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SEM 0560 - Fabricação Mecânica por Usinagem

Professores

Alessandro Roger Rodrigues

Renato Goulart Jasinevicius

AULA 1

ESTADO DE SUPERFÍCIE

INTRODUÇÃO

Superfícies de peças: devem ser adequadas à função que exercerá

Processo de fabricação: imprime sua rugosidade característica

Quanto mais lisa a superfície, maior o custo de sua produção

Fresamento a seco com fresa de topo esférica em material endurecido

INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO NA RUGOSIDADE

RUGOSIDADE X CUSTO X FUNÇÃO

Rolamento

ERROS GEOMÉTRICOS EM SUPERFÍCIES

Macrogeométricos:

Erros de forma verificáveis em micrômetros, projetores de perfil, relógios

comparadores

Tipos: ondulações, ovalizações, retilineidade, planicidade, circularidade etc

Causas: defeitos em guias, desvios da máquina ou peça, fixação errada da

peça, distorções térmicas da peça etc

Microgeométricos:

Rugosidade: conjunto de irregularidades compostas de picos e vales que

caracterizam qualquer superfície

Influência: deslizamento, desgaste, aderência, ajuste, escoamento de

fluidos, vedação, aparência, corrosão, fadiga etc

Causas: vibrações no contato peça-ferramenta, desgaste da ferramenta etc

SUPERFÍCIES

Ideal Real Efetiva

PERFIS

Ideal Real

Efetiva

COMPOSIÇÃO DA SUPERFÍCIE

CRITÉRIOS PARA AVALIAR A RUGOSIDADE

lm: comprimento total de avaliação

le: comprimento de amostragem (cut-off)

lv: comprimento para atingir a velocidade do apalpador

ln: comprimento para parada do apalpador

Medição de 5 cut-offs (Norma ABNT 6405/1988)

CUT-OFF (le = c) x PROCESSO DE FABRICAÇÃO

SISTEMAS DE MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE

Sistema M (linha média): linha paralela à direção geral do

perfil, no comprimento de amostragem, tal que:

Área A1 + Área A2 = Área A3

PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

Amplitude Espaçamento Híbrido

PARÂMETROS DE RUGOSIDADE (AMPLITUDE)

Conhecido como Ra ou CLA (Center Line Average)

Uso: controle contínuo de produção, em processos de fabricação com sulcos bem orientados

(torneamento, fresamento etc) e superfícies estéticas.

Vantagem: mais usado no mundo, aplicado na maioria dos processos de fabricação, todos os

rugosímetros medem.

Desvantagens: oculta efeito de picos ou vales atípicos, não define a forma da rugosidade,

sem distinção entre picos e vales, não adequado a peças sinterizadas.


Conhecido como Rq ou RMS (Root Mean Square). Representa a desvio padrão do perfil de

rugosidade.

Uso: componentes ópticos e eletrônicos.

Vantagem: acentua o efeito dos valores do perfil que se afastam da média.

Desvantagens: não detecta diferenças de espaçamento ou a presença não frequente de

picos altos e vales profundos.

RqRa


Conhecido como Ry. Indica o maior valor das rugosidades parciais Zi.

Uso: superfícies de vedação, superfícies dinamicamente carregadas etc.

Vantagem: indica a deterioração da superfície, fácil obtenção, grande difusão, complementa o Ra.

Desvantagens: nem todos os rugosímetros medem, cuidado ao obtê-lo sem filtragem, não informa o

formato da superfície.

Diversas formas com Ry igual


Conhecido como Rt. Indica a distância vertical entre o pico mais elevado e o vale mais profundo.

Uso: idem ao Ry.

Vantagem: mais rígido que o Ry (considera todo comprimento de avaliação), mais fácil de ser obtido

graficamente e demais vantagens do Ry.

Desvantagens: pode levar a resultados pontuais enganosos (vales isolados e profundos).


Conhecido como Rz. Corresponde à média de 5 valores de rugosidade parcial.

Uso: superfícies periódicas e conhecidas, onde pontos isolados não afetam sua função.

Vantagem: informa a distribuição média das rugosidades, define muito bem superfícies periódicas.

Desvantagens: nem todos os rugosímetros medem, não informa o formato da superfície e nem os

espaçamentos das rugosidades.

PARÂMETRO DE RUGOSIDADE (ESPAÇAMENTO)

Conhecido como Rsm. Largura média de um elemento do perfil de rugosidade.

Uso: superfícies sujeitas à corrosão e escoamento de fluidos.

Mesma amplitude, porém espaçamentos distintos

PARÂMETRO DE RUGOSIDADE (HÍBRIDO)

Conhecido como RDq. Inclinação média quadrática do perfil de rugosidade.

Uso: superfícies ópticas.

