Material Complementar Metrologia Fevereiro 2013

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. METROLOGIA Na Indústria Prof. MSc. Raimundo N Silva Manaus - 2013 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Sumário Objetivo ............................................................................................................. 4 PARTE I – Histórico da metrologia ....................................................... 5 Um breve histórico das medidas ............................................................................. 5 Introdução ................................................................................................................... 9 1. Instrumentos de medição: ................................................................................ 9 2. Medição............................................................................................................. 10 4. Erros de medição: .......................................................................................... 11 5. Fontes de erros:............................................................................................... 11 5. Curvas de erro:. ............................................................................................... 11 6. Correção: .......................................................................................................... 12 7. Histerese: .......................................................................................................... 12 7.Exatidão: ............................................................................................................ 12 8. Qualificação dos instrumentos de medição: . ............................................. 12 9. Calibração/Aferição: ....................................................................................... 12 Normas de calibração ......................................................................................... 13 Exercícios .............................................................................................................. 13 PARTE II – Paquímetros e suas medições (métrico e polegadas) ............. 15 PAQUÍMETROS - ASPECTOS GERAIS ............................................................ 15 Definição ............................................................................................................... 15 Características Construtivas .................................................................................. 16 Tipos de Paquímetros ............................................................................................. 17 Aspectos Operacionais ........................................................................................... 18 ERROS DE LEITURA - São causados por dois fatores:................................... 21 a) Paralaxe ................................................................................................................ 21 b) pressão de medição. .......................................................................................... 22 COMPORTAMENTO METROLÓGICO ............................................................... 25 Exercícios .................................................................................................................. 30 Conservação dos Instrumentos ......................................................................... 31 LEITURA DA MEDIDA: ........................................................................................... 31 EXERCÍCIOS PROPOSTOS COM PAQUÍMETROS ........................................ 36 Sistema Inglês de polegadas ................................................................................. 38 Leitura de polegada milesimal ............................................................................... 39 Leitura de polegada fracionária ............................................................................. 40 Efetuando a medição passo a passo ................................................................... 41 Colocação de medida no paquímetro em polegada fracionária....................... 44 Exercícios .................................................................................................................. 46 PARTE III – Micrômetros e suas medições (métrico e polegadas) ............ 49 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 49 PARAFUSOS DE MEDIÇÃO ................................................................................. 49 MICRÔMETROS ...................................................................................................... 51 Tipos de Micrômetros .............................................................................................. 53 FONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROS .................... 66 PROCEDIIMENTO DE CALIBRAÇÃO ................................................................. 67 Normas Técnicas ..................................................................................................... 67 Micrômetro com resolução de 0,01 mm ............................................................... 70 Leitura no micrômetro com resolução de 0,01 mm. ........................................... 70 Micrômetro com resolução de 0,001 mm............................................................. 72 Exercícios .................................................................................................................. 75 Parte IV - BLOCOS PADRÃO ......................................................................... 80 2 UNINORTE – Centro Universitário do Norte GENERALIDADES .................................................................................................. 80 Tipos .......................................................................................................................... 80 Normas e Fabricantes ............................................................................................. 81 PARTE V - Régua graduada........................................................................... 83 Tipos e usos ............................................................................................................. 83 Características ..................................................................................................... 85 Leitura no sistema métrico ................................................................................. 85 Exercícios .............................................................................................................. 86 Leitura no sistema inglês de polegada fracionária ............................................. 88 Exercícios .............................................................................................................. 90 PARTE V – Outros Instrumentos: ................................................................ 92 1- Torquímetro e Dinamômetros ........................................................................... 92 2- Durômetro ................................................................................................... 93 PRINCIPAIS COMPONENTES ......................................................................... 93 OPERAÇÃO e PROCEDIMENTO PARA ENSAIOS: ........................................ 94 Ciclo de ensaio ..................................................................................................... 99 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 99 3 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Objetivo O módulo de Metrologia faz parte do conjunto de Módulos Instrumentais. Ele foi preparado para que você estude os principais instrumentos e procedimentos de medição. Dessa forma, você amigo vai saber como um profissional da área de Mecânica ou / e Produção trabalha com medidas. Tem como finalidade servir como material de apoio para todas as disciplinas ministradas nos cursos Engenharia Mecânica e/ou Produção do Centro Universitário do Norte – UNINORTE / Laureate. 4 UNINORTE – Centro Universitário do Norte PARTE I – Histórico da metrologia Um breve histórico das medidas Como fazia o homem, cerca de 4.000 anos atrás, para medir comprimentos? As unidades de medição primitivas estavam baseadas em partes do corpo humano, que eram referências universais, pois ficava fácil chegar-se a uma medida que podia ser verificada por qualquer pessoa. Foi assim que surgiram medidas padrão como a polegada, o palmo, o pé, a jarda, a braça e o passo. Algumas dessas medidas-padrão continuam sendo empregadas até hoje. Veja os seus correspondentes em centímetros: 5 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 1 polegada = 2,54 cm 1 pé = 30,48 cm 1 jarda = 91,44 cm O Antigo Testamento da Bíblia é um dos registros mais antigos da história da humanidade. E lá, no Gênesis, lê-se que o Criador mandou Noé construir uma arca com dimensões muito específicas, medidas em côvados. O côvado era uma medida-padrão da região onde morava Noé, e é equivalente a três palmos, aproximadamente, 66 cm. Como as pessoas têm tamanhos diferentes, o cúbito variava de uma pessoa para outra, ocasionando as maiores confusões nos resultados nas medidas. Para serem úteis, era necessário que os padrões fossem iguais para todos. Diante desse problema, os egípcios resolveram criar um padrão único: em lugar do próprio corpo, eles passaram a usar, em suas medições, barras de pedra com o mesmo comprimento. Foi assim que surgiu o cúbito-padrão. Com o tempo, as barras passaram a ser construídas de madeira, para facilitar o transporte. Como a madeira logo se gastava, foram gravados comprimentos equivalentes a um cúbito-padrão nas paredes dos principais templos. Desse modo, cada um podia conferir periodicamente sua barra ou mesmo fazer outras, quando necessário. Nos séculos XV e XVI, os padrões mais usados na Inglaterra para medir comprimentos eram a polegada, o pé, a jarda e a milha. 6 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Na França, no século XVII, ocorreu um avanço importante na questão de medidas. A Toesa, que era então 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 cúbito-padrão, cada interessado poderia conferir seus próprios instrumentos. Uma toesa é equivalente a seis pés, aproximadamente, 182,9 cm. Entretanto, esse padrão também foi se desgastando com o tempo e teve que ser refeito. Surgiu, então, um movimento no sentido de estabelecer uma unidade natural, isto é, que pudesse ser encontrada na natureza e, assim, ser facilmente copiada, constituindo um padrão de medida. Havia também outra exigência para essa unidade: ela deveria ter seus submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. O sistema decimal já havia sido inventado na Índia, quatro séculos antes de Cristo. Finalmente, um sistema com essas características foi apresentado por Talleyrand, na França, num projeto que se transformou em lei naquele país, sendo aprovada em 8 de maio de 1790. Estabelecia-se, então, que a nova unidade deveria ser igual à décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre. Essa nova unidade passou a ser chamada metro (o termo grego metron A U L A significa medir). Os astrônomos franceses Delambre e Mechain foram incumbidos de 7 UNINORTE – Centro Universitário do Norte medir o meridiano. Utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha). Feitos os cálculos, chegou-se a uma distância que foi materializada numa barra de platina de secção retangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padrão metro, que assim foi definido: Metro é a décima milionésima 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 ciência, verificou-se que uma medição mais precisa do meridiano fatalmente daria um metro um pouco diferente. Assim, a primeira definição foi substituída por uma segunda: Metro é a distância entre os dois extremos da barra de platina depositada nos Arquivos da França e apoiada nos pontos de mínima flexão na temperatura de zero grau Celsius. Escolheu-se a temperatura de zero grau Celsius por ser, na época, a mais facilmente obtida com o gelo fundente. No século XIX, vários países já haviam adotado o sistema métrico. No Brasil, o sistema métrico foi implantado pela Lei Imperial nº 1157, de 26 de junho de 1862. Estabeleceu-se, então, um prazo de dez anos para que padrões antigos fossem inteiramente substituídos. Com exigências tecnológicas maiores, decorrentes do avanço científico, notou- se que o metro dos arquivos apresentava certos inconvenientes. Por exemplo, o paralelismo das faces não era assim tão perfeito. O material, relativamente mole, poderia se desgastar, e a barra também não era suficientemente rígida. Para aperfeiçoar o sistema, fez-se um outro padrão, que recebeu:  seção transversal em X, para ter maior estabilidade;  uma adição de 10% de irídio, para tornar seu material mais durável;  dois traços em seu plano neutro, de forma a tornar a medida mais perfeita. 8 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Introdução Um instrumento, no sentido mais amplo, quer dizer qualquer dispositivo utilizado para executar uma ação e/ou fazer alguma observação ou mensuração. Exemplos não faltam nas áreas da mecânica (alicate, régua, correia, paquímetro, ...), biomédica (bisturi, estetoscópio, ...), eletrônica (voltímetro, amperímetro, ohmímetro, anemômetro, ...), etc. da ciência da medição, a metrologia, tem-se os instrumentos de medição. Definições: 1. Instrumentos de medição: São dispositivos simples ou complexos que dão informações quantitativas, com alguma precisão, do valor de grandezas físicas de interesse. Exemplos: voltímetro, amperímetro, régua, paquímetro, estetoscópio, anemômetro, etc. Dessa forma, usam-se instrumento de medição pra obter um valor quantitativo relacionado com uma determinada grandeza (atributo de um fenômeno, corpo ou substância que pode ser qualitativamente distinguido e quantitativamente determinado). É importante diferenciar instrumento de medição de um detector. Detector é um dispositivo utilizado para verificar a existência ou não de um fenômeno. Assim se ocorre o fenômeno em questão, há uma indicação disso sem que haja uma determinação quantitativa do fenômeno. Mas afinal de contas o que é uma medição. 9 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 2. Medição É o ato de determinar, por meio de algum instrumento de medida e usando alguma unidade de medida adotada como padrão, o valor de uma grandeza. Exemplo: de uma medição com um voltímetro1, pode obter a seguinte medida: 8,2 V em que o valor 8,2 é o considerado verdadeiro e a unidade de medida é o volt (V). De acordo com Torreira [], para realizar uma medição é necessário definir os seguintes itens: 1. Determinar o que medir; 2. Definir que instrumento usar; e 3. Definir os critérios para avaliar a medição. 3.Incerteza de medição (uncertainty of measurement): Parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamentadamente atribuídos a um mensurando. Terminologia e conceitos de Metrologia Um problema Muitas vezes, uma área ocupacional apresenta problemas de compreensão devido à falta de clareza dos termos empregados e dos conceitos básicos. Esta aula enfatiza a terminologia e os conceitos da área de Metrologia. Metrologia/ Instrumentação Inicialmente, vamos estabecer a definição a dois termos atualmente bastante citados, mas entendidos dos mais diferentes modos: · Metrologia é a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos métodos, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões envolvidos na quantificação de grandezas físicas. · Instrumentação é o conjunto de técnicas e instrumentos usados para observar, medir e registrar fenômenos físicos. A instrumentação preocupa-se com o estudo, o desenvolvimento, a aplicação e a operação dos instrumentos. O procedimento de medir – medição Medir é o procedimento pelo qual o valor momentâneo de uma grandeza física (grandeza a medir) é determinado como um múltiplo e/ou uma fração de uma unidade estabelecida como padrão. A medida é o valor correspondente ao valor momentâneo da grandeza a medir no instante da leitura. A leitura é obtida pela aplicação dos parâmetros do sistema de medição à leitura e é expressa por um número acompanhado da unidade da grandeza a medir. 10 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 4. Erros de medição: Por razões diversas, toda medição pode apresentar erro. O erro de uma medida é dado pela equação: E = M - VV onde: E = Erro M = Medida VV = Valor verdadeiro Os principais tipos de erro de medida são: · Erro sistemático: é a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando, efetuadas sob condições de repetitividade, menos o valor verdadeiro do mensurando. · Erro aleatório: resultado de uma medição menos a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando, efetuadas sob condições de repetitividade. O erro aleatório é igual ao erro menos o erro sistemático. · Erro grosseiro: pode decorrer de leitura errônea, de operação indevida ou de dano no sistema de medição. Seu valor é totalmente imprevisível, podendo seu aparecimento ser minimizado no caso de serem feitas, periodicamente, aferições e calibrações dos instrumentos. 5. Fontes de erros: Um erro pode decorrer do sistema de medição e do operador, sendo muitas as possíveis causas. O comportamento metrológico do sistema de medição é influenciado por perturbações externas e internas. Fatores externos podem provocar erros, alterando diretamente o comportamento do sistema de medição ou agindo diretamente sobre a grandeza a medir. O fator mais crítico, de modo geral, é a variação da temperatura ambiente. Essa variação provoca, por exemplo, dilatação das escalas dos instrumentos de medição de comprimento, do mesmo modo que age sobre a grandeza a medir, isto é, sobre o comprimento de uma peça que será medida. A variação da temperatura pode, também, ser causada por fator interno. Exemplo típico é o da não estabilidade dos sistemas elétricos de medição, num determinado tempo, após serem ligados. É necessário aguardar a estabilização térmica dos instrumentos/equipamentos para reduzir os efeitos da temperatura. 5. Curvas de erro: No gráfico de curva de erro, os erros são apresentados em função do valor indicado (leitura ou medida). O gráfico indica com clareza o comportamento do instrumento e prático para a determinação do resultado da medição. 11 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 6. Correção: É o valor adicionado algebricamente ao resultado não corrigido de uma medição, para compensar um erro sistemático. Sabendo que determinada leitura contém um erro sistemático de valor conhecido, é oportuno, muitas vezes, eliminar o erro pela correção C, adicionada à leitura. Lc = L + C onde: C = Correção L = Leitura Lc = Leitura corrigida Resolução É a menor variação da grandeza a medir que pode ser indicada ou registrada pelo sistema de medição. 7. Histerese: É a diferença 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 poderá ser diferente, conforme o ciclo de carregamento e descarregamento, típico dos instrumentos mecânicos, tendo como fonte de erro, principalmente folgas e deformações, associadas ao atrito. 7.Exatidão:É o grau de concordância entre o resultado de uma medição e o valor verdadeiro do mensurando. Exatidão de um instrumento de medição É a aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro. Exatidão é um conceito qualitativo. Importância da qualificação dos instrumentos A medição e, conseqüentemente, os instrumentos de medição são elementos fundamentais para: · monitoração de processos e de operação; · pesquisa experimental; · ensaio de produtos e sistemas (exemplos: ensaio de recepção de uma máquinaferramenta; ensaio de recepção de peças e componentes adquiridos de terceiros); · controle de qualidade (calibradores, medidores diferenciais múltiplos, máquinas de medir coordenadas etc.). 8. Qualificação dos instrumentos de medição: A qualidade principal de um instrumento de medição é a de medir, com erro mínimo. Por isso, há três operações básicas de qualificação: calibração, ajustagem e regulagem. Na linguagem técnica habitual existe confusão em torno dos três termos. Em virtude disso, a seguir está a definição recomendada pelo INMETRO (VIM). 9. Calibração/Aferição: conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição, ou valores representados por uma medida 12 UNINORTE – Centro Universitário do Norte materializada, ou um material de referência e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões. Observações · O resultado de uma calibração permite o estabelecimento dos valores daquilo que está sendo medido (mensurando) para as indicações e a determinação das correções a serem aplicadas. · Uma calibração pode, também, determinar outras propriedades metrológicas, como o efeito das grandezas de influência. · O resultado de uma calibração pode ser registrado em um documento denominado certificado de calibração ou relatório de calibração. Ajustagem de um instrumento de medição: operação destinada a fazer com que um instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. Regulagem de um instrumento de medição: ajuste, empregando somente os recursos disponíveis no instrumento para o usuário. Normas de calibração As normas da série 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 produção até a assistência e a manutenção. Essas normas são tão abrangentes que incluem até o destino final do produto após seu uso, sem descuidar das fases de venda, distribuição, embalagem e armazenamento. Juntamente com a revisão dos conceitos fundamentais da ciência da medição será definida uma terminologia compatibilizada, na medida do possível, com normas nacionais (ABNT), internacionais (ISO) e com normas e recomendações técnicas de reconhecimento internacional (DIN, ASTM, BIPM, VDI e outras). No estabelecimento da terminologia, procura-se manter uma base técnico-científica. Ainda não existe no Brasil uma terminologia que seja comum às principais instituições atuantes no setor. A terminologia apresentada é baseada no VIM (Vocabulário Internacional de Metrologia), que busca uma padronização para que o vocabulário técnico de Metrologia no Brasil seja o mesmo utilizado em todo o mundo. Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios a seguir e confira suas respostas com as do gabarito. Marque com X a resposta correta. Exercícios Exercício 1 1. Metrologia é a ciência da: a) ( ) observação; b) ( ) medição; c) ( ) comparação; 13 UNINORTE – Centro Universitário do Norte d) ( ) experimentação. Exercício 2 As técnicas de observação, medição e registro fazem parte da: a) ( ) experimentação; b) ( ) testagem; c) ( ) documentação; d) ( ) instrumentação. Exercício 3 Medir é comparar grandezas com base em um: a) ( ) padrão; b) ( ) metro; c) ( ) quilograma; d) ( ) modelo. Exercício 4 A equação E = M - VV indica: a) ( ) acerto de medida; b) ( ) erro de medida; c) ( ) valor de medida; d) ( ) exatidão de medida. Exercício 5 Uma leitura de medida, feita de modo errado, ocasiona erro: a) ( ) aleatório; b) ( ) sistemático; c) ( ) grosseiro; d) ( ) construtivo. Exercício 6 No Brasil, a terminologia usada em Metrologia está baseada em normas: a) ( ) nacionais; b) ( ) internacionais; c) ( ) regionais; d) ( ) empresariais. 14 UNINORTE – Centro Universitário do Norte PARTE II – Paquímetros e suas medições (métrico e polegadas) PAQUÍMETROS - ASPECTOS GERAIS Definição O paquímetro é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. O Paquímetro (figura 1) é o resultado da associação de: uma escala, como padrão de comprimento; dois bicos de medição, como meios de transporte do mensurando, sendo um ligado à escala e outro ao cursor; um nônio como interpolador para a indicação entre traços. Figura 1- Vista explodida de um Paquímetro Universal 1. orelha fixa 2. orelha móvel 3. nônio ou vernier (polegada) 4. parafuso de trava 5. cursor 6. escala fixa de polegadas 7. bico fixo 8. encosto fixo 9. encosto móvel 10. bico móvel 11. nônio ou vernier (milímetro) 12. impulsor 13. escala fixa de milímetros 14. haste de profundidade O cursor ajusta-se à régua e permite sua livre movimentação, com um mínimo de folga. Ele é dotado de uma escala auxiliar, chamada nônio ou vernier. Essa escala permite a leitura de frações da menor divisão da escala fixa. O paquímetro é usado quando a quantidade de peças que se quer medir é pequena, vide figura 1. Os instrumentos mais utilizados apresentam uma resolução de: 15 UNINORTE – Centro Universitário do Norte As superfícies do paquímetro são planas e polidas, e o instrumento geralmente é feito de aço inoxidável. Suas graduações são calibradas a 20ºC. Características Construtivas Na figura 2, tem-se um paquímetro universal (com bicos para medições internas e lingüeta) e na figura 3, um paquímetro simples, porém com parafuso de chamada que serve para ajuste fino da posição do cursor. Os paquímetros distinguem-se pela faixa de indicação, pelo nônio, pelas dimensões e forma dos bicos. Em geral os paquímetros são construídos para faixa de indicação 120 ... 2000 mm; o comprimento dos bicos de 35 a 200 mm correspondentemente. Para casos especiais é possível adquirir paquímetros de bicos compridos. O material empregado na construção de paquímetros é usualmente o aço com coeficiente de dilatação linear = 11,5 m/m.K, de forma que o mesmo tenha comportamento térmico equivalente à maioria das peças. As superfícies dos bicos situadas frente a frente destinam-se às medições externas (figura 2). Para medições internas, os extremos dos bicos são rebaixados, com superfícies externas cilíndricas. Ao usar-se estas superfícies de medição, deve-se adicionar à indicação a espessura dos ressaltos dos bicos que é, geralmente, um valor arredondado (10 ou 20 mm). Importante é realizar a calibração desta distância periodicamente a fim de determinar o seu valor efetivo e fazer a correção do erro durante o processo de medição. Nos paquímetros universais os bicos para medições internas são prolongados para cima e apresentam a forma de gumes, o que permite medir dimensões menores do que aquele valor arredondado. Paquímetros pequenos podem ter, na parte traseira, uma lingueta que se move junto com o cursor e serve para medir profundidades. 16 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura 2 e 3 – Paquímetro universal e paquímetro com ajuste fino Tipos de Paquímetros Além do tipo universal, o paquímetro pode ser apresentado de diversas formas específicas para cada uso: - paquímetro de profundidades (figura 4); - calibrador de espessura de dentes de engrenagens (figura 4); - graminho (paquímetro de altura) (figura 4) ; - paquímetro para rasgo de chaveta (figura 4). Além destes tipos existem muitas outras variantes, no formato e tamanho dos bicos, da faixa de indicação, etc. A escala de um paquímetro poderá ser: - mecânica com indicação via nônio; - cremalheira com indicação via sistema relógio comparador; - magnética ou eletroóptica, com indicação eletrônica e indicação digital. 17 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura 4 – paquímetros de diversos tipos Aspectos Operacionais Nas medições externas recomenda-se colocar a peça a ser medida o mais perto possível da escala, de modo a minimizar os erros de não obediência do princípio de Abbé. Nas medições internas, antes de fixar o cursor, deve-se afrouxar a pressão de medição. Em geral, na medição com paquímetro, deve-se evitar um aperto forte dos bicos sobre a peça (evitar a força de medição excessiva). Além disso, deve-se evitar, ao máximo possível, movimento relativo entre os bicos e peça, já que isto provoca desgaste dos bicos, e assim a geração de erros de medição com o paquímetro. Sob hipótese alguma, deve-se medir uma peça em movimento (por exemplo: no torno). O paquímetro universal (ou quadrimensional) pode ser aplicado de diversas formas (figura 5). Com um paquímetro comum é possível medir diâmetros maiores do que o seu curso. O paquímetro é colocado na peça a ser medida conforme mostra a figura 5; b é o comprimento dos bicos e A é a indicação no paquímetro. Diâmetros maiores ou segmentos podem ser medidos com o uso de Blocos Padrão. Sendo a = A/2, temos que o raio da peça é dado por: 18 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Alguns paquímetros digitais podem ser interfaceados a pequenas impressoras com módulos estatísticos ou até a microcomputadores, onde os dados podem ser processados rapidamente, facilitando o trabalho dos cálculos intermediários em operações mais complexas como as vistas na figura 3.8. Figura 5: Paquímetros com relógios 19 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura 6: Paquímetros quadridimensional . Paquímetro digital Utilizado para leitura rápida, livre de erro de paralaxe, e ideal para controle estatístico. 20 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Os erros de leitura em Paquímetros Pressionando o cursor: Ao aplicar o paquímetro sobre a peça a ser medida, existe a tendência, especialmente entre os principiantes, de forçar o bico móvel do cursor contra a peça, empurrando o botão impulsor com o dedo polegar, com força excessiva. Isso não se faz, porque, além de deformar o instrumento, a pressão excessiva introduz um erro na medida. Evitando o erro de Paralaxe: Paralaxe é o deslocamento aparente da posição de um corpo, com relação a um referencial, conforme a posição do observador. Então quando se é visada à leitura da medida de um objeto no paquímetro, deve-se ser feita perpendicularmente à superfície do objeto medida e nunca obliquamente. Com esta simples providência, o erro de paralaxe fica eliminado. ERROS DE LEITURA - São causados por dois fatores: a) paralaxe; b) pressão de medição. a) Paralaxe O cursor onde é gravado o nônio, por razões técnicas, tem uma espessura mínima a. Assim, os traços do nônio TN são mais elevados que os traços da régua TM vide figura abaixo. Colocando-se o paquímetro perpendicularmente a nossa vista e estando superpostos os traços TN e TM, cada olho projeta o traço TN em posições opostas 21 UNINORTE – Centro Universitário do Norte A maioria das pessoas possuem maior acuidade visual em um dos olhos, o que provoca erro de leitura. Recomenda-se a leitura feita com um só olho, apesar das dificuldades em encontrar-se a posição certa. b) pressão de medição. Já o erro de pressão de medição origina-se no jogo do cursor, controlado por uma mola. Pode ocorrer uma inclinação do cursor em relação à régua, o que altera a medida. 22 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Para se deslocar com facilidade sobre a régua, o cursor deve estar bem regulado: nem muito preso, nem muito solto. O operador deve, portanto, regular a mola, adaptando o instrumento à sua mão. Caso exista uma folga anormal, os parafusos de regulagem da mola devem ser ajustados, girando-os até encostar-se ao fundo e, em seguida, retornando 1/8 de volta aproximadamente. Após esse ajuste, o movimento do cursor deve ser suave, porém sem folga. Tomando uma medida externa: A peça a ser medida deve ser colocada entre esses bicos, o mais próximo possível da haste, mas sem tocá-la. Também deve-se ter o cuidado de manter o plano do corpo do instrumento perpendicular às faces objeto da medida. Tomando uma medida interna: Devem ser utilizados os bicos para medidas internas, os quais devem se alojar o mais fundo possível na cavidade a ser medida. As superfícies de contato da peça e do bico devem estar perfeitamente ajustadas, não se admitindo inclinações me qualquer sentido. 23 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Tomando uma medida de profundidade: A parte do paquímetro a ser utilizada nessa operação é a vareta. Ela deve tocar o fundo da cavidade perpendicularmente e sem pressão excessiva. Efetuando uma traçagem: O paquímetro pode ser utilizado para marcar uma medida num bloco a ser trabalhado. Para isso, deve-se primeiro posicionar o cursor na medida desejada. Depois, apoiar a superfície de referência do paquímetro na superfície de referência do bloco a ser marcado. Encostar a ferramenta de traçagem na superfície de traçagem do paquímetro e executar a operação. Traçador de altura Esse instrumento baseia-se no mesmo princípio de funcionamento do paquímetro, apresentando a escala fixa com cursor na vertical. É empregado na traçagem de peças, para facilitar o processo de fabricação e, com auxílio de acessórios, no controle dimensional. 24 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Com contador eletrônico Com contador nônio Com relógio Paquímetros: tipos de leitura. COMPORTAMENTO METROLÓGICO A leitura do nônio deve ser realizada com o paquímetro perpendicular à vista do operador para evitar o "erro de paralaxe". Entretanto, a maioria das pessoas possui maior acuidade visual com uma das vistas, o que provoca um erro associado ao processo de leitura. Por isso, recomenda-se fazer a leitura com uma só das vistas, apesar das dificuldades em encontrar-se a posição certa. Em experiência feita com um grupo de mecânicos, constatou-se que as indicações feitas em paquímetros de precisão, abertos em uma dada dimensão, apresentaram uma dispersão de ± mm. A incerteza de medição de um paquímetro depende: - dos erros da divisão da escala principal; - dos erros da divisão do nônio; - da retilineidade dos bicos de medição; -da perpendicularidade dos bicos de medição em relação à haste e paralelismo entre si; - dos erros da guia do cursor. Na medição correta com blocos padrão, num ponto qualquer, as indicações no nônio só podem diferir do valor do bloco padrão de um valor no máximo igual ao erro 25 UNINORTE – Centro Universitário do Norte admissível indicado na norma DIN 862, válida para paquímetros de qualidade. Os erros admissíveis estão fixados em função apenas do comprimento medido. A calibração para determinar os erros em operação de medição externa, é realizada com blocos padrão, em vários comprimentos de modo a abranger diversas posições das escalas principal e do nônio. É recomendado que esta calibração seja feita nas posições interna, média e externa dos bicos, com força de medição constante. As normas recomendam, entre outras características, tolerâncias da seguinte ordem: - planeza dos bicos para medições externas: 10 μm/100 mm; - paralelismo das superfícies dos bicos: 15 a 20 μm. Como normas que fixam as características dos paquímetros e regem os procedimentos de qualificação citam-se: - internacional : ISO 3599 (Vernier Callipers reading to 0,1 and 0,05 mm) ISO 6906 (Vernier Callipers reading to 0,02 mm) - brasileira : NBR 6393 - alemã : DIN 862 26 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Outras aplicações de uso de paquímetros Princípio do nônio A escala do cursor é chamada de nônio ou vernier, em homenagem ao português Pedro Nunes e ao francês Pierre Vernier, considerados seus inventores. O nônio possui uma divisão a mais que a unidade usada na escala fixa. 27 UNINORTE – Centro Universitário do Norte No sistema métrico, existem paquímetros em que o nônio possui dez divisões equivalentes a nove milímetros (9 mm). Há, portanto, uma diferença de 0,1 mm entre o primeiro traço da escala fixa e o primeiro traço da escala móvel. Essa diferença é de 0,2 mm entre o segundo traço de cada escala; de 0,3 mm entre o terceiros traços e assim por diante. 28 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Cálculo de resolução As diferenças entre a escala fixa e a escala móvel de um paquímetro podem ser calculadas pela sua resolução. A resolução é a menor medida que o instrumento oferece. Ela é calculada utilizando-se a seguinte fórmula: Resolução = UEF_ NDN UEF = unidade da escala fixa NDN = número de divisões do nônio 29 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios Exercício 1 Para medir dimensões lineares internas, externas, de profundidade e de ressaltos, usa-se o seguinte instrumento: a) ( ) graminho; b) ( ) régua graduada; c) ( ) compasso; d) ( ) paquímetro. Exercício 2 Quando é necessário grande número de medidas com rapidez, usa-se o paquímetro: a) ( ) universal, com relógio indicador; b) ( ) com bico móvel; c) ( ) de profundidade; d) ( ) duplo. Exercício 3 Para medir peças cônicas ou com rebaixos, que apresentam diâmetros diferentes, usa-se paquímetro: a) ( ) de profundidade; b) ( ) com bico móvel (basculante); c) ( ) com relógio indicador; d) ( ) universal com relógio. Exercício 4 Com o paquímetro duplo mede-se: a) ( ) passo de engrenagem; b) ( ) coroa de engrenagem; c) ( ) dentes de engrenagem; d) ( ) pinhão de engrenagem. Exercício 5 A escala do cursor do paquímetro chama-se: a) ( ) escala fixa; b) ( ) escala de milímetros; c) ( ) escala de polegadas; d) ( ) nônio ou vernier. 30 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Conservação dos Instrumentos  Manejar o paquímetro sempre com todo cuidado, evitando choques.  Não deixar o paquímetro em contato com outras ferramentas, o que pode lhe causar danos.  Evitar arranhaduras ou entalhes, pois isso prejudica a graduação.  Ao realizar a medição, não pressionar o cursor além do necessário.  Limpar e guardar o paquímetro em local apropriado, após sua utilização. Leitura no sistema métrico Na escala fixa ou principal do paquímetro, a leitura feita antes do zero do nônio corresponde à leitura em milímetro. Em seguida, você deve contar os traços do nônio até o ponto em que um deles coincidir com um traço da escala fixa. Depois, você soma o número que leu na escala fixa ao número que leu no nônio. Para você entender o processo de leitura no paquímetro, são apresentados, a seguir, dois exemplos de leitura. LEITURA DA MEDIDA: 1. Posicione o bico móvel de forma tal que a peça a ser medida se adapte com folga entre os bicos fixo e móvel (medida externa) ou entre as orelhas (medida interna) ou entre a haste de profundidade e a escala fixa (medida de profundidade) 2. Mova as partes móveis com o polegar atuando no impulsor até que a parte móvel (bico, orelha ou haste) encoste suavemente na peça. 3. Leia na escala fixa o número de milímetros inteiros (à esquerda do zero do nônio). 4. Leia a parte fracionária da medida observando qual traço do nônio coincide com algum traço da escala fixa e calcule o valor da fração multiplicando o número desse traço pela resolução. 31 UNINORTE – Centro Universitário do Norte · Escala em milímetro e nônio com 10 divisões 32 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios de fixação: Respostas: Verifique se acertou: a) 59,4 mm b) 13,5 mm c) 1,3 mm 33 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios de fixação: Respostas: Verifique se acertou: a) 3,65 mm b) 17,45 mm 34 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios de fixação: Faça a leitura e escreva a medida nas linhas pontilhadas Respostas: Verifique se acertou: a) 17,56 mm b) 39,48 mm 35 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Baseado neste paquímetro abaixo faça suas leituras: EXERCÍCIOS PROPOSTOS COM PAQUÍMETROS Não esqueça de calcular a resolução do paquímetro. Faça a leitura e escreva as medidas. 1) Resolução de _______ mm 36 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 2) Resolução de _______ mm 37 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Sistema Inglês de polegadas Introdução • É comum empresa nacionais trabalharem com clientes ou fornecedores estrangeiros, principalmente nos Estados Unidos e Inglaterra. • Nesses países, até os dias de hoje, ainda se utiliza o sistema inglês de medidas. • Por isso, é importante se ter conhecimento de como realizar leituras em instrumentos de medida, assim como conversões para o sistema métrico. Como se lê medidas em sistema inglês. Normalmente essas medidas estão expressas em termos de polegadas e/ou frações da polegada (inch, in. Ou simplesmente “) . Exemplos: 1 1/8” Uma polegada, e um oitavo de polegada 1/128” Um, cento e vinte e oito avos de polegada 0,05” Cinco centésimos da polegada 1,575” Uma polegada, quinhentos e setenta e cinco milésimos da polegada 1,1257” Uma polegada, mil duzentos e cinqüenta e sete décimos de milésimos da polegada 38 UNINORTE – Centro Universitário do Norte ♦ Convertendo de polegada milesimal para milímetros: 1’’ = 25,4 mm 1,125’’= 1,125 * (25,4 mm) = 28,575 mm ♦ Convertendo de polegada fracionária para milímetros 1 /2” = (25,4 mm)/2 = 12,7 mm 1 ¼” = 1*25,4 + (25,4/4) = 31,75 mm ♦ Convertendo de milímetros para polegada milesimal: 1 mm = 1”/25,4 = aprox. 0,04” 127 mm = 127”/25,4 = 5” ♦ Convertendo de milímetros para polegada fracionária : Leitura de polegada milesimal No paquímetro em que se adota o sistema inglês, cada polegada da escala fixa divide-se em 40 partes iguais. Cada divisão corresponde a: 1/40” (que é igual a .025") Como o nônio tem 25 divisões, a resolução desse paquímetro é: Resolução = UEF/NDN R = . 025”/25 = .001” O procedimento para leitura é o mesmo que para a escala em milímetro. Contam-se as unidades múltiplos).025" que estão à esquerda do zero (0) do nônio e, a seguir, somam-se os milésimos de polegada indicados pelo ponto em que um dos traços do nônio coincide com o traço da escala fixa 39 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Leitura de polegada fracionária No sistema inglês, a escala fixa do paquímetro é graduada em polegada e rações de polegada. Esses valores fracionários da polegada são complementados com o uso do nônio. Para utilizar o nônio, precisamos saber calcular sua resolução: Resolução = UEF/NDN = (1/ 16)/ 8 “ R = 1/128” Exemplos de leituras: Observação: As frações sempre devem ser simplificadas. 40 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Efetuando a medição passo a passo Você deve ter percebido que medir em polegada fracionária exige operações mentais. Para facilitar a leitura desse tipo de medida, recomendamos os seguintes procedimentos: 1º passo - Verifique se o zero (0) do nônio coincide com um dos traços da escala fixa. Se coincidir, faça a leitura somente na escala fixa. 2º passo - Quando o zero (0) do nônio não coincidir, verifique qual dos traços do nônio está nessa situação e faça a leitura do nônio. 41 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 3º passo - Verifique na escala fixa quantas divisões existem antes do zero (0) do nônio. 4º passo - Sabendo que cada divisão da escala fixa equivale a e com base na leitura do nônio, escolhemos uma fração da escala fixa de mesmo denominador. Por exemplo: 5º passo - Multiplique o número de divisões da escala fixa (3º passo) pelo numerador da fração escolhida (4º passo). Some com a fração do nônio (2º passo) e faça a leitura final. 42 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exemplos de leitura utilizando os passos 43 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Colocação de medida no paquímetro em polegada fracionária Para abrir um paquímetro em uma medida dada em polegada fracionária, devemos: 1º passo - Verificar se a fração tem denominador 128. Se não tiver, deve-se substituí-la pela sua equivalente, com denominador 128. Observação: o numerador é dividido por 8, pois 8 é o número de divisões do nônio. 2º passo - Dividir o numerador por 8. Utilizando o exemplo acima: 44 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 3º passo - O quociente indica a medida na escala fixa; o resto mostra o número do traço do nônio que coincide com um traço da escala fixa. 45 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios Leia cada uma das medidas em polegada fracionária e escreva a medida na linha abaixo de cada desenho. 46 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 47 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 48 UNINORTE – Centro Universitário do Norte PARTE III – Micrômetros e suas medições (métrico e polegadas) INTRODUÇÃO Há poucas décadas atrás o micrômetro era considerado o principal instrumento de medição de comprimento. Os micrômetros foram os primeiros instrumentos que atenderam ao princípio de ERNEST ABBÉ. As máquinas de medir modernas operam com o mesmo princípio do micrômetro, ou seja, são construídas de forma a minimizar os erros de 1ª ordem e em alguns casos até de 2ª ordem. O desenvolvimento dos micrômetros deslanchou o avanço tecnológico na fabricação de roscas e fusos de alta qualidade. Modernamente microprocessadores estão sendo integrados à estrutura dos micrômetros, os quais executam, além da medição de forma versátil, uma série de cálculos estatísticos. PARAFUSOS DE MEDIÇÃO Um fuso roscado possui, da mesma forma que uma escala, uma divisão contínua e uniforme, representada pelos filetes da rosca. Num fuso roscado de 1 mm de passo, o afastamento de um filete para o seguinte é de 1 mm; ele corresponde, portanto, a uma escala dividida em milímetros. A tomada de medida é efetuada girando o fuso na porca correspondente, obtendo-se entre estes elementos um movimento relativo de um passo para cada volta completa. Frações de passo podem ser obtidas, subdividindo-se uma volta completa em tantas partes quantas se queira. O movimento axial do fuso ou da porca, determinado pelo número de voltas, pode ser usado para alterar o afastamento entre duas superfícies de medição de um determinado valor, como se verifica, por exemplo, nos micrômetros. Como já referido, o movimento longitudinal pode ser realizado quer pelo fuso quer pela porca, o mesmo pode-se dizer do movimento giratório. Nos parafusos de medição, ambos os movimentos são realizados geralmente pelo fuso. A face frontal do fuso, normal ao eixo do mesmo, constitui usualmente uma superfície de medição. O fuso leva um tambor com divisões na periferia, no qual são lidas as frações de volta. Os erros do movimento de avanço de um fuso de medição que corresponde aos erros de divisão de uma escala, depende de diversos fatores:  os erros do passo da rosca;  do perpendicularismo dos sensores de medição em relação ao eixo do parafuso de medição;  da planicidade dos sensores de medição;  do paralelismo dos sensores de medição 49 UNINORTE – Centro Universitário do Norte  da cilindricidade do tambor de leitura;  do erro da divisão do tambor. Em primeiro lugar, deve-se citar os erros do passo da rosca. O passo pode estar afetado de erros, que se somam de filete, denominados " erros progressivos ". O valor destes erros, só se verifica depois de uma ou mais voltas completas, embora evidentemente afetem também comprimentos que não correspondem a uma volta completa. No espaço de uma volta há, entretanto, erros na rosca que perturbam a uniformidade do avanço. Como estes erros se repetem de volta em volta, denominam-se “erros periódicos”. Os erros de fuso de medição dependem destes dois tipos de erros, isto é, dos erros “progressivos " e " periódicos ". Como hoje se podem executar roscas de elevada qualidade, considera-se em geral, o erro global. Para minimizar os erros de um sistema que utiliza parafuso micrométrico, ajusta-se o zero do instrumento de forma a indicar o valor E o ( figura 4.1), que corresponde ao erro relativo à " linha zero ". Esta linha é localizada de forma a melhor distribuir os erros globais em torno de si. Ele pode ser colocada simetricamente em relação aos erros máximos e mínimos ( figura 4.1) ou ser a linha média ( aritmética ou quadrática ) dos erros sistemáticos globais. Figura: Ajuste do ponto zero de um parafuso micrométrico. A norma ISO 3611, que especifica os limites de erros permissíveis para micrômetros externos, permite um erro residual de zero. Por exemplo, um micrômetro de 0 - 25 mm pode apresentar valor Eo igual a ± 2 mm. Um outro erro pode ocorrer no fuso de medição em virtude do " curso morto ". Designa-se desta forma a folga entre as roscas do fuso e da porca, o que se exterioriza pela parada do fuso por uma determinada fração de volta, por ocasião da inversão no sentido de giro. A fim de eliminar a influência do " curso morto " sobre os resultados de medição, o movimento final do fuso durante a medição deve ser sempre no mesmo sentido, o que na maioria das vezes acontece na pratica. A aplicação mais conhecida da rosca como porta-medida encontra-se no micrômetro. 50 UNINORTE – Centro Universitário do Norte MICRÔMETROS Na figura abaixo encontra-se o desenho, com cortes parciais, de um micrômetro junto com a denominação das partes principais do mesmo. O micrômetro têm como porta-medida um fuso roscado, cujo passo deve corresponder em precisão e grandeza aos objetivos da medição. Os micrômetros tem em geral um passo de 0,5 mm. O deslocamento longitudinal para uma rotação completa do parafuso é portanto 0,5 mm. Existem micrômetros cujo parafuso possui uma rosca com passo de 1 mm. Figura: Micrômetro externo Os materiais empregados para fabricação do parafuso micrométrico são: aço liga ou aço inoxidável. O aço inoxidável confere ao parafuso micrométrico maior resistência à oxidação, mas por outro lado, a sua dureza é menor quando comparada a um fuso de aço liga. Os parafusos micrométricos são retificados, temperados e estabelecidos com dureza de aproximadamente 63 HRc para garantia da durabilidade do mesmo. O tambor graduado está fixado ao fuso micrométrico executando assim o mesmo movimento como aquele. A fim de determinar o deslocamento longitudinal do fuso de medição, na parte dianteira do tambor acha-se gravada uma escala que subdivide uma rotação ( deslocamento de 0,5 mm ) em 50 partes. O deslocamento de uma divisão de escala no tambor corresponde a um deslocamento longitudinal de 0,01 mm. O tubo graduado possui duas outras escalas lineares que indicam os milímetros e os meios milímetros. Estando o micrômetro ajustado, isto é, quando o traço do limite inferior da Faixa de Medição ( FM ) coincidir com o traço zero no tambor graduado, com os sensores de medição se tocando ( FM até 25 mm ), ou em contato com uma haste padrão de comprimento ( FM maior que 25 mm ) então o mesmo pode ser 51 UNINORTE – Centro Universitário do Norte empregado para realizar medição, dentro de sua faixa de medição, com divisão de escala de 0,01 mm. O tubo graduado pode apresentar ainda outra escala auxiliar, geralmente com 10 divisões que é o nônio. Neste caso a resolução de leitura para o micrômetro é dada pelo próprio nônio e vale 1 μm. A resolução comumente adotada em micrômetros quando o mesmo não possui nônio é igual a 1/5 da divisão de escala, ou seja 2 μm. Nos micrômetros digitais a resolução é equivalente ao incremento digital, que em geral é 1 μm. É importante salientarmos que a resolução não deve ser confundida com a incerteza de medição (erro máximo ) do micrômetro, sendo esta última determinada pela calibração do mesmo. A trava do parafuso micrométrico permite fixar a haste de medição em qualquer posição arbitrária. Ela deve impedir o deslocamento do fuso quando acionada, sem porém, deslocá-lo do seu eixo. A catraca é ligada ao parafuso micrométrico possibilitando força de medição constante. Se a força for superior à resistência da catraca, a mesma gira em falso sobre o parafuso ( a catraca limita o torque transmissível ao fuso ). As plaquetas fixadas ao arco devem possibilitar a fácil acomodação do micrômetro na mão do operador e permitir o isolamento contra o calor transmitido pela mesma, de modo a evitar erros na medição provenientes da dilatação térmica do arco. A cromação do tubo e do tambor de medição aumentam a resistência ao desgaste e ataques pelos agentes químicos ( suor, óleo, etc. ). Procurando facilitar a leitura, a cromação deve ser opaca, e não brilhante, para evitar reflexos. Por estarem em contato com a peça a ser medida, os sensores de medição estão sujeitos ao desgaste e por isso nas extremidades dos mesmos, emprega-se placas de metal duro. Estas placas devem ser manuseadas com cuidado, pois o metal duro é frágil. A dureza dos sensores é de aproximadamente 63 HRc. A qualidade da superfície da peça também influenciará no desgaste dos sensores. De importância capital para a minimização da incerteza de medição, são a retificação e a lapidação paralela dos sensores. O tubo graduado e tambor graduado devem ser usinados com tolerâncias estreitas e com forma geométrica cilíndrica, a fim de garantir concentricidade para os diâmetros externos e interno. Com isto, tem-se rotação fácil para o tambor de medição e leitura simplificada. Graças a uma pequena folga entre o tubo e o tambor, evita-se ao máximo os erros de paralaxe. A gravação dos traços sobre o tubo bem como sobre o tambor é feita em máquinas especiais que permitem traçar divisões com mínimos erros e com grande constância e nitidez, o que facilita a leitura. Algumas fábricas usam gravação inclinada dos traços dos milímetros; assim é possível distinguir com maior facilidade os traços referentes aos milímetros daqueles referentes aos meios-milímetros, já que o tambor não oculta o traço. No eliminador de folga, graças ao ajuste cônico sobre o guia do fuso, com o aperto da porca consegue-se eliminar o curso morto, permitindo ainda deslizamento suave ao girar o fuso. 52 UNINORTE – Centro Universitário do Norte O comprimento de medição do fuso é geralmente de 25 mm, podendo-se encontrar também parafusos com 13 mm e 30 mm. O comprimento do arco cresce de acordo com o aumento da faixa de operação do micrômetro, normalmente com escalonamento de 25 mm, sendo pois, 0 a 25, 25 a 50, 50 a 75 mm, etc. Os micrômetros de arcos são construídos para diâmetros de até cerca de dois metros (2 m). O arco é construído com aço forjado ou ferro fundido especial. O arco deve estar livre de tensões, e deve ser envelhecido artificialmente. A seção retangular em forma de I, confere ao arco maior rigidez. Para medidas grandes, a bigorna, e às vezes também o mecanismo micrométrico são construídos de modo ajustável, permitindo faixas de medição maiores do que 25 mm, por exemplo, de 300 a 350 mm. Nestes casos deve-se ajustar a bigorna e o mecanismo micrométrico de 25 em 25 mm, com auxílio de blocos padrão ou hastes padrão calibradas. Tipos de Micrômetros Além dos micrômetros convencionais com sensores de medição planos, existem micrômetros especiais com sensores de medição adaptados aos objetivos da medição. São utilizados para as mais diversas operações como medição de roscas externas e internas, módulos de engrenagens, rasgos de chavetas, etc. Para medição do diâmetro de flancos ( diâmetro primitivo ) de roscas, utilizam-se sensores de medição do tipo cone e prisma, cujas dimensões são adaptadas ao perfil da rosca a controlar. A fim de evitar a necessidade de um micrômetro para cada passo e para cada perfil da rosca, os sensores de medição de roscas são substituíveis. Na mesma figura tem-se também, o aspecto geral do micrômetro e um exemplo de medição. Na figura 4.8 tem-se diversos micrômetros especiais, inclusive para medição de roscas internas, usando o mesmo tipo de sensores de medição tipo " cone e V ". Outros tipos de micrômetros são os comparadores de roscas. Os sensores são cônicos e fabricados especialmente para utilização em rápidas comparações da qualidade da rosca em operações de usinagem de parafusos, e ainda para a medição de rasgos de chavetas, rebaixos, ranhuras e muitas outras aplicações inacessíveis com micrômetros comuns. 53 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Micrômetro digital 54 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Micrômetro Digital e exemplos de medições. A medida sobre dentes de engrenagens ( valor médio sobre vários dentes ) pode ser determinada com o micrômetro que tem os sensores de medição em forma de discos rasos. É empregado também para medição de ranhuras, aletas, rasgos de chaveta e ainda outros materiais moles onde se faz necessária maior área de contato ( menores deformações do material ). 55 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Medidas de ressaltos e profundidades são efetuadas com um micrômetro de profundidade ( figura 4.8 ), comumente equipado de um conjunto de hastes de vários comprimentos que são parafusadas, intercambiavelmente, no corpo do micrômetro. Quando o local é de difícil acesso geralmente usa-se micrômetros com meia base. 56 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Medidas de ressaltos e profundidades são efetuadas com um micrômetro de profundidade ( figura 4.8 ), comumente equipado de um conjunto de hastes de vários comprimentos que são parafusadas, intercambiavelmente, no corpo do micrômetro. Quando o local é de difícil acesso geralmente usa-se micrômetros com meia base. 57 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Micrômetros especiais.. 58 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Para controle preciso de profundidade e espessura em rebordos de latas. 59 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Micrômetros interno tubular com três extensões.. 60 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 61 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Para medições externas existem também micrômetros com indicação " digital " mecânica ou com cristal líquido, e ainda micrômetros com parafuso micrométrico associado com relógio comparador montado no lugar da bigorna. Para a medição de espessura de parede de tubos usa-se um micrômetro cuja bigorna tem um sensor de medição abaulado ou esférico ( figura 4.16 ), a fim de garantir o contato bem definido entre o sensor de medição e a peça a medir ( Exemplo: tubo ). Figura: Micrometro de profundidade 62 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Usos para micrômetros de profundidade Figura: Micrômetros especiais Micrômetros para medidas internas possuem ponteiras de medição, assemelhandose até certo ponto aos paquímetros. Para medição de ferramentas de corte podem ser usados micrômetros especiais, cuja bigorna em forma de prisma com vários ângulos, permite a medição de ferramentas com um número ímpar de dentes, o que é o caso comum. Para um número par de dentes a medição poderia ser efetuada sem problemas, utilizando um micrômetro convencional, ideal para medir peças cilíndricas, possibilitando ao mesmo tempo verificar a ovalização. 63 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Figura: Micrômetro especial exemplo p medir tiras de metal. 64 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Micrômetros para medidas de diâmetros internos de grandes dimensões são construídos em forma tubular (para maiores faixas de medição) . Os micrômetros tubulares, são comumente equipados com extensões. Deste modo com um único corpo principal e quatro extensões pode-se medir numa faixa de 100 até 300 mm com o mesmo parafuso micrométrico de 25 mm de faixa de operação. As superfícies de medição I e II, encontram-se nas peças a e b. O diagrama na figura 4.12 mostra o princípio das combinações de extensões na faixa de 100 até 200 mm. Micrômetros tubulares de vários sistemas de tubos telescópios são fabricados para faixas de operação de até alguns metros. Micrômetros com sensor fixo esférico são também utilizados para medir capas de rolamentos, buchas, anéis, etc. Os micrômetros com sensores tipo faca são utilizados para medir ranhuras estreitas, entalhes, rasgos de chaveta e outras aplicações. Para medição de ressaltos internos recomenda-se o micrômetro com arco curto Há também os micrômetros de medição de espessura e profundidade da solda e rebordo em latas comuns e de aerosóis. São indispensáveis durante a fabricação e imprescindíveis no envasamento de produtos gasosos, aerosóis, etc. Para medição de diâmetros internos, os micrômetros são fabricados com três sensores defasados 65 UNINORTE – Centro Universitário do Norte de aproximadamente 120º, o que permite definir com segurança o diâmetro a ser medido ( três pontos definem uma circunferência ). Micrômetros Digitais O micrômetro digital apresenta os elementos básicos do micrômetro convencional, porém permitem a realização de medições com menor incerteza de medição devido a facilidade de leitura no instrumento, diminuindo os erros de medição associados principalmente a construção da escala e de paralaxe. Os primeiros micrômetros digitais fabricados apresentavam resolução de medição de 2 μm e eram puramente mecânicos. Micrômetros de fabricação modernos são constituídos por um microprocessador e um mostrador ( display ) de cristal líquido. A resolução destes instrumentos é de 1 μm ( figura 4.5). A introdução do microprocessador e do mostrador de cristal líquido revolucionaram todo o processo de medição com os micrômetros. Estes permitem:  Zeragem do instrumento em qualquer posição do fuso permitindo medições absolutas e diferenciais.  Introdução de limites de tolerância na memória, permitindo identificar se a peça satisfaz ou não as especificações de normas, fabricação, etc.;  Análise estatística dos dados, informando o número de medições realizadas, máximos e mínimos valores das medições, valor médio e desvio padrão das medições;  Saída para impressora, obtendo-se além dos parâmetros citados acima o histograma relativo as medições.  Segundo especificações de fabricantes, as características metrológicas são:  Resolução: 0,001 mm.  25, 25 - 50 e 50 75 mm e 3 μm para faixa de operação de 75 100 mm.  Planicidade dos sensores : 0,3 μm.  Paralelismo entre os sensores: para micrômetros com faixa de 0 - 25 e 25 50 mm é de 1μm e para faixas de 50 - 75 e 75 - 100 mm é de 2 μm.  Força de medição: 6 a 10 N. FONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROS É importante o estudo das fontes de erros em micrômetros para sua minimização durante o processo de medição. Uma das grandezas físicas que mais influi sobre as medições é a temperatura. Uma parcela do erro dos micrômetros se deve à transferência de calor no momento em que o operador trabalha com o mesmo, segurando-o. Este procedimento causa erro de leitura, desalinhamento dos sensores pela dilatação do arco, etc. Pode ser reduzido pelo emprego de um plástico ( isolante ) no arco do micrômetro ou 66 UNINORTE – Centro Universitário do Norte segurando o mesmo por intermédio de um pedaço de couro. Mais correto ainda é segurar o micrômetro num suporte especial que se fabrica para este fim. ( A peça segura-se na mão esquerda ). O emprego de um suporte para fixação do micrômetro é recomendado sempre que possível. A incidência direta de luz solar, proximidade de um forno ou ventilador são também situações a evitar. Outro problema comum é a deflexão do arco. A aplicação de uma força de medição sem uso da catraca pode causar a deflexão do arco resultando na separação das superfícies de medição. Além da deflexão do arco, forças excessivas provocam deformações e achatamneto nas peças submetidas a medição, o que é uma fonte de erro significativa. O emprego da catraca, aliado a um movimento suave e lento garante força de medição constante e com isto, resultados com pequena dispersão de medição. Na própria medição, é necessário tomar cuidado para que a força de medição seja igual aquela usada na ajustagem e que não seja demasiada ( o valor normalizado é 5 até 10 N ). Por isso, o fuso deve se apertado lentamente ( sem impulso ) sempre por 1Na prática a IM, considerando-se a soma da tendência e da repetitividade, destes micrômetro é superior a 15 intermédio da catraca, deixando-se a mesma deslizar durante 3 a 5 voltas. A velocidade de aproximação rápida dos sensores prejudica os componentes do mesmo. Erros de leitura por paralaxe são evitados lendo-se o tambor perpendicularmente. Durante a medição não se deve empurrar o micrômetro sobre as superfícies ásperas ou sujas. Também não se deve abrir o micrômetro para uma certa medida, acionar a trava e forçá-lo sobre a peça como se fosse um calibrador de boca. Com este procedimento tem-se um desgaste rápido dos sensores. PROCEDIIMENTO DE CALIBRAÇÃO Cuidados Iniciais Antes de iniciar a calibração de um micrômetro, ou qualquer outro instrumento, há a necessidade de uma rigorosa inspeção do mesmo no que se refere aos aspectos de conservação, como por exemplo, verificação visual da qualidade da superfície dos sensores, condição de funcionamento do instrumento, por exemplo, catraca, trava, folgas no parafuso micrométrico, etc., identificando-se a necessidade ou não de manutenção corretiva prévia. Normas Técnicas Além da norma ISO 3611 a nível internacional, é importante destacarmos também as normas existentes em alguns países, como por exemplo a NBR EB-1164 ( Brasil 67 UNINORTE – Centro Universitário do Norte ), DIN 863 ( Alemanha ), JIS B 7502 ( Japão ) e VSM 58050 ( Suíça ). Além delas, os próprios fabricantes de micrômetros podem ter normas internas para qualificar seus instrumentos. Parâmetros a Serem Qualificados A seguir são apresentados os parâmetros a serem verificados na qualificação de um micrômetro. a) Erros de indicação e repetitividade Estes erros englobam os efeitos de todos os erros individuais, como por exemplo, erro de passo do parafuso micrométrico, das faces de medição (planeza e paralelismo dos sensores de medição), da construção da escala, etc, e sem dúvida é o item mais, importante a ser verificado. A calibração é executada ao longo de toda a faixa de medição do instrumento. O erro de indicação é determinado com o auxílio de blocos padrão classe I. É fundamental que os blocos padrão estejam calibrados , de modo a garantir a confiabilidade dos resultados. Especificam que os comprimentos dos blocos utilizados na calibração sejam os seguintes: 2,5 - 5,1 - 7,7 - 10,3 - 12,9 - 15,0 - 17,6 16 - 20,2 - 22,8 e 25 mm. Com estes comprimentos é possivel detectar-se a influência dos erros do parafuso micrométrico e do paralelismo para diferentes posicões angulares do sensor móvel. O ponto zero ou o limite inferior da faixa de medição também é um ponto de calibração. Alguns fabricantes de blocos padrão já dispõem de um conjunto com os comprimentos citados anteriormente, o que facilita em muito o trabalho do metrologista, evitando-se a necessidade de realização de montagens com dois ou mais blocos. A limpeza dos blocos, bem como dos sensores do instrumento é fundamental. Caso haja necessidade de montagem dos blocos padrão, todo cuidado deve ser consideradodurante o procedimento de aderência dos mesmos a fim de evitar danos às superfícies de medição. Para micrômetros de faixa de medição superior a 25 mm, os comprimentos dos blocos a serem utilizados como comprimento padrão na calibração são obtidos pela a aderência (montagem) de um bloco, de comprimento equivalente ao limite inferior da faixa de medição, aos blocos citados anteriormente. Como exemplo, para fazermos a calibração de um micrômetro de 25 a 50 mm , devemos utilizar um bloco de 25 mm para aderir aos blocos do conjunto citado anteriormente de modo a obtermos os seguintes comprimentos: 25 / 27.5 / 30.1 / 32.7 / 35.3 / 37.9 / 40 / 42.6 / 45.2 / 47.8 / e 50 mm . O erro máximo (por norma) para qualquer ponto na faixa de medição do micrômetro é determinado por: Emax=(4+L/50) (μm), /2/ onde L é o limite inferior da faixa de operação em milímetros. Infelizmente, como a grande maioria das normas técnicas, o valor do erro máximo dado pela expressão matemática apresentada anteriormente só considera a parcela de erros sistemáticos (tendência), como pode ser observado na figura 4.19. A 68 UNINORTE – Centro Universitário do Norte parcela dos erros aleatórios não é citada por estas normas, o que é uma deficiência das mesmas. Como exemplo, um micrômetro de 0 - 25 mm não deve apresentar Emax superior a 4 μm (observe que neste caso L é igual a zero). Recomenda-se, após calibração, construir uma curva de erros para o instrumento. A interpretação deste erro é importante. A normas definem que o micrômetro deve atender a dois requisitos simultâneos, e que serão comentados a seguir considerando-se o processo de calibração de um instrumento com faixa de medição de 0-25 mm: - a tendência, para cada ponto de calibração, não pode ser superior a 4 μm. Isto significa que este erro pode assumir sinal positivo ou negativo ( ISO 3611 ) e; - a máxima diferença entre as ordenadas da curva de erros, isto é, a diferença entre a tendência máxima e mínima determinada na calibração não pode exceder a 4 μm (ver figura 4.19) ( DIN 863 ). A primeira condição pode ser obtida quando ajustes de zero, ou limite inferior da faixa de medição, podem contribuir para minimização dos erros. A segunda condição é a mais problemática tendo-se em vista que não é possível nenhum tipo de correção. A grande diferença entre as normas DIN 863 e ISO 3611 está com relação ao ajuste do instrumento. A norma ISO permite uma tendência residual de zero, enquanto a norma DIN exige que o instrumento seja ajustado obrigatoriamente de modo a obter erro igual a "zero" no ponto zero ou limite inferior da faixa de medição. b) Erros de paralelismo dos sensores O erro de paralelismo dos sensores de micrômetros de 0 - 25 mm são determinados pela observação das franjas de interferência geradas através da aplicação de um plano óptico especial entre os sensores de medição do micrômetro. Para uma análise mais ampla utiliza-se um conjunto de quatro planos ópticos, que se diferenciam pela espessura escalonada de um quarto de passo /2/. O plano óptico deve estar paralelo à superfície de um dos sensores ( franjas de interferência devem praticamente desaparecer ou formar círculos concêntricos ). O número total de franjas não deve exercer a oito, quando sob luz comum /2/. Para micrômetros acima de 25 mm, utiliza-se um bloco padrão entre dois planos ópticos, devidamente aderidos, para determinação dos erros de paralelismo. Evidentemente o bloco utilizado deve ter erros de paralelismo entre as faces de medição inferior a um décimo do erro de paralelismo tolerado para o micrômetro. c) Erro de planeza dos sensores O erro de planeza dos sensores de medição é determinado por meio de um plano óptico, colocado de tal maneira que o número de franjas de interferência seja mínima ou que existam círculos fechados. Para superfícies com tolerância de planeza de 0,001 mm, não mais do que 4 (quatro) franjas circulares e concêntricas da mesma cor devem ser visíveis. As superfícies de medição devem ser lapidadas e cada superfície deve ter planicidade dentro de 1 μm /2/. d) Rigidez do arco ( estribo ) 69 UNINORTE – Centro Universitário do Norte A rigidez dos arcos de micrômetros deve ser tal que uma força de 10 N aplicada entre os sensores não provoque uma flexão que ultrapasse valores indicados por normas. O controle é efetuado aplicando uma carga de 10 N no eixo de medição do arco /5/. Micrômetro com resolução de 0,01 mm Vejamos como se faz o cálculo de leitura em um micrômetro. A cada volta do tambor, o fuso micrométrico avança uma distância chamada passo. A resolução de uma medida tomada em um micrômetro corresponde ao menor deslocamento do seu fuso. Para obter a medida, divide-se o passo pelo número de divisões do tambor. Se o passo da rosca é de 0,5 mm e o tambor tem 50 divisões, a resolução será: Assim, girando o tambor, cada divisão provocará um deslocamento de 0,01 mm no fuso. Leitura no micrômetro com resolução de 0,01 mm. 1º passo - leitura dos milímetros inteiros na escala da bainha. 2º passo - leitura dos meios milímetros, também na escala da bainha. 3º passo - leitura dos centésimos de milímetro na escala do tambor. 70 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 71 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Teste seus conhecimentos. Faça a leitura e escreva a medida na linha. Veja se acertou. As respostas corretas são: a) 2,64 mm b) 10,37 mm Micrômetro com resolução de 0,001 mm Quando no micrômetro houver nônio, ele indica o valor a ser acrescentado à leitura obtida na bainha e no tambor. A medida indicada pelo nônio é igual à leitura do tambor, dividida pelo número de divisões do nônio. Se o nônio tiver dez divisões marcadas na bainha, sua resolução será: Leitura no micrômetro com resolução de 0,001 mm. 1º passo - leitura dos milímetros inteiros na escala da bainha. 2º passo - leitura dos meios milímetros na mesma escala. 3º passo - leitura dos centésimos na escala do tambor. 72 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 4º passo -leitura dos milésimos com o auxílio do nônio da bainha, verificando qual dos traços do nônio coincide com o traço do tambor. A leitura final será a soma dessas quatro leituras parciais . 73 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Teste seus conhecimentos. Faça a leitura e escreva a medida na linha Veja se acertou. As respostas corretas são: a) 6,043 mm b) 35,616 mm 74 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios a) Leia as medidas indicadas nas figuras abaixo. Em décimos de centésimos.; 75 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 76 UNINORTE – Centro Universitário do Norte b) Leia as medidas indicadas nas figuras abaixo. Em milésimos; 77 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 78 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 79 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Parte IV - BLOCOS PADRÃO GENERALIDADES Definição Blocos padrão são padrões de comprimento ou ângulo, corporificados através de duas faces específicas de um bloco, ditas “faces de medição”, sendo que estas faces apresentam uma planicidade que tem a propriedades de se aderir à outra superfície de mesma qualidade, por atração molecular. A característica marcante destes padrões está associada aos pequenos erros de comprimento, em geral de décimos ou até centésimos de micrometros (mm), que são obtidos no processo de fabricação dos mesmos. Em função disto, pode-se afirmar que os Blocos Padrão exercem papel importante como padrões de comprimento em todos os nível da Metrologia Dimensional. Tipos Quanto à forma da seção transversal do bloco, esta pode ser quadrada, retangular ou circular (figura 2.1). Os blocos de secção quadrada ou circular podem ou não ser furados no centro. As dimensões dos blocos de secção quadrada são normalizados pela norma GGGG-15, norma americana. A grande vantagem destes blocos é a estabilidade proporcionada pela forma da secção quando o mesmo é utilizada na posição vertical. No brasil praticamente não se utilizam este tipo de bloco. As dimensões dos blocos de secção retangular são normalizadas pela norma ISO 3650 e outras. Os blocos maiores de 100 mm apresentam furos em cada extremidade, cuja finalidade é permitir a montagem de um dispositivo que garanta a união de uma composição formada por dois ou mais blocos. Fabricação a) Material Os blocos padrão são fabricados em aço liga, metal duro, cerâmica, entre outros. Para os blocos em aço, quando for exigida uma alta resistência ao desgaste, as superfícies de medição podem ser protegidas por dois blocos protetores, fabricados de metal duro ( carbonetos sinterizados). Como o aço tem tendência de alterar o seu volume com o decorrer do tempo, a estabilidade dimensional dos blocos padrão pode ser significativamente afetada. Para minimizar este fenômeno usa-se liga que tenha uma boa estabilidade dimensional. 80 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Foi apresentado o resultado de calibração de blocos padrão entre 1970 e 1991, realizados no PTB, órgão primário em metrologia na Alemanha. Os blocos padrão calibrados, de comprimento 24,5 , 30 , 80 e 100 mm, nunca foram utilizados em processos de medição. Observa-se que dois blocos, o de 100 e 30 mm, apresentavam comprimento de valor próximo a 0,5 mm durante este período. Observa-se também que esta alteração ocorreu distintamente para cada bloco. Os blocos de 100 e 80 mm tiveram alteração de comprimento positiva e os de 30 e 24,5 mm tiveram alteração de comprimento negativa, isto é, reduziram seus comprimentos. Um bloco seria considerado estável caso seu comportamento fosse próximo daquele do exemplo da figura 2.1, isto é, as variações de comprimento são insignificantes e oscilam em torna da linha zero. As variações de comprimento permitidas para cada bloco a cada ano, são em geral especificadas nas normas técnicas, como por exemplo a norma DIN 861. Os fabricantes de Bloco Padrão em cerâmicas a base de zircônio afirmam que este efeito é significativamente menor nestes blocos, como veremos adiante. É importante que se tenha conhecimento do coeficiente de expansão térmica do material e do módulo de elasticidade a fim de que, quando usado em medições criteriosas, os correspondentes erros possam ser compensados. b) Processo Para os blocos de aço até cerca de 100 mm de comprimento, eles são inteiramente temperados. Nos comprimentos maiores apenas os extremos são endurecidos. Para realizar o alívio de tensões, aplicam-se diversos processos de “envelhecimento artificial” de acordo com a composição química do aço utilizado. O elevado grau de acabamento das superfícies de medição é obtido através de lapidação fina, que assegura grau de planicidade e ao mesmo tempo, uma rugosidade baixíssima das mesmas. Normas e Fabricantes Relaciona-se a seguir algumas normas e recomendações técnicas referentes a definição, tipos e uso de blocos padrão. Alemã : DIN 861, DIN 2260 VDE/VDI 2605 (Blocos Padrão angulares) Francesa : NF E 11-010 Inglesa : BS 4311 (Blocos Padrão de seção retangular) BS 5317 (Blocos Padrão de seção circular, “barras”) e NPL SPECIFICATION MOY/SCMI/1B (Blocos Padrão angulares). Suíça : VSM 57100 Japonesa : JIS B 7506 3 81 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Americana : GGG-G-15 Internacional : ISO 3650 Como principais fabricantes no mundo citam-se: CARL ZEISS, KOBA, MITUTOYO, KURODA, MATRIX, STARRETT-WEBBER, CEJ, MAHR, TESA, etc. Figura : Tipos de Blocos Padrão ((BP)).. 