concntricos e distantes 0,5 mm, para a Figura a). No caso da Figura b)o contorno de cada seo transversal deve estar compreendido numa coroa circular de 0,1 mm de largura.

a)

b)

FIGURA 3.2.7: Especificaes de desenho de circularidade

Normalmente, no ser necessrio especificar tolerncias de circularidade pois, se os erros de forma estiverem dentro das tolerncias dimensionais, eles sero suficientemente pequenos para se obter a montagem e o funcionamento adequados da pea. Entretanto, h casos em que os erros permissveis, devido a razes funcionais, so to pequenos que a tolerncia apenas dimensional no atenderia garantia funcional. Se isso ocorrer, ser necessrio especificar tolerncias de circularidade. o caso tpico de cilindros dos motores de combusto interna, nos quais a tolerncia dimensional pode ser aberta (h11), porm a tolerncia de circularidade tem de ser estreita, para evitar vazamentos.

Na usinagem em produo, podemos adotar os valores de circularidade:

- torneamento: at 0,01 mm

- mandrilamento: 0,01 a 0,015 mm

- retificao: 0,005 a 0,015 mm

Cilindricidade

Smbolo: a condio pela qual a zona de tolerncia especificada a distncia radial entre dois cilindros coaxiais. Como mostra a Figura 3.2.8 a superfcie considerada deve estar compreendida entre dois cilindros coaxiais, cujos raios diferem 0,2 mm.

a)

b)

FIGURA 3.2.8: a) Especificaes de desenho de cilindricidade, b) Interpretao das especificaes.

A circularidade um caso particular de cilindricidade, quando se considera uma seo do cilindro perpendicular sua geratriz.

A tolerncia de cilindricidade engloba:

- tolerncias admissveis na seo longitudinal do cilindro, que compreende conicidade, concavidade e convexidade.

- tolerncia admissvel na seo transversal do cilindro, que corresponde circularidade.

Forma de uma linha qualquer

Smbolo: O campo de tolerncia limitado por duas linhas envolvendo crculos cujos dimetros sejam iguais tolerncia especificada e cujos centros estejam situados sobre o perfil geomtrico correto da linha. Para a Figura 3.2.9 em cada seo paralela ao plano de projeo, o perfil deve estar compreendido entre duas linhas envolvendo crculos de 0,4 mm de dimetro, centrados sobre o perfil geomtrico correto.

a)

b)

FIGURA 3.2.9: a) Especificaes de desenho, b) Interpretao das especificaes.

Forma de uma superfcie qualquer

Smbolo: O campo de tolerncia limitado por duas superfcies envolvendo esferas de dimetro igual tolerncia especificada e cujos centros esto situados sobre uma superfcie que tem a forma geomtrica correta. Para a Figura 3.2.10 a superfcie considerada deve estar compreendida entre duas superfcies envolvendo esferas de 0,2 mm de dimetro, centradas sobre o perfil geomtrico correto.

a)

b)

FIGURA 3.2.10: a) Especificaes de desenho, b) Interpretao das especificaes.

3.3- Tolerncia geomtrica de orientao

A tolerncia de posio estuda a relao entre dois ou mais elementos. Essa tolerncia estabelece o valor permissvel de variao de um elemento da pea em relao sua posio terica, estabelecida no desenho do produto. No estudo das diferenas de posio ser suposto que as diferenas de forma dos elementos associados so desprezveis em relao suas diferenas de posio. Se isso no acontecer, ser necessria uma separao entre o tipo de medio, para que se faa a deteco de um ou outro desvio. As diferenas de posio, de acordo com a norma ISO R-1101, so classificadas em orientao para dois elementos associados e posio dos elementos associados. As tolerncias de posio por orientao esto resumidas na Tabela 3.3.1:

TABELA 3.3.1: Tolerncia de orientao

3.3.1- Paralelismo

Smbolo: Paralelismo a condio de uma linha ou superfcie ser eqidistante em todos os seus pontos de um eixo ou plano de referncia. Para a especificao do desenho da Figura 3.3.1a, o eixo superior deve estar compreendido em uma zona cilndrica de 0,03 mm de dimetro, paralelo ao eixo inferior A, se o valor da tolerncia for precedido pelo smbolo . No caso da Figura 3.3.1b a superfcie superior deve estar compreendida entre dois planos distantes 0,1 mm e paralelos ao eixo do furo de referncia B.

a)

b)

FIGURA 3.3.1: Especificaes de desenho de paralelismo

3.3.2- Perpendicularidade

Smbolo: a condio pela qual o elemento deve estar dentro do desvio angular, tomado como referncia o ngulo reto entre uma superfcie, ou uma reta, e tendo como elemento de referncia uma superfcie ou uma reta, respectivamente. Assim, podem-se considerar os seguintes casos de perpendicularidade:

Tolerncia de perpendicularidade entre duas retas:

o campo de tolerncia limitado por dois planos paralelos, distantes no valor especificado T, e perpendiculares reta de referncia (Ver Figura 3.3.2). Para o caso da Figura 3.3.3 o eixo do cilindro deve estar compreendido em um campo cilndrico de 0,1 mm de dimetro, perpendicular superfcie de referncia A.

FIGURA 3.3.2: Perpendicularidade entre duas retas

FIGURA 3.3.3: Especificaes de perpendicularidade

No caso da Figura 3.3.4 o eixo do cilindro deve estar compreendido entre duas retas paralelas, distantes 0,2 mm e perpendiculares superfcie de referncia B. A direo do plano das retas paralelas a indicada abaixo.

FIGURA 3.3.4: Especificaes de perpendicularidade

Tolerncia de perpendicularidade entre um plano e uma reta:

O campo de tolerncia limitado por dois planos paralelos, distantes no valor especificado e perpendiculares reta de referncia. Ver Figura 3.3.5

FIGURA 3.3.5: Tolerncia de perpendicularidade entre uma superfcie e uma reta.

Para a especificao do desenho da Figura 3.3.6 a face direita da pea deve estar compreendida entre dois planos paralelos distantes 0,08 mm e perpendiculares ao eixo D.

FIGURA 3.3.6: Especificaes de desenho de tolerncia de perpendicularidade entre uma superfcie e uma reta

Tolerncia de perpendicularidade entre dois planosA tolerncia de perpendicularidade entre uma superfcie e um plano tomado como referncia determinada por dois planos paralelos, distanciados da tolerncia especificada e respectivamente perpendiculares ao plano referencial.

FIGURA 3.3.7: Tolerncia de perpendicularidade entre dois planos.

Para a especificao do desenho da Figura 3.3.8 a face direita da pea deve estar compreendida entre dois planos paralelos e distantes 0,1 mm, perpendiculares superfcie de referncia E.

FIGURA 3.3.8: Tolerncia de perpendicularidade entre dois planos.

3.3.3- Tolerncia de inclinao

Smbolo: Existem dois mtodos para especificar tolerncia angular:

1. Pela variao angular, especificando o ngulo mximo e o ngulo mnimo, como pode-se observar na Figura 3.3.9

FIGURA 3.3.9: Tolerncia de inclinao

A indicao 75 1 significa que entre as duas superfcies, em nenhuma medio angular, deve-se achar um ngulo menor que 74 ou maior que 76.

2. Pela indicao de tolerncia de orientao, especificando o elemento que ser medido e sua referncia.

Tolerncia de inclinao de uma linha em relao a uma reta de referncia - o campo de tolerncia limitado por duas retas paralelas, cuja distncia a tolerncia, e inclinadas em relao reta de referncia do ngulo especificado. Para a especificao do desenho da Figura 3.3.10 o eixo do furo deve estar compreendido entre duas retas paralelas com distncia de 0,09 mm e inclinao de 60 em relao ao eixo de referncia A.

FIGURA 3.3.10: Tolerncia de inclinao de uma lnea em relao a uma reta de referncia

Tolerncia de inclinao de uma superfcie em relao a uma reta de base O campo de tolerncia limitado por dois planos paralelos, de distncia igual ao valor da tolerncia, e inclinados do ngulo especificado em relao reta de referncia. Para a especificao do desenho da Figura 3.3.11 o plano inclinado deve estar compreendido entre dois planos distantes 0,1 mm e inclinados 75 em relao ao eixo de referncia D.

FIGURA 3.3.11: Especificao do desenho de tolerncia de inclinao de uma superfcie em relao a uma reta de base

Tolerncia de inclinao de uma superfcie em relao a um plano de referncia

O campo de tolerncia limitado por dois planos paralelos, cuja distncia o valor da tolerncia, e inclinados em relao superfcie de referncia do ngulo especificado. Para a especificao do desenho da Figura 3.3.12 o plano inclinado deve estar entre dois planos paralelos, com distncia de 0,08 mm e inclinados 40 em relao superfcie de referncia E.

FIGURA 3.3.12: Especificao do desenho de tolerncia de inclinao de uma superfcie em relao a um plano de referencia.3.4- Tolerncia geomtrica de posio:

As tolerncias de posio para elementos associados esto resumidas na Tabela 3.4.1.

TABELA 3.4.1: Tolerncias de posio relativa

3.4.1- Posio de um elemento

Smbolo: A tolerncia de posio pode ser definida, de modo geral, como desvio tolerado de um determinado elemento (ponto, reta, plano) em relao a sua posio terica. importante a aplicao dessa tolerncia de posio para especificar as posies relativas, por exemplo, de furos em uma carcaa para que ela possa ser montada sem nenhuma necessidade de ajuste.

Vamos considerar as seguintes tolerncias de posio de um elemento:

Tolerncia de posio do ponto

a tolerncia determinada por uma superfcie esfrica ou um crculo, cujo dimetro mede a tolerncia especificada. O centro do crculo deve coincidir com a posio terica do ponto considerado (medidas nominais). Para a especificao do desenho da Figura 3.4.1 o ponto de interseco deve estar contido em um crculo de 0,3 mm de dimetro, cujo centro coincide com a posio terica do ponto considerado.

FIGURA 3.4.1: Tolerncia de posio do ponto

Tolerncia de posio da reta:

A tolerncia de posio de uma reta determinada por um cilindro com dimetro "t", cuja linha de centro a reta na sua posio nominal, no caso de sua indicao numrica ser precedida pelo smbolo .

FIGURA 3.4.2: Tolerncia de posio da reta

Quando o desenho do produto indicar posicionamento de linhas que entre si no podem variar alm de certos limites em relao s suas cotas nominais, a tolerncia de localizao ser determinada pela distncia de duas retas paralelas, dispostas simetricamente reta considerada nominal. Para a especificao do desenho da Figura 3.4.3 o eixo do furo deve situar-se dentro da zona cilndrica de dimetro 0,3 mm, cujo eixo se encontra na posio terica da linha considerada

. FIGURA 3.4.3: Especificao de desenho de tolerncia de posio da reta

Para a especificao do desenho da Figura 3.4.4 cada linha deve estar compreendida entre duas retas paralelas, distantes 0,5 mm, e dispostas simetricamente em relao posio terica da linha considerada.

FIGURA 3.4.4: Especificao de desenho de tolerncia de posio da reta

Tolerncia de posio de um plano

A tolerncia de posio de um plano determinada por dois planos paralelos distanciados, de tolerncia especificada e dispostos simetricamente em relao ao plano considerado normal. Para a especificao do desenho da Figura 3.4.5 a superfcie inclinada deve estar contida entre dois planos paralelos, distantes 0,05 mm, dispostos simetricamente em relao posio terica especificada do plano considerado, com relao ao plano de referncia a e ao eixo de referncia B.

FIGURA 3.4.5: Especificao de desenho de tolerncia de posio da reta

As tolerncias de posio, consideradas isoladamente como desvio de posies puras, no podem ser adotadas na grande maioria dos casos prticos, pois no se pode separ-las dos desvios de forma dos respectivos elementos.

3.4.2- ConcentricidadeSmbolo: Define-se concentricidade como a condio segundo a qual os eixos de duas ou mais figuras geomtricas, tais como cilindros, cones etc., so coincidentes. Na realidade no existe essa coincidncia terica. H sempre uma variao do eixo de simetria de uma das figuras em relao a um outro eixo tomado como referncia, caracterizando uma excentricidade. Pode-se definir como tolerncia de concentricidade a excentricidade te considerada em um plano perpendicular ao eixo tomado como referncia.

Nesse plano, tem-se dois pontos que so a interseco do eixo de referncia e do eixo que se quer saber a excentricidade. O segundo ponto dever estar contido em crculo de raio te tendo como centro o ponto considerado do eixo de referncia. Ver Figura 3.4.6. O dimetro B deve ser concntrico com o dimetro A, quando a linha de centro do dimetro B estiver dentro do crculo de dimetro te, cujo centro est na linha de centro do dimetro A.

FIGURA 3.4.6: ConcentricidadeA tolerncia de excentricidade poder variar de ponto para ponto, ao se deslocar o plano de medida paralelo a si mesmo e perpendicular linha de centro de referncia. Conclui-se, portanto, que os desvios de excentricidade constituem um caso particular dos desvios de coaxialidade. Para a especificao do desenho da Figura 3.4.7 o centro do crculo maior deve estar contido em um crculo com dimetro de 0,1 mm, concntrico em relao ao crculo de referncia A

.FIGURA 3.4.7: Especificao de desenho de concentricidade

3.4.3- Coaxialidade

Smbolo: A tolerncia de coaxialidade de uma reta em relao a outra, tomada como referncia, definida por um cilindro de raio tc, tendo como geratriz a reta de referncia, dentro do qual dever se encontrar a outra reta. A tolerncia de coaxialidade deve sempre estar referida a um comprimento de referncia. O desvio de coaxialidade pode ser verificado pela medio do desvio de concentricidade em alguns pontos. Para a especificao do desenho da Figura 3.4.8 o eixo do dimetro central deve estar contido em uma zona cilndrica de 0,08 mm de dimetro, coaxial ao eixo de referncia AB.

FIGURA 3.4.8: Especificao de desenho de coaxialidade

3.4.4- Simetria Smbolo: A tolerncia de simetria semelhante de posio de um elemento, porm utilizada em condio independente, isto , no se leva em conta a grandeza do elemento. o campo de tolerncia limitado por duas retas paralelas, ou por dois planos paralelos, distantes no valor especificado e dispostos simetricamente em relao ao eixo (ou plano) de referncia. Para a especificao do desenho da Figura 3.4.9 o eixo do furo deve estar compreendido entre dois planos paralelos, distantes 0,08 mm, e dispostos simetricamente em relao ao plano de referncia AB.

FIGURA 3.4.9: Especificao de desenho de simetria

o plano mdio do rasgo deve estar compreendido entre dois planos paralelos, distantes 0,08 mm, e dispostos simetricamente em relao ao plano mdio do elemento de referncia a.

3.4.5- Tolerncia de batimento Smbolo: Na usinagem de elementos de revoluo, tais como cilindros ou furos, ocorrem variaes em suas formas e posies, o que provoca erros de ovalizao, conicidade, excentricidade etc. em relao a seus eixos. Tais erros so aceitveis at certos limites, desde que no comprometam seu funcionamento. da a necessidade de se estabelecer um dimensionamento conveniente para os elementos. Alm desses desvios, fica difcil determinar na pea o seu verdadeiro eixo de revoluo. Nesse caso, a medio ou inspeo deve ser feita a partir de outras referncias que estejam relacionadas ao eixo de simetria. Essa variao de referencial geralmente leva a uma composio de erros, Envolvendo a superfcie medida, a superfcie de referncia e a linha de centro terica.

Para que se possa fazer uma conceituao desses erros compostos, so definidos os desvios de batimento, que nada mais so do que desvios compostos de forma e posio de superfcie de revoluo, quando medidos a partir de um eixo ou superfcie de referncia. O batimento representa a variao mxima admissvel da posio de um elemento, considerado ao girar a pea de uma rotao em torno de um eixo de referncia, sem que haja deslocamento axial.

A tolerncia de batimento aplicada separadamente para cada posio medida. Se no houver indicao em contrrio, a variao mxima permitida dever ser verificada a partir do ponto indicado pela seta no desenho. O batimento pode delimitar erros de circularidade, coaxialidade, excentricidade, perpendicularidade e planicidade, desde que seu valor, que representa a soma de todos os erros acumulados, esteja contido na tolerncia especificada. O eixo de referncia dever ser assumido sem erros de retilineidade ou de angularidade. A tolerncia de batimento pode ser dividida em dois grupos principais: batimento radial e batimento axial.

Batimento radial:

A tolerncia de batimento radial definida como um campo de distncia t entre dois crculos concntricos, medidos em um plano perpendicular ao eixo considerado. Para a especificao do desenho da Figura 3.4.11, a pea, girando apoiada em dois prismas, no dever apresentar a LTI (Leitura Total do Indicador) superior a 0,1 mm.

FIGURA 3.4.10: Batimento radial

FIGURA 3.4.11: Especificao de desenho de batimento radial

Batimento axial:

A tolerncia de batimento axial ta definida como o campo de tolerncia determinado por duas superfcies, paralelas entre si e perpendiculares ao eixo de rotao da pea, dentro do qual dever estar a superfcie real quando a pea efetuar uma volta, sempre referida a seu eixo de rotao.

FIGURA 3.4.12: Batimento axial

Na tolerncia de batimento axial esto includos os erros compostos de forma (planicidade) e de posio (perpendicularidade das faces em relao linha de centro).3.5- Tolerncia do acabamento superficial

3.5.1- Importncia do acabamento superficialA preocupao com as caractersticas do acabamento superficial tem seu fundamento no pressuposto de que as superfcies representam o elo entre a pea como um todo e o meio ambiente com sua mltipla gama de solicitaes, entre as quais destacam-se as seguintes, com uma breve descrio:

Especularidade: Muito importante quando necessitamos refletir um raio laser de medio (por exemplo), pois com uma superfcie metlica lapidada podemos obter um espelho refletor sem os inconvenientes de um similar de vidro que tem uma espessura (material refringente) e uma camada de material refletor aderida, causando erros por refrao.

Preciso e tolerncia: Uma tolerncia dimensional estrita no funcional se no for obtida com um acabamento adequado. Em um acoplamento com jogo, no qual furo e eixo estejam em movimento relativo, superfcies com rugosidade pronunciada estaro expostas ao desgaste rpido que far variar as caractersticas funcionais do acoplamento estabelecido. Mesma para uma unio por interferncia.Resistncia corroso: Superfcies com um acabamento superficial polido retm quantidade menor de lquidos ou vapores corrosivos, tornando-as mais resistentes ao corrosiva.

Resistncia ao desgaste: Superfcies mais lisas apresentam uma rea maior de contato e, por conseguinte, uma reduo de medida entre as partes em contato torna-se mais demorada.

