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Rev. 06/2021 LEITURA E INTERPRETAÇÃO DE INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO I – A DISTÂNCIA SUMÁRIO 1. História das Medidas.................................................................................... 3 1.1 Medidas Inglesas .................................................................................... 9 1.2 Padrões do metro no BRASIL .............................................................. 10 1.3 Sistema métrico decimal ....................................................................... 10 1.4 Sistema internacional de unidades - SI ................................................ 12 1.5 Múltiplos e Submúltiplos do metro ........................................................ 13 2. O que é metrologia? ................................................................................... 14 2.1 Importância da metrologia para as empresas ...................................... 14 2.2 O que é calibração? .............................................................................. 15 2.3 Porque calibrar? .................................................................................... 16 2.4 O que é selo de calibração? ................................................................. 18 2.5 O que é medição?................................................................................. 20 2.6 Principais fontes de erro de medição ................................................... 20 2.7 Aspectos a ser observado antes de medir ........................................... 26 3. Régua graduada ........................................................................................ 27 3.1 Tipos de uso ......................................................................................... 28 3.2 Aplicação............................................................................................... 30 3.3 Leitura no sistema métrico .................................................................... 31 3.4 Leitura no sistema inglês ...................................................................... 32 3.5 Como converter polegada em mm ....................................................... 33 4. Trena .......................................................................................................... 37 4.1 Aplicação............................................................................................... 39 5. Paquímetro ................................................................................................. 42 5.1 Tipos de equipamentos ........................................................................ 42 5.2 Cuidados que se deve ter na medição ................................................. 48 5.3 Cuidados que se deve ter com os instrumentos .................................. 51 5.4 Nomenclatura ........................................................................................ 54 5.5 O que é resolução?............................................................................... 55 5.6 Leitura do paquímetro ........................................................................... 57 5.7 Resultado de uma medição .................................................................. 59 6. Micrômetro ................................................................................................. 62 6.1 Tipos de equipamentos ........................................................................ 63 6.2 Aplicação............................................................................................... 71 6.3 Cuidados que se deve ter na medição ................................................. 77 6.4 Nomenclatura ........................................................................................ 84 6.5 O que é resolução?............................................................................... 86 6.6 Resultado de uma medição .................................................................. 88 3 1. História das Medidas A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das civilizações. Por longo tempo cada país, cada região, teve seu próprio sistema de medidas. Essas unidades de medidas, entretanto, eram geralmente arbitrárias e imprecisas, como por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano que eram referências universais como: O Palmo, O Pé, A Polegada, A Jarda, O Passo, A Braça, O Côvado, O Cúbito. 4 5 Isso criava muitos problemas para o comércio, porque as pessoas de uma região não estavam familiarizadas com o sistema de medir das outras regiões, e também porque os padrões adotados eram, muitas vezes, subjetivos. As quantidades eram expressas em unidades de medidas pouco confiáveis, diferentes umas das outras e que não tinham correspondência entre si. A necessidade de converter uma medida em outra era tão importante quanto à necessidade de converter uma moeda em outra. Diante desse problema, os egípcios resolveram criar um padrão único: No lugar das medidas do corpo humano utilizadas como referência, 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 desgastava, 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. Na França, no século XVII, ocorreu um grande avanço importante na questão de medidas. A Toesa, que era então utilizada como medida linear foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos nas extremidades e, em seguida, chumbados na parede externa do Grand Chatelet, nas proximidades de Paris. Dessa forma, assim como o cúbito- padrão, cada interessado poderia conferir seus próprios instrumentos. 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 encontrado na natureza e, assim, ser facilmente copiada, constituindo um padrão de medida. Havia também outra exigência para essa unidade: Deveria ter 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 característica foi apresentado por Talleyrand, na França, num projeto que se transformou em lei naquele país, sendo aprovada em 8 de maio de 1790. 6 Estabelecia então que: A nova unidade de medida seria igual à décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre. Pólo Norte Linha do Equador Essa nova unidade passou a ser chamado metro (o termo grego metron significa medir). Os astrônomos franceses Delambre e Mechain foram incumbidos de 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 25mm. 