82 UNINORTE – Centro Universitário do Norte PARTE V - Régua graduada João Gilberto, verificou, contrariado, que os instrumentos de medição, há pouco adquiridos pela empresa B.T.Raba, não estavam sendo bem cuidados pelos funcionários. Os instrumentos estavam expostos à sujeira e a outros agentes agressivos e, além disso, não haviam sido guardados corretamente. Diante disso, Silva expôs o fato em uma reunião e pôde constatar que os funcionários não conheciam bem os instrumentos de medição nem sabiam como conservá-los. Introdução A régua graduada, o metro articulado e a trena são os mais simples entre os instrumentos de medida linear. A régua apresenta-se, normalmente, em forma de lâmina de aço-carbono ou de aço inoxidável. Nessa lâmina estão gravadas as medidas em centímetro (cm) e milímetro (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegada e suas frações, conforme o sistema inglês. Utiliza-se a régua graduada nas medições com .erro admissível. superior à menor graduação. Normalmente, essa graduação equivale a 0,5 mm ou ". As réguas graduadas apresentam-se nas dimensões de 150, 200, 250, 300, 500, 600, 1000, 1500, 2000 e 3000 mm. As mais usadas na oficina são as de 150 mm (6") e 300 mm (12"). Tipos e usos Régua de encosto interno Destinada a medições que apresentem faces internas de referência. 83 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Régua sem encosto Nesse caso, devemos subtrair do resultado o valor do ponto de referência. Régua com encosto Destinada à medição de comprimento a partir de uma face externa, a qual é utilizada como encosto. Régua de profundidade Utilizada nas medições de canais ou rebaixos internos. 84 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Régua de dois encostos Dotada de duas escalas: uma com referência interna e outra com referência externa. É utilizada principalmente pelos ferreiros. Régua rígida de aço-carbono com seção retangular Utilizada para medição de deslocamentos em máquinas-ferramenta, controle de dimensões lineares, traçagem etc. Características De modo geral, uma escala de qualidade deve apresentar bom acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas. As réguas de manuseio constante devem ser de aço inoxidável ou de metais tratados termicamente. É necessário que os traços da escala sejam gravados, bem definidos, uniformes, equidistantes e finos. A retitude e o erro máximo admissível das divisões obedecem a normas internacionais. Leitura no sistema métrico Cada centímetro na escala encontra-se dividido em 10 partes iguais e cada parte equivale a 1 mm. Assim, a leitura pode ser feita em milímetro. A ilustração a seguir mostra, de forma ampliada, como se faz isso. 85 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios 86 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 87 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Leitura no sistema inglês de polegada fracionária Nesse sistema, a polegada divide-se em 2, 4, 8, 16... partes iguais. As escalas de precisão chegam a apresentar 32 divisões por polegada, enquanto as demais só apresentam frações de 1/16". A ilustração a seguir mostra essa divisão, representando a polegada em tamanho ampliado. Observe que, na ilustração anterior, estão indicadas somente frações de numerador ímpar. Isso acontece porque, sempre que houver numeradores pares, a fração é simplificada 88 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Assim, o objeto na ilustração acima tem 1 1/8 pol. (uma polegada e um oitavo de polegada) de comprimento. 89 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Exercícios 90 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Conservação  Evitar que a régua caia ou a escala fique em contato com as ferramentas comuns de trabalho.  Evitar riscos ou entalhes que possam prejudicar a leitura da graduação.  Não flexionar a régua: isso pode empená-la ou quebrá-la.  Não utilizá-la para bater em outros objetos.  Limpá-la após o uso, removendo a sujeira. Aplicar uma leve camada de óleo fino, antes de guardar a régua graduada. 91 UNINORTE – Centro Universitário do Norte PARTE V – Outros Instrumentos: 1- Torquímetro e Dinamômetros 92 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 2- Durômetro INFORMAÇÕES GERAIS O durômetro INSIZE modelo ISH-N150 foi projetado para realizar ensaios de dureza segundo Rockwell Normal. Atende as normas nacionais (ABNT) e internacionais. MODELO HRN 150: Rockwell Normal : Força Inicial = 10 kgf (98N) Forças de Ensaio (F): 60 - 100 - 150 kgf PRINCIPAIS COMPONENTES CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Durômetro Analógico de Bancada, com acionamento por alavanca, leitura por relógio comparador, marca INSIZE modelo ISH-RN150, com as seguintes características técnicas: · Forças de Ensaio: 588, 980, 1470 N (60,100, 150 Kgf). · Força inicial: 98 N (10 Kgf). · Escalas disponíveis: Rockwell Normal (A, B, C, D, F, G, e outras*). · Zeragem manual do indicador. · Leitura no indicador de 1HR. · Altura máxima da peça a ser ensaiada: 170mm · Distância máxima do centro da mesa ao corpo (cava): 165mm · Peso do aparelho 85 Kg · Com seletor lateral de forças de ensaio. · Dimensões: 510 x 230 x 750 mm 93 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Acessórios inclusos: · Penetrador diamante 120o. · Penetrador de esfera 1/16”. · Padrão de dureza Rockwell C do fabricante. · Padrão de dureza Rockwell B do fabricante. · Mesa de apoio plana pequena. · Mesa de apoio plana grande. · Mesa de apoio prismática. · Capa de proteção. · Manual de instruções em português. OPERAÇÃO e PROCEDIMENTO PARA ENSAIOS: · Selecione a força no seletor de forças · Utilize o penetrador correspondente. · Selecione no indicador analógico a escala desejada. · Coloque a peça a ser ensaiada sobre a mesa de apoio e eleve o fuso roscado, por meio do volante até o penetrador entrar em contato com a peça, sem choque. · No indicador analógico existe um ponteiro menor que indica a aplicação da précarga. Gire o fuso elevação suavemente até que o ponteiro de pré-carga esteja conforme a figura abaixo: · Faça a zeragem do indicador analógico (ponteiro grande) girando o mostrador do relógio. · Movimente para trás a alavanca de ensaio. · Quando o ponteiro do indicador analógico estabilizar, traga a alavanca para a posição inicial. (movimento para frente) · Após o término do ciclo efetue a leitura na escala graduada correspondente ao ensaio. Graduação preta: Ensaios c/ penetrador de diamante Graduação Vermelha: Ensaios c/ esfera OBSERVAÇÕES IMPORTANTES · Recomendamos que todas as superfícies de apoio (mesa/penetradores), sejam perfeitamente limpas e isentas de películas de lubrificante. 94 UNINORTE – Centro Universitário do Norte · Efetue 3 (três) ensaios de dureza, desprezando os dois primeiros, sempre que a mesa ou o penetrador forem trocados, a fim de eliminar problemas de assentamento. · O Durômetro não deve receber choques ou trepidações durante o ensaio, pois isso altera o resultado das leituras. · Esferas de aço utilizadas no ensaio de dureza devem ser adquiridas de fornecedores qualificados, devendo ser conservadas em embalagem adequada e lubrificadas, as esferas oxidadas não podem ser reaproveitadas. · No caso de engano ao efetuar o ensaio sobre peça temperada, substitua a esfera e descarte a que foi danificada imediatamente, pois uma esfera amassada irá produzir valores incorretos de medição. · O uso de esferas de metal duro é aconselhável no caso de ensaio em peça com alta dureza (350HB) ou freqüentes enganos por mistura de peças. · É sempre necessário ao exprimir-se um resultado Rockwell, indicar a que escala corresponde, por exemplo: 80 HRB ( 80 ROCKWELL B ) , 54 HRC, etc... · A superfície da peça deve estar perpendicular ao penetrador (paralela à mesa de ensaio). O máximo de inclinação admissível é 7°. Quando este valor é ultrapassado, recomenda-se a utilização de dispositivo. SELEÇÃO DA FORÇA DE ENSAIO A seleção da força de ensaio adicional é efetuada através de seletor lateral. São fornecidas normalmente (conforme modelo adquirido) as cargas necessárias para os ensaios. EXATIDÃO DO MÉTODO ROCKWELL Deve-se sempre ter em mente que o Ensaio Rockwell Normal é muito preciso, onde cada divisão no indicador equivale a 0,002mm de penetração. Um grão de poeira que não pode ser visto a olho nu, é muitas vezes maior que uma unidade Rockwell. Os padrões e esferas deverão ser embalados e lubrificados, evitando-se danos mecânicos e oxidação. Manual de Instruções pag.11 Durômetro INSIZE ISH- NR150 DIAMANTE DANIFICADO A ponta de diamante para o sistema Rockwell é cônica com ângulo de 120° e raio. Para verificar se o diamante está danificado ou lascado, passar sobre um vidro plano se ele deslizar sobre o vidro sem riscar, estará bom, no caso de riscar o vidro é sinal de que está danificado, devendo imediatamente ser substituído. INDICADOR ANALÓGICO 95 UNINORTE – Centro Universitário do Norte O indicador utilizado possui mecanismo interno de zerar automático, assim seu interior deverá ser isento de lubrificação ou impureza que poderão acarretar erros de leitura. Este mecanismo possui regulagem precisa, devendo portanto ser manuseado por pessoa qualificada. A precisão do aparelho depende do seu funcionamento adequado. Os valores da tabela acima deverão ser somados às leituras, correções superiores a 3 HR não são consideradas aceitáveis e não estão, portanto, incluídas nesta tabela. EXEMPLO : Para uma peça com 10mm (raio de 5 mm), se o resultado obtido no aparelho for 60 HRC, o resultado real deverá ser 60+1 = 61 HRC. 96 UNINORTE – Centro Universitário do Norte 97 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Valores em mm 98 UNINORTE – Centro Universitário do Norte Ciclo de ensaio REFERÊNCIAS ALBERTAZZI, A. A. Metrologia. Parte 1. Apostila. UFSC, 2002. Fundação CERTI,1999. BUSH, T. Fundamentals of dimensional metrologic. 3. ed. Albany: Delmar, 1998. CAVACO, M. A. M. Metrologia. Parte 2. Apostila. UFSC; 2002. Curso Profissionalizante. Mecânica. metrologia. telecurso 2000. São Paulo: Globo, 1996. COMPAIN, L. Metrologia de Taller. Traduzido por Manuel Angel Garcia Ramirez. Bilbao: Urmo, 1970. FIGUEIREDO, J. R. M. Metrologia. Apostila. UNIFOR, 2003. 99 UNINORTE – Centro Universitário do Norte FREIRE, J. M. Instrumentos e ferramentas manuais. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência,1989. Maurício N. Frota & Pierre Ohayon (Ed.) - Padrões e Unidades de Medida Referências Metrológicas das França e do Brasil - INMETRO/LNM, 1998. MITUTOYO do Brasil Ind. & Com. Ltda. Instrumentos para metrologia dimensional. São Paulo - SP: s. i. da. NOVASKI, Olivio. Introducao a engenharia de fabricacao mecanica. São Paulo: Edgard Blucher, 1994. • NBR 6158 - Sistema de Tolerâncias e Ajustes - Norma ABNT • NBR 6173 - Terminologia de Tolerâncias e Ajustes - Norma ABNT • NBR 6406 - Calibradores - Características Construtivas e tolerâncias - Norma ABNT • NBR 6405 - Rugosidade de Superfícies - Norma ABNT • NBR 6409 - Tolerâncias de forma e Posição - Norma ABNT  ISO 6906 (Vernier Callipers reading to 0,02 mm)  NBR 6393  alemã : DIN 862 Tesa e Mitutoyo; Catálogos de instrumentos de medição dimensional. S. i. l., s. i. da. THEISEN,A M. F. Fundamentos da metrologia industrial: aplicação no processo de certificação industrial ISO 9000. Porto Alegre: Suliani - Editografia, 1977. Vagner A. 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