UNIVERSIDADE SALVADOR – UNIFACS

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

JOSÉ CARVALHO

KLÉBER SANTOS

LEANDRO CAVALCANTE RIOS

LEONARDO BARRETO

LUIS ROCHA OKAMOTO

MARCELO

CALIBRADORES

Salvador

2012

JOSÉ CARVALHO

KLÉBER SANTOS

LEANDRO CAVALCANTE RIOS

LEONARDO BARRETO

LUIS ROCHA OKAMOTO

MARCELO

CALIBRADORES

Trabalho apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Salvador - UNIFACS, como avaliação parcial da disciplina Metrologia Industrial.

Professor: Marcelo da Silva Ribeiro.

Salvador

2012

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Calibradores do tipo Tampão Figura 2: Esquema Calibrador de Boca Figura 3: Esquema Calibrador de Boca Separada Figura 4: Esquema Calibrador de Boca Escalonada Figura 5: Calibrador de Boca Ajustável Figura 6: Calibrador Chato Figura 7: Calibrador do tipo Vareta Figura 8: Verificação de uma extremidade de árvore Figura 9: Calibrador Cônico Morse Figura 10: Calibrador de Rosca Figura 11: Calibrador de Rosca tipo Tampão Figura 12: Calibradores de Roscas Cônicas Figura 13: Calibradores de Roscas Cônicas Figura 14: Calibrador Regulável de Rosca

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO2 MEDIÇÃO INDIRETA POR COMPARAÇÃO3 CALIBRADOR4 CARACTERÍSTICAS DE FABRICAÇÃO5 TIPOS DE CALIBRADORES

5.1 Calibrador Tampão 5.2 Calibrador de Boca 5.3 Calibrador de Boca Separada 5.4 Calibrador de Boca Escalonada5.5.............................Calibrador de Boca Ajustável 5.6 Calibrador Chato 5.7 Calibrador de Tampão e Anéis Cônicos 5.8 Calibrador Cônico Morse5.9.....................................................Calibrador de Rosca 5.10 Calibradores de Roscas Cônicas 5.11 Calibrador Regulável de Rosca6 INTERVALOS DE CALIBRAÇÃO7.............QUALIFICAÇÃO DE CALIBRADORES8 CONSERVAÇÃO9 CONCLUSÃO10 REFERÊNCIAS

1 INTRODUÇÃO

A calibração dos equipamentos de medição é um componente importante na função

qualidade do processo produtivo, dessa forma, as empresas devem incorporá-la às suas

atividades normais de produção. Além disso, permite avaliar as incertezas do processo de

medição, além de identificar os desvios entre os valores indicados por um instrumento e os

valores convencionalmente verdadeiros.

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar os tipos de calibradores e suas

características, mencionando ainda o conceito de calibração, características de fabricação,

conservação e qualificação de calibradores e intervalos de calibração.

A calibração é uma oportunidade de aprimoramento constante e proporciona

vantagens, tais como, redução na variação das especificações técnicas dos produtos, ou seja,

produtos mais uniformes representam uma vantagem competitiva em relação aos

concorrentes. Prevenção dos defeitos, onde a redução de perdas pela pronta detecção de

desvios no processo produtivo evita o desperdício e a produção de rejeitos. E ainda

compatibilidade das medições, pois quando as calibrações são referenciadas aos padrões

nacionais, ou internacionais, asseguram atendimento aos requisitos de desempenho.

2 MEDIÇÃO INDIRETA POR COMPARAÇÃO

Entende-se por medição indireta por comparação uma forma de medir, utilizando-se

uma peça com suas dimensões previamente estabelecidas (padrão), a qual será comparada à

peça a ser medida.

Uma peça cilíndrica, por exemplo, pode ser utilizada para se medir um furo.

Conhecendo-se o diâmetro da peça cilíndrica, é possível dizer que o diâmetro de um furo é

menor ou igual do que o cilindro, caso não seja possível passar esse cilindro através do furo,

ou maior, caso seja possível passar a referida peça através do mesmo.

3 CALIBRADOR

Calibrador é um instrumento que determina as dimensões máximas e mínimas de uma

peça, através de comparação. Como exemplificado anteriormente, um cilindro de dimensões

conhecidas pode determinar se um furo tem diâmetro maior, ou menores ou iguais à da peça

de referência, portanto, considerando “x” a medida do diâmetro do cilindro, e “y” a medida do

diâmetro do furo, as possibilidades são: ou x<y, caso seja possível “passar” o cilindro pelo

furo, ou x≥y, caso não seja possível passar o cilindro pelo furo.

Utilizando-se dois cilindros, e supondo que um deles tenha diâmetro maior ou igual e

supondo que o outro possua um diâmetro menor do que o diâmetro do furo, e que a medida do

diâmetro do maior cilindro seja “y” e a medida do diâmetro do menor seja “z”, então a

medida de um furo “x” é assim representada: z<x≤y. Na prática “x” é a medida desejada da

peça e ±y−z

2 é a tolerância estabelecida no projeto.

4 CARACTERÍSTICAS DE FABRICAÇÃO

Os calibradores são passíveis de abrasão uma vez que para efetuar as medidas há um

contato das superfícies do calibrador com a peça. As partes de contato do calibrador devem

ser constituídas de material resistente e, ainda, podem ser submetidas a processos de

endurecimento. Geralmente são fabricados em aço e posteriormente são temperados.

A fabricação de calibradores exige uma técnica apurada visto que suas tolerâncias não

devem exceder de um quinto a um décimo das tolerâncias da dimensão a verificar.

Calibradores de roscas, por exemplo, apresentam tolerâncias de fabricação que partem da

ordem de ± 4 µm. Para realizar a calibração destes padrões é necessário, portanto, padrões

com baixa incerteza de medição.

5 TIPOS DE CALIBRADORES

Os calibradores são de diversos tipos. O tipo de calibrador a ser empregado vai

depender da característica do objeto a ser medido. Os calibradores comumente são utilizados

para se medir furos, diâmetros externos e roscas.

Para cada um desses elementos temos os respectivos calibradores mais comuns:

Para medição de furos e diâmetros internos:

o Calibrador tampão;

o Calibrador chato;

o Calibrador escalonado;

o Calibrador tipo vareta;

Para medição de diâmetros externos (eixos) e materiais planos:

o Calibrador de boca;

o Calibrador de boca separada;

o Calibrador de boca escalonada;

o Calibrador de boca ajustável;

Calibradores para furos de perfil cônico:

o Calibrador tampão cônico;

o Calibrador de anel cônico;

o Calibrador cônico Morse;

Calibradores para roscas:

o Calibrador de rosca;

o Calibrador regulável de rosca;

5.1 Calibrador Tampão

O calibrador tampão é utilizado para medir furos. É constituído de duas extremidades

cilíndricas as quais serão testadas no furo. Um lado possui dimensão maior que o outro, sendo

que o lado menor deve passar pelo furo quanto que o lado maior não deve passar. Uma vez

atendida essa exigência, assegura-se que o furo está dentro das exigências.

Esse tipo de calibrador faz parte de uma classe chamada “passa/ não-passa” devido à

forma a qual é efetuada a verificação da medida. Na Figura 1 estão exemplos de calibradores

tampão.

Figura 1 - Calibradores do tipo TampãoFonte - http://phusionferramentaria.blogspot.com.br/2010/01/calibradores.html

5.2 Calibrador de Boca

O calibrador de boca é um instrumento de medição, e sua utilização é feita através do

sistema passa ou não passa, conforme representado na Figura 2. Este instrumento tem duas

bocas com medidas diferentes, uma com diâmetro máximo e outra com diâmetro mínimo.

O lado do calibrador de boca não passa tem chanfros e uma marca vermelha é mais

utilizada para eixos e materiais planos com dimensões até 100 mm. O manuseio deve ser feito

com cuidado sem pressão, deixando-o encaixar suavemente pelo seu próprio peso.

Figura 2 – Esquema Calibrador de BocaFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

5.3 Calibrador de Boca Separada

São instrumentos de medição que são utilizados separadamente, foram projetados para

dimensões muito grandes, que ficam entre 100 mm e 500 mm.

Utilizam o mesmo processo de passa ou não passa, onde o diâmetro maior passa e o

diâmetro menor não passa, conforme Figura 3.

Figura 3 – Esquema Calibrador de Boca SeparadaFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

5.4 Calibrador de Boca Escalonada

São instrumentos de medição que tem sua característica básica sendo a medição na

mesma boca, pelo sistema passa ou não passa, onde a peça deve passar no eixo maior e não

passar no eixo menor. A Figura 4 apresenta o esquema desse tipo de calibrador. Seu projeto

foi desenvolvido pela necessidade da rapidez na medição, é utilizado em dimensões de até

500 mm.