Resistncia fadiga: Eixos ou pontas de eixo requerem acabamentos lisos em seus pontos crticos que em alguns casos precisam ser polidos por rolagem para torn-los mais resistentes.Escoamento de fludos: No caso de pistes, ou elementos que atuam como retentores de fludos, uma superfcie muito lisa fundamental para evitar a fuga do elemento sob presso.Aspectos econmicos: No acabamento superficial de um componente usinado devemos levar em conta, no somente o aspecto esttico ou uma funo especfica, mas tambm, que deve ser produzido ao menor custo possvel, considerando que existe uma relao direta entre o grau de acabamento e o tempo necessrio para atingi-lo, como mostra a Figura .

Influncia na capacidade relativa de carga: No estudo dos mancais de motores de combusto interna observamos que a rugosidade, tanto do casquilho como do colo da rvore de manivelas, ser tanto maior quanto maiores forem as condies de carga. Na Figura 3.5.1, podemos observar como varia a capacidade de carga de um casquilho com a rugosidade superficial. A mxima capacidade de carga obtida com melhoria de 100% com relao superfcie simplesmente retificada.Lubrificao: A efetividade de um filme de leo na lubrificao de dois componentes em movimento ser nula se a profundidade da rugosidade for maior que a espessura dele, j que isso significa que haver contato metal/metal, podendo influir no somente sua altura como tambm a sua forma, como mostra a Figura 3.5.2.

FIGURA 3.5.1 - Influncia da rugosidade na capacidade relativa de carga2.3 Efeito da rugosidade na lubrificao

Figura 3.5.2 - Rugosidade e lubrificao

Influncia da rugosidade na transmisso de calor: A influncia da rugosidade superficial tambm pode ser sentida na transmisso de calor entre duas superfcies, onde observamos que medida que a rugosidade diminui, o coeficiente de transmisso de calor aumenta, porque isso garante maior rea de contato como ilustra a Figura 3.5.3.

3.5.2- Medio da rugosidadeUm dos problemas que enfrentamos ao realizar qualquer tipo de medio, consiste em eliminar ou filtrar alguns fatores indesejveis que influenciam o resultado. No caso da definio de rugosidade, o fator que deve ser eliminado a ondulao, pois a esta curva encontra-se superposta a rugosidade o que pode nos levar a resultados enganosos ao pretendermos sua medio.

Figura 3.5.3- Rugosidade superficial e transmisso de calor

A ondulao ou textura secundria pode ser considerada como um erro macrogeomtrico, mas a tendncia atual avali-la, com os mesmos meios com que avaliamos a rugosidade. A Figura que segue (Figura 3.5.4) representa o perfil efetivo de uma superfcie com a visualizao de sua rugosidade e ondulao, dando a idia de erro de forma e salientando seus componentes.

Figura 3.5.4 - Classificao dos erros superficiais

A linha de referncia utilizada na medio do acabamento superficial a Linha Mdia e a norma NBR 6405/1988 a define como a linha de perfil de rugosidade com a mesma forma do perfil geomtrico, disposta paralelamente direo geral do perfil, dentro do percurso de medio (lm), de modo que a somadas reas superiores, seja exatamente igual soma das reas inferiores.Tambm pode ser definida como a linha que seria deixada se os picos forem nivelados para preencher os vales (Figura 3.5.5).

FIGURA 3.5.5: Definio de Linha Mdia Pela ABNT3.5.3 Filtragem da ondulao e comprimentos de amostragemA Figura abaixo (Figura 3.5.6) representa uma superfcie onde rugosidade e ondulao so claramente evidentes. Ao considerarmos os valores le1 e Ie2 como comprimentos de amostragem, notamos que para o comprimento le1 a amplitude da rugosidade tem o valor H1 que corresponde realmente profundidade da rugosidade, no entanto, para o comprimento Ic2 resulta uma altura maior H2 que claramente incorpora tambm a ondulao. A direita esto representados novos valores le1 e H1, apenas que desta vez apresentam-se inclinados, acompanhando a direo geral do perfil.Desta forma podemos concluir que se definirmos adequadamente um comprimento de amostragem le onde estejam includos apenas detalhes da rugosidade com sua correspondente linha mdia, acompanhando a direo geral do perfil, poderemos, assim, isolar trechos de rugosidade para depois coloc-los em linha reta orientados por essa linha mdia.

