1BLOCOS PADRO E OUTROS PADRES DE COMPRIMENTO

Prof. Dr. Gustavo Daniel DonatelliEduardo Tito Venncio

2Contedos

z Introduoz Formas geomtricasz Materiais e suas propriedadesz Normas e fabricantes z Apresentao Jogos de blocos retangulares z Erro do meio e constncia de afastamentoz Classes de erro dos blocos retangulares e suas aplicaesz Calibrao pelo mtodo diferencial e por interferometriaz Comprovao de planezaz Composio de blocos padro: adeso e erro da composioz Recomendaes de uso Aplicaesz Outros padres de comprimento: padres escalonados, pinos e hastesz Referncias

3Introduo

z So padres corporificados de comprimento (ou ngulo).

z As faces de medio dos blocos se aderem por atrao molecular, devido a sua tima planeza e acabamento superficial (lapidado).

z Apresentam pequenos erros de comprimento (dcimos ou atcentsimos de micrometro).

z Usados em todos os nveis da Metrologia Dimensional para fornecer rastreabilidade s medies de comprimento.

Fonte: Mitutoyo

4Formas geomtricas de blocos padro

z Forma Quadrada:estabilidade vertical (forma estvel da seo). Segue a norma Americana.

z Forma Retangular: utilizada largamente no Brasil. Segue a norma ISO.

z Forma Circular

20

c

o

m

p

.

20

c

o

m

p

.

20c

o

m

p

.

5Materiais e suas propriedades

z Materiais: ao liga, metal duro (carbonetos sinterizados) e cermica (zircnio).

z Blocos de ao tendem a alterar o seu volume com o tempo. Variaes permitidas para cada bloco, a cada ano, so especificadas nas normas tcnicas.

z Blocos de zircnio tm efeito volumtrico muito menor.

z Em medies criteriosas, deve-se conhecer o mdulo de elasticidade e o coeficiente de expanso trmica do material do Bloco Padro para compensar os erros.

6Materiais e suas propriedades

z Ao liga:3 Blocos de at 100mm inteiramente temperados;3 Blocos com mais de 100mm de comprimento apenas os

extremos so temperados;3 Para garantir a estabilidade dimensional no tempo usam-se

processos de envelhecimento atravs de recozimentos.

z Metal duro (carbonetos sinterizados):3 Maior dureza e conseqentemente maior durabilidade que

os blocos de ao.

7Materiais e suas propriedades

z Cermica: 3 Componente bsico o zircnio;3 Imunes a ataques por agentes corrosivos (grande

vantagem por estarem em contato com o suor humano);3 Resistncia abraso dos blocos cermicos de 5 a 10

vezes maior que os fabricados em ao liga;3 Coeficiente de expanso trmica da cermica a base de

zircnio prxima a do ao;3 Fator de condutibilidade trmica relativamente baixa

comparada com o ao (bloco cermico necessita do dobro do tempo para estabilizar termicamente).

8Normas e fabricantes

z Normas 3 Alemanha: DIN 861, DIN 2260, VDE/VDI 2605.3 Frana: NF E 11 010.3 Estados Unidos: GGG-G-15c3 Internacional: ISO 3650

z Fabricantes:

Outros ...

9Apresentao Jogos

z Os Blocos Padro so reunidos em jogos que diferem entre si por fatores como: mnimo escalonamento, faixa que o escalonamento abrange enmero de peas.

z O jogo de Blocos Padro mais comum composto de 45 peas. Permite compor dimenses de 3 a 103mm com escalonamento de 0,001mm.

Fonte: Physikalisch-Technische Bundesanstalt

10

Aspectos metrolgicos

z LNom: comprimento nominal

z Tol: tolerncia z LM: comprimento do

meio ou efetivo

z EM: erro do meioz CA: constncia de

afastamento

z Dpos: desvio positivoz Dneg: desvio negativo

LNom + Tol

LNom - TolL

N

o

m 40mmL

M

E

M

C

A

D

p

o

s

D

n

e

g

11

Erro do meio

Erro do meio (EM) a diferena entre o comprimento efetivo e o comprimento nominal do bloco padro, avaliado no centro das superfcies de medio.

40mm

C

o

m

p

r

i

m

e

n

t

o

e

f

e

t

i

v

o

(

L

M

)

C

o

m

p

r

i

m

e

n

t

o

n

o

m

i

n

a

l

(

L

N

o

m

)

NomMM LLE =

12

Constncia de afastamento

A constncia de afastamento (CA) a combinao dos erros de paralelismo e planeza e corresponde a diferena entre o maior e o menor comprimento entre as superfcies de medio.

40mm

C

A

13

Classes de erro de blocos retangulares e suas aplicaes

Tolerncia(m)de 50 a 75 mm

Qualidade(DIN 861 e ISO 3650) EM

AplicaesCA

00 Padro de referncia em laboratrios secundrios.0,12 0,06Mesma aplicao da classe 00 (mais econmico).K 0,50 0,06Altas exigncias. Medidas criteriosas no ajuste de mquina ferramenta. Usado como padro de referncia na calibrao de blocos 1 e 2.

00,25 0,12

Mesmas aplicaes da classe 0, onde as tolerncias no so apertadas.

0,50 0,181

21,00 0,35 Uso geral, ajuste de instrumentos convencionais,

medies diferenciais, onde o nvel de tolerncia no apertado

14

Mtodos de calibrao

z Interferomtrico: 3 Usado geralmente pelos laboratrios nacionais; 3 Transfere a rastreabilidade pelo comprimento de onda

(conhecido) de um Laser HeNe estabilizado.

z Diferencial:3 Usado geralmente em laboratrios de calibrao (RBC e

industriais);3 Transfere a rastreabilidade por comparao do bloco a

calibrar com um bloco de outra classe superior, calibrado a um nvel mais elevado da pirmide de rastrabilidade.

15

Calibrao por interferometria

Fonte: Physikalisch-TechnischeBundesanstaltFonte: Physikalisch-TechnischeBundesanstalt

Platina

B

l

o

c

o

Comprimento do bloco dado pela diferena de caminho tico dos feixes de luz laser que incidem na platina e nasuperfcie superior do bloco a calibrar.

16

Calibrao diferencial

Fonte: E.E. Itajub

Pontos de contato no bloco a calibrar (5 para determinar CA, 1 central para EM)

Ponto de contato no bloco de referncia

17

Calibrao diferencial: o Filme

18

Comprovao da planeza

z A planeza das superfcies de medio verificada usando o plano tico (fenmeno de interferncia);

z A superfcie iluminada com luz monocromtica de comprimento de onda conhecido (Ex. cor amarelo-laranja de sdio tem =0,575m);

z A distncia entre duas franjas sucessivas corresponde a uma diferena de altura, medida na direo perpendicular ao plano tico, igual a /2 (Ex. 0,29m).

Fonte: The L. S. Starret Co

19

Desvios de planeza

1. Superfcie de medio plana com cantos arredondados;

2. Superfcie de medio convexa (um ponto elevado perto do centro);

3. Superfcie convexa (curvatura simples) com um rasgo.

20

Composio de Blocos Padro

z comum na indstria a utilizao de comprimentos padro no disponveis diretamente atravs de um nico bloco, sendo necessrio a combinao de duas ou mais peas.

z Como feito?

As superfcies de medio dos blocos padro (em funo de sua tima planeza e acabamento superficial) aderem-se uma outra (foras de atrao entre as molculas).

21

Forma de compr um comprimento

Comprimento a compr: 72,467mm =

72,467mm =

1. 1,007mm +

2. 1,06mm +

3. 1,4mm +

4. 9mm +

5. 60mm

22

Adeso de blocos padro

1. Limpar os blocos com um pano que no solte pelcia, embebido com benzina;

2. Esticar um pano que no solte pelcia sobre uma superfcie plana no absorvente e pingar nele duas gotas de leo lubrificante leve filtrado;

3. Passar suavemente a superfcie de cada bloco na rea mida com leo;

4. Limpar o excesso de leo passando a superfcie do bloco sobre uma regio seca do pano, com movimentos em oito.

5. Aderir os blocos, deslocando um sobre outro como indicado na animao, pressionando ligeiramente durante a operao.

B

l

o

c

o

2

Bloco 1

23

Influncia da pelcula de adeso

Platina

B

l

o

c

o

Comprimento do bloco definido por interferometria jinclui a espessura da pelcula que fica entre as superfcies de adeso

=i

icomposio LL

Se os blocos so aderidos apropriadamente, o comprimento da composio igual soma dos comprimentos dos blocos individuais, obtidos por interferometria.

Fonte: The L. S. Starret Co

24

Erro de uma Composio de Blocos

z Quando os EM so conhecidos por calibrao, o erro L calculado pela soma dos EM de cada bloco.

z Quando no se conhecem os EM, pode-se estimar o erro provvel da composio pela teoria de erros (usando as tolerncias tabeladas para o erro do meio):

z Uma estimao mais realista dada por:

222

21 nprovvel Tol...TolTolL =

provvelreal LL = 32

25

Recomendaes de utilizao

z Utilizar luvas para evitar o aparecimento de oxidaes nas superfcies, resultante da umidade e suor;

z Limpar aps cada dia de trabalho os blocos com benzina e unt-los com vaselina;

z Usar pinas de madeira ou plstico para manipular blocos pequenos;

z Evitar utilizar os blocos em superfcies oxidadas, sujas ou speras;

z Evitar a todo custo choque mecnico (queda, batida,...);z Caso ocorra, observar as faces de medio com plano ptico;z Evitar deix-los aderidos por muito tempo;z Armazenar na embalagem original.

26

Aplicaes

Fonte: Telecurso 2000

27

Aplicaes

Calibrao de um dispositivo de medio constando de trs transdutores de deslocamento indutivos no Labmetro

28

Outros padres de comprimento

z Padres escalonadosz Pinos padroz Hastes padroz Barras de esferasz Placas padro para calibrao de mquinas

de medir bi ou tridimensionais

29

Padres escalonados

z Composies fixas de blocos retangulares, em forma de pente, que apresentam vrias faces de medio espaadas a intervalos uniformes ou no uniformes;

z Usados como referncia para calibrao de diferentes instrumentos e sistemas de medio, incluindo mquinas de medir bi e tridimensionais.

Fonte: Kolb & Baumann GMBH & CO

30

Placa padro de esferas

z Padres bi-dimensionais;

z Calibra-se a posio relativa das esferas no plano;

z Utilizados para calibrar mquinas de medir por coordenadas e mquinas ferramentas.

31

Pinos padro (Exemplo)

z Pinos padroz Tolerncia de dimetro

1mz Escalonamento 2,5mz Usos:

3 Medir dimetros e profundidades de furos;

3 Inspecionar peas (passa-no-passa);

3 Medir localizao de furos e distncia entre furos;

3 Verificar erro de linearidade de instrumentos de medio.

Fonte: Meyer Gage Co.

32

Referncias

z Dave Friedel, Wringability and Gage Blocks, (Disponvel em www.starrett.com/pages/20_technical_articles.cfm).

z Catlogo de produtos Meyer Gage Co, (Disponvel em www.meyergage.com/products)

z Robert Edmunds III, Know your Gage Block Basics, (Disponvel em www.edmundsgages.com/published.htm).

z Telecurso 2000 Metrologia, Aula 12. z Marcos Roberto Matumoto, Procedimento de Clculo de

Incerteza na Calibrao de Blocos Padro, Escola Federal de Engenharia de Itajub, Instituto de Engenharia Mecnica.