Menos reflexão da luz

Mais reflexão da luz

DEMAIS PARÂMETROS

Parâmetros R (2D): Rp, Rv etc

DEMAIS PARÂMETROS

Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc

DEMAIS PARÂMETROS

Parâmetros estatísticos: Rsk, Ssk, Rku, Sku etc

DEMAIS PARÂMETROS

Parâmetros estatísticos: Rsk, Ssk, Rku, Sku

Ssk < 0

Ssk > 0

Sku > 3

Sku < 3

ESCOLHA DO COMPRIMENTO DE AMOSTRAGEM

Cut-off recomendados pela Norma ISO 4288 -1996.

FORMAS DE MEDIR A RUGOSIDADE (COM CONTATO)

Perfis reais no fresamento

Portátil

Mesa

MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE COM CONTATO

Ponta diamante: raio = 0,5 a 15 mm

Motor ultrapreciso (deslocamento submicrométrico 0,25 a 0,50 mm)

Resolução eixo z: 1 nm

Força: 0,1 a 10 mN

FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)

2D

3D

Resolução eixo z: < 1 nm

Resolução eixos x-y: 1 a 2,5 mm

Sem contato: interferência de luz

Perfilômetro ótico


Perfilômetro ótico: princício de funcionamento


Sondas de varredura microscópica

Microscópio de força atômica (AFM)

Ponta de Si ou Si3N4: raio = 1 a 20 nm

Resolução eixo z: 0,01 nm

Força: 100 pN a 100 nN

Processo lento

Área: 100 mm x 100 mm

Altura: 10 mm



Princípio de funcionamento: Microscópio de força atômica (AFM)



Microscópio de Tunelamento (STM)

Ponta de W

Resolução lateral: 0,1 nm

Resolução eixo z: 0,01 nm

Sem contato

Átomos de Si obtidas de SiC

Átomos de C em Grafite

Semicondutor orgânico em moléculas de PTCDA (Dianidrido Perilenetetra

carboxílico)



Princípio de funcionamento: Microscópio de Tunelamento (STM)

RUGOSIDADE CINEMÁTICA x DINÂMICA

Interação peça-ferramenta no torneamento externo

Rmax = Rt = f² / 8.re

er

f.0312,0R

2

a

FONTES DE ERROS NA MEDIÇÃO

• Diâmetro da ponta da agulha

• Carga aplicada pela ponta da agulha

• Velocidade da agulha

• Deslocamento lateral devido às irregularidades

• Danos causados pela sapata ou calço

• Elasticidade da superfície

SIMBOLOGIA QUALITATIVA

SIMBOLOGIA QUANTITATIVA

EQUIVALÊNCIA ENTRE SIMBOLOGIAS

INDICAÇÃO EM PROJETO

símbolo básico remoção exigida remoção não permitida

valor único intervalo

INDICAÇÃO BÁSICA EM PROJETO

CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRIAS

INDICAÇÃO COMPLETO EM PROJETO

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E RUGOSIDADE

TOLERÂNCIA DIMENSIONAL x RUGOSIDADE

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

blocos padrão,guias de instrumentos de medição de alta precisão = 0,01 μm

superfícies de medidas de micrômetros = 0,02 μm

calibradores,elementos de válvulas de alta pressão = 0,03 μm

agulhas de rolamento, super acabamento de camisas de bloco de motor = 0,04 μm

pistas de rolamentos = 0,05 μm

camisa de bloco de motores = 0,06 μm

eixos montados em mancais de teflon, atuando com velocidade média = 0,1 μm

flancos de engrenagens, guias de mesas de máquinas-ferramentas = 0,3 μm

tambores de freios, válvulas de esferas = 0,6 μm

superfícies usinadas em geral, alojamento de rolamentos = 2 a 3 μm

superfícies desbastadas por usinagem = 4 μm

superfícies fundidas, estampadas = 5 a 15 μm

peças fundidas, forjadas e laminadas = > 15 μm

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

REFERÊNCIAS

Silva, A., Ribeiro, C. T., Dias, J., Souza, L. Desenho Técnico

Moderno. Ed. LTC, 4ª ed., 475p. 2006.

Agostinho, O., Rodrigues, A. C. S., Lirani, J. Tolerâncias, Ajustes,

Desvios e Análise de Dimensões. Ed. Edgard Blücher, 43ª ed.,

295p. 1977.

Novaski, O. Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica.

Ed. Edgard Blücher, 1ª ed., 120p., 1994.

ABNT NBR ISO 4287:2002. Especificações geométricas do produto

(GPS) - Rugosidade: Método do perfil - Termos, definições e

parâmetros da rugosidade.

ABNT NBR ISO 4288:2008. Especificações geométricas de produto

(GPS) - Rugosidade: Método do perfil - Regras e procedimentos

para avaliação de rugosidade.

ABNT NBR 8404:1984. Indicação do estado de superfícies em

desenhos técnicos - Procedimento.

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