FIGURA 3.5.6: Rugosidade e ondulao. O comprimento de amostragem conhecido tambm com os nomes Cutoff (ou Cut-Off), Comprimento de Onda Limite (A,c) e Mdulo de Medio. Sua finalidade filtrar a ondulao. Para ilustrar esta ideia de excluso da ondulao, consideremos uma curva de perfil efetivo composto (rugosidade sobreposta ondulao), na qual definimos um valor de cutoff (nome comumente utilizado nos rugosmetros eletrnicos) adequado le1 (Figura 3.5.7). Para cada segmento com esse valor traamos uma linha mdia, conforme definido anteriormente, e verificamos que os extremos destas linhas podem se apresentar descontinuados de um segmento para outro, mas se alinharmos a linha mdia de cada segmento, formando uma s linha reta horizontal, obteremos o perfil de rugosidade mostrado na Figura 3.5.7B onde a ondulao foi filtrada. Pelo contrrio, se o valor de cutoff selecionado fosse maior que o necessrio (exemplo Ic2), incluiriam valores do perfil de ondulao que influenciariam nos resultados da medio de rugosidade, conforme ilustra a Figura 3.5.7C.Para realizarmos uma medio satisfatria, recomendamos, no mnimo, um percurso de cinco vezes (5x) o valor de cutoff, embora em casos especiais possamos justificar um percurso menor. A seguir trataremos deste assunto com os detalhes da norma NBR 6405/1988.

FIGURA 3.5.7: - Conceito de valor de cutoff e excluso da ondulao

3.5.4- Parmetros de avaliao da rugosidadeNas operaes de acabamento, a rugosidade a varivel mais importante para o controle de peas numa produo. Neste caso, precisamos conhecer os diversos parmetros de rugosidade para sua respectiva escolha.3.5.4.1- Rugosidade mdia (Ra)Mdia aritmtica dos valores absolutos das ordenadas de afastamento (yi), dos pontos do perfil de rugosidade em relao linha mdia, dentro do percurso de medio (lm). Esta grandeza pode ser representada como sendo a altura de um retngulo, cuja rea igual soma absoluta das reas delimitadas entre o perfil de rugosidade e a linha mdia, tendo por comprimento, o percurso de medio (lm) (ver Figura 3.5.8).

FIGURA 3.5.8: Rugosidade mdia Ra

O valor de Ra pode ser expresso em m (sistema mtrico) ou inch (sistema ingls) e a resoluo dos rugosmetros geralmente de 0,1 m (10 inch) ou 0,01 m (1 inch). Outros nomes deste parmetro so os seguintes: Roughness Average (Ra), Center Line Average (CLA) ou Arithmetical Average (AA)

Emprego do parmetro Ra: Quando for necessrio o controle da rugosidade continuamente nas linhas de produo, devido sua facilidade de obteno. Superfcies onde o acabamento apresenta os sulcos de usinagem bem orientados (torneamento, fresagem, etc). Superfcies de pouca responsabilidade, por exemplo: acabamentos com fins apenas estticos.Vantagens do parmetro Ra: o parmetro de medio mais utilizado em todo o mundo. um parmetro aplicvel maioria dos processos de fabricao. Devido a sua grande utilizao, quase a totalidade dos equipamentos apresenta este parmetro (de forma analgica ou digital eletrnica). Os riscos superficiais inerentes ao processo, no alteram substancialmente o seu valor. Para a maioria das superfcies o valor da rugosidade neste parmetro est de acordo com a curva de Gauss que caracteriza a distribuio de amplitude.Desvantagens do parmetro Ra valor de Ra em um comprimento

apostila metrologia dimensional

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