Figura 4 – Esquema Calibrador de Boca EscalonadaFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

5.5 Calibrador de Boca Ajustável

Este calibrador tem como principal característica a possibilidade de ajustar a dimensão

do lado passa e não passa várias vezes, compensando o desgaste natural do calibrador ou para

o controle de outros produtos com outras medidas e tolerâncias. O corpo do calibrador é

confeccionado em ferro fundido em forma de ferradura.

O calibrador de boca ajustável, apresentado na Figura 5, resolve o problema das

indústrias médias e pequenas pela redução do investimento inicial na compra desses

equipamentos. O calibrador ajustável para eixo tem dois ou quatro parafusos de fixação e

pinos de aço temperado e retificado.

A dimensão máxima pode ser ajustada entre os dois pinos anteriores, enquanto a

dimensão mínima é ajustada entre os dois pinos posteriores. Esse calibrador normalmente é

ajustado com auxílio de blocos-padrão.

Figura 5- Calibrador de Boca AjustávelFonte - http://www.digimess.com.br/pdf/pag120.pdf

5.6 Calibrador Chato

O calibrador chato ou calibrador de contato parcial é utilizado para dimensões

internas, na faixa de 80 a 260 mm, tendo em vista a redução de seu peso. Para dimensões

internas entre 100 e 260 mm, usa-se o calibrador escalonado. A Figura 6 apresenta um tipo de

calibrador chato.

Figura 6 – Calibrador ChatoFonte - http://phusionferramentaria.blogspot.com.br/2010/02/calibrador-chato.html

Já para dimensões acima de 260 mm, usa-se o calibrador tipo vareta, que são hastes

metálicas com as pontas em forma de calota esférica, conforme Figura 7.

Figura 7 – Calibrador Tipo VaretaFonte - http://phusionferramentaria.blogspot.com.br/2010/02/calibrador-chato.html

5.7 Calibrador de Tampão e Anéis Cônicos

A verificação de duas peças de um conjunto cônico pode ser feita por meio de um

calibrador tampão cônico e de um anel cônico. Para a verificação simples do cone, tenta-se

uma movimentação transversal do padrão. Quando o cone é exato, o movimento é nulo. Em

seguida, procede-se à verificação por atrito, depois de ter estendido sobre a superfície do cone

padrão uma camada muito fina de corante, que deixará traços nas partes em contato. Por fim,

verifica-se o diâmetro pela posição de penetração do calibrador.

Esse método é muito sensível na calibração de pequenas inclinações. A Figura 8

representa uma verificação de uma extremidade de árvore utilizando calibrador tampão e

anéis cônicos.

Figura 8 – Verificação de uma extremidade de árvoreFonte - http://phusionferramentaria.blogspot.com.br/2010/02/calibrador-chato.html

5.8 Calibrador Cônico Morse

O calibrador cônico morse possibilita ajustes com aperto enérgico entre peças que

serão montadas ou desmontadas com frequência. Sua conicidade é padronizada, podendo ser

macho ou fêmea.

Figura 9 – Calibrador Cônico MorseFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

5.9 Calibrador de Rosca

Um processo usual e rápido de verificar roscas consiste no uso dos calibradores de

rosca. São peças de aço, temperadas e retificadas, obedecendo a dimensões e condições de

execução para cada tipo de rosca. O calibrador de rosca representado na Figura 10 é um tipo

usual de calibrador de anel, composto por dois anéis, sendo que um lado passa e o outro não

passa, para a verificação da rosca externa.

O outro calibrador da figura é o modelo comum do tampão de rosca, servindo a

verificação de rosca interna. A extremidade de rosca mais longa do calibrador tampão verifica

o limite mínimo, ou seja, ela deve penetrar suavemente, sem ser forçada, na rosca interna da

peça que está sendo verificada, dessa forma, diz-se lado passa. A extremidade de rosca mais

curta, não-passa, verifica o limite máximo.

Figura 10 – Calibrador de RoscaFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

A figura 11 apresenta um calibrador de rosca tipo tampão.

Figura 11 – Calibrador de Rosca Tipo TampãoFonte - http://www.nei.com.br/produto/2006/12/calibradores+de+rosca+tipo+tampao+carlsons+produtos+industriais+ltda.html

5.10 Calibradores de Roscas Cônicas

Estes tipos de calibradores seguem as formas e dimensões padronizadas por normas

como BS 21 e USAS B2.1. São utilizados para verificar roscas a serem abertas em tubos,

registros, bujões, válvulas e conexões, abrangendo as roscas destinadas a formar juntas

estanques, tais como, rosca externa cônica, rosca interna cônica e rosca interna cilíndrica.

Existem dois sistemas de calibradores e considera-se que, em condições apropriadas, a

calibração por qualquer dos dois sistemas recomendados, acompanhada por inspeção visual,

será suficiente para garantir produtos satisfatórios, com os quais se farão juntas perfeitas. O

sistema "A" é indicado para uso onde métodos de controle de produção são empregados para

garantir a elevada qualidade da rosca, enquanto o sistema "B" é indicado para uso onde um

controle adequado da produção não foi estabelecido.

O sistema “A” compreende o calibrador tampão cônico com rosca completa e o

calibrador anular com rosca cônica.

O calibrador tampão cônico com rosca completa tem um entalhe no plano de

calibração e o comprimento da rosca do entalhe no plano de calibração até a extremidade

menor do tampão, é igual ao comprimento básico de calibração, conforme Figura 12 b.

Já o calibrador anular com rosca cônica tem um comprimento de rosca igual ao

comprimento básico de calibração, e os diâmetros na extremidade maior são iguais aos

diâmetros básicos no plano de calibração, conforme Figura 12 a.

Figura 12 – Calibradores de Roscas CônicasFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

O sistema “B” compreende o calibrador tampão cônico com rosca completa e o

calibrador anular com rosca cônica completa.

O calibrador tampão cônico com rosca completa tem um comprimento total de rosca

igual ao comprimento da rosca útil para comprimento máximo de calibração e possui um

entalhe igual à tolerância total na posição do plano de calibração. A face superior do entalhe é

marcada positiva (+) e a face inferior, é marcada negativa (-), conforme Figura 13 b, devendo

o limite de a rosca situar-se entre estas faces quando aplicado o calibrador.

Já o calibrador anular com rosca cônica completa apresenta um comprimento total de

rosca igual ao comprimento da rosca útil para comprimento máximo de calibração menos a

metade do comprimento para aperto com chave, e um entalhe igual à tolerância total do

comprimento de calibração. A face superior do entalhe é marcada positiva (+) e a face inferior

é marcada negativa (-), como representado pela Figura 13 a.

Figura 13 – Calibradores de Roscas CônicasFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

5.11 Calibrador Regulável de Rosca

O calibrador de boca de roletes é geralmente de boca progressiva, o que torna a operação

muito rápida, não só porque é desnecessário virar o calibrador, como porque o calibrador não se

aparafusa a peça.

O calibrador em forma de ferradura pode ter quatro roletes cilíndricos ou quatro segmentos de

cilindro. Os roletes cilíndricos podem ter roscas ou sulcos circulares, cujo perfil é igual ao do parafuso

que se vai verificar. As vantagens sobre o calibrador de anéis são verificação mais rápida, desgaste

menor, pois os roletes giram. Regulagem exata e o uso de um só calibrador para vários diâmetros

também são algumas vantagens.

São ajustados às dimensões máxima e mínima do diâmetro médio dos flancos. A Figura 13

apresenta um tipo de calibrador regulável de rosca.

Figura 14 – Calibrador Regulável de RoscaFonte - http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html

6 INTERVALOS DE CALIBRAÇÃO

A qualidade de um instrumento de medição consiste em apresentar resultados com a

confiabilidade metrológica requerida, em função do processo de medição que está sendo

realizado. Dessa forma, os dispositivos de medição devem possuir características

metrológicas que atendam aos requisitos metrológicos dos processos nos quais estão

inseridos.

Os processos de estabelecimento e ajuste de intervalos entre calibrações são elementos

de grande importância nos sistemas de gestão de medições e necessários para obtenção da

confiabilidade metrológica. Várias normas e especificações estabelecem como requisito a

necessidade de calibração dos dispositivos de medição em intervalos adequados, porém não

definem claramente o que seja um intervalo adequado. No entanto, não é difícil concluir que

os dispositivos de medição devem ser mantidos confiáveis, entre uma calibração e outra, e,

por conseguinte, realizar medições com a confiabilidade requerida.

Os intervalos de calibração em sua maioria são baseados na técnica dos atributos, ou

seja, na condição de conformidade por ocasião do recebimento do instrumento para calibração

periódica.

Quando o equipamento é elétrico (multímetro, osciloscópio, analisador de espectro),

devido à sua complexidade - por exemplo, basta pensar quantas gamas podem existir num

multímetro típico - é muito mais fácil considerar simplesmente a calibração especificada para

um determinado intervalo de tempo, normalmente um ano.

Não é possível dizer qual o método mais realista, depende principalmente do tipo de

equipamento. O intervalo de calibração pode ser aumentado, com base em calibrações

anteriores, mas considerando sempre uma margem de segurança.

7 QUALIFICAÇÃO DE CALIBRADORES

As condições em que é executado o controle de qualidade utilizando-se calibradores

trazem consigo um desgaste relativamente rápido dos mesmos devido ao atrito existente entre

o calibrador e a peça a ser controlada.

Dessa forma, é importante, periodicamente, realizar a calibração dos calibradores, que

consiste em determinar as dimensões efetivas dos mesmos para comparação com os valores

normalizados.

Tolerâncias são também atribuídas aos valores das dimensões nominais dos

calibradores, com isso sempre existirão peças boas sendo refugadas e peças que deveriam ser

refugadas e são consideradas boas.

Algumas normas sobre calibradores são relacionadas na Tabela abaixo.

TIPOS DE CALIBRADORES NORMASTampões DIN 2245

Anéis DIN 2250De Boca Progressivo DIN 273

De Boca Passa DIN 2232De Boca Não Passa DIN 2233

De Boca DIN 2234/DIN 2235/DIN 2238De Rosca Cilíndrica NBR 5876, 6159, 6160,6161, DIN 13, 159 ANSI B1.1

De Rosca Cônica NBR 8018, USAS 2.1, BS 2.1 DIN 2999

Elas apresentam as tolerâncias de fabricação e de desgaste para os diferentes

calibradores.

8 CONSERVAÇÃO

Um requisito fundamental da calibração refere-se à conservação dos calibradores. É de

extrema importância que os calibradores sejam bem cuidados. Evitar choques e quedas,

limpar e passar um pouco de óleo fino, após o uso e guardar em estojo e em local apropriado,

são alguns métodos e procedimentos que devem ser adotados para a conservação dos

calibradores.

9 CONCLUSÃO

Pode-se concluir que a calibração é um aprimoramento constante e proporciona

vantagens, tais como redução na variação dos resultados obtidos, prevenção dos defeitos e

compatibilidade das medições. Em termos práticos, a calibração é uma ferramenta básica que

visa a assegurar a confiabilidade de um instrumento de medição, por meio da comparação do

valor medido com um padrão rastreado ao Sistema Internacional (SI).

A calibração dos equipamentos de medição é um componente importante na função

qualidade do processo produtivo, dessa forma, as empresas devem incorporá-la às suas

atividades normais de produção.

É importante, também, conhecer os diversos tipos de calibradores, suas características

de fabricação, seus intervalos de calibração bem como o procedimento de conservação.

10 REFERÊNCIAS

PHUSION. Calibradores. Disponível em: <http://phusionferramentaria.blogspot.com.br/2010/01/calibradores.html>. Acessado em 16/04/2012.

WIKIPEDIA THE FREE ENCYCLOPEDIA. Calibradores. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Calibra%C3%A7%C3%A3o>. Acessado em 15/04/2012.

DUNHAM, PAULO. Método de alteração de intervalos entre calibrações. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABBxIAA/metodo-alteracao-instervalos-entre-calibracoes>. Acessado em 17/04/2012.

SENAI. Intervalos de Calibração e Verificadores de Desempenho. Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/57802293/9/Intervalos-de-Calibracao-e-Verificacoes-de-Desempenho>. Acessado em 18/04/2012.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS. Calibradores. Disponível em: <http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema092/Documentos/APOSTILA_PARTE_II_cap_7_Calibradores.pdf>. Acessado em 14/04/2012.

TELECURSO PROFISSIONALIZANTE. Metrologia. Calibradores. Disponível em: <http://www.acervotecnico.com.br/2010/02/telecurso-2000-metrologia.html>. Acessado em 13/04/2012.

FERRIPLAX. Calibrador de Boca Ajustável. Disponível em: <http://www.ferriplax.com.br/index.php?option=com_content&task=view&id=39&Itemid=3>. Acessado em 18/04/2012.

DIGIMESS. Calibrador de Boca Ajustável. Disponível em: <http://www.digimess.com.br/pdf/pag120.pdf>. Acessado em 18/04/2012.

VIM .Vocabulário Internacional de Metrologia.