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. 7 Assim, a primeira definição foi substituída por uma segunda: Com exigências tecnológicas maiores, decorrentes do avanço científico, notou-se que o metro dos arquivos apresentava certosinconvenientes, 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 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 Assim, em 1889, surgiu a terceira definição: Hoje, o padrão do metro em vigor no Brasil é recomendado pelo INMETRO, baseado na velocidade da luz, de acordo com decisão da 17ª Conferência Geral dos Pesos e Medidas de 1983. O INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial), em sua resolução 3/84, assim definiu o metro: 9 1.1 Medidas Inglesas A Inglaterra e todos os territórios dominados há séculos por ela utilizavam um sistema de medidas próprio, facilitando as transações comerciais ou outras atividades de sua sociedade. Acontece que o sistema inglês difere do sistema métrico que passou a ser o mais usado em todo o mundo. Em 1959, a Jarda foi dividida em função do metro, valendo 0,91440 m. As divisões da Jarda passaram a ter valores expressos no sistema métrico são: 1 YD (uma jarda) = 914,40 mm 1 FT ( um pé) = 304,8 mm 1 INCH (uma polegada) = 25,4 mm 1 Toesa 1829 mm 1 Palmo 220 mm 1 Côvado 660 mm 1 Milha náutica = 1.852.000 mm Nota: Relação entre as unidades. 1 YD (uma jarda) = 3 pés 1 FT (um pé) = 12 polegadas 1 INCH (uma polegada) = 25,4 mm 10 1.2 Padrões do metro no BRASIL Em 1826, foram feitas 32 barras-padrão na França. Em 1889, determinou-se que a barra de n° 6 seria o metro dos arquivos e a de n° 26 foi destinada ao BRASIL. Este metro-padrão encontra-se no IPT (Instituto de Pesquisa Tecnológicas). O Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) foi fundado em 1899 como laboratório de resistência dos materiais da Escola Politécnica da USP. Localiza-se na cidade de São Paulo, e possui mais de 100 anos de atuação nas áreas de pesquisa, educação e tecnologia. É uma das maiores instituições de pesquisa científica e de desenvolvimento tecnológico do país. Instituto de Pesquisas Tecnológicas 1.3 Sistema métrico decimal http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:IPT.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/1899 http://pt.wikipedia.org/wiki/Escola_Polit%C3%A9cnica_da_USP http://pt.wikipedia.org/wiki/Cidade http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A3o_Paulo_(cidade) http://pt.wikipedia.org/wiki/Pesquisa http://pt.wikipedia.org/wiki/Educa%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Tecnologia 11 Em 1789, numa tentativa de resolver esse problema, o Governo Republicano Francês pediu à Academia de Ciência da França que criasse um sistema de medidas baseado numa "constante natural", ou seja, não arbitrária. Assim foi criado o Sistema Métrico Decimal, constituído inicialmente de três unidades básicas: O Metro, que deu nome ao sistema, o Litro e o Quilograma (posteriormente, esse sistema seria substituído pelo Sistema Internacional de Unidades - SI). O Metro Dentro do Sistema Métrico Decimal, a unidade de medir a grandeza comprimento foi denominada metro e definida como "a décima milionésima parte da quarta parte do meridiano terrestre" (dividiu-se o comprimento do meridiano por 10.000.000). Para materializar o metro, construiu-se uma barra de platina de secção retangular, com 25,3mm de espessura e com 1m de comprimento de lado a lado. Essa medida materializada, adotada desde 1799, por não ser mais utilizada como padrão é conhecido como o "metro do arquivo". O Litro A unidade de medir a grandeza volume, no Sistema Métrico Decimal, foi chamada de litro e definida como "o volume de um decímetro cúbico". O litro permanece como uma das unidades em uso com o SI. O Quilograma Definido para medir a grandeza massa, o quilograma passou a ser a "massa de um decímetro cúbico de água na temperatura de maior massa específica, ou seja, a 4,44ºC". Para materializá-lo foi construído um cilindro de platina iridiada, com diâmetro e altura iguais a 39 milímetros. Muitos outros países adotaram o sistema métrico, inclusive o Brasil, aderindo à Convenção do Metro. Entretanto, apesar das qualidades inegáveis do Sistema Métrico Decimal - simplicidade, coerência e harmonia - não foi possível torná-lo universal. Além http://www.ipem.sp.gov.br/5un/princ_un.asp?vpro=usi http://www.ipem.sp.gov.br/1ip/BIPM.htm 12 disso, o desenvolvimento científico e tecnológico passou a exigir medições cada vez mais precisas e diversificadas. Em 1960, portanto, o Sistema Métrico Decimal foi substituído pelo Sistema Internacional de Unidades – SI, mais complexo e solicitado. 1.4 Sistema internacional de unidades - SI O Sistema Internacional de Unidades - SI foi sancionado em 1960 pela Conferência Geral de Pesos e Medidas e constitui a expressão moderna e atualizada do antigo Sistema Métrico Decimal, ampliado de modo a abranger os diversos tipos de grandezas físicas. O Sistema Internacional de Unidades - SI compreendendo não somente as medições que ordinariamente interessam ao comércio e à indústria (domínio da metrologia legal), mas estendendo-se completamente a tudo o que diz respeito à ciência da medição. O Brasil adotou o Sistema Internacional de Unidades - SI em 1962. A Resolução nº12 de 1988 do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - CONMETRO, ratificou a adoção do SI no País e tornou seu uso obrigatório em todo o território nacional. http://www.ipem.sp.gov.br/5un/ http://www.ipem.sp.gov.br/5un/ http://www.ipem.sp.gov.br/5un/ 13 1.5 Múltiplos e Submúltiplos do metro A tabela abaixo é baseada no Sistema Internacional de Medidas - SI NOME SÍMBOLO Fator pelo qual a unidade é multiplicada M Ú L T IP L O S Exametro Em 1018 = 1 000 000 000 000 000 000 m Peptametro Pm 1015 = 1 000 000 000 000 000 m Terametro Tm 1012 = 1 000 000 000 000 m Gigametro Gm 109 = 1 000 000 000 m Megametro Mm 106 = 1 000 000 m Quilômetro km 103 = 1 000 m Hectômetro Hm 102 = 100 m Decâmetro Dam 101 = 10 m Metro M 1 = 1 m S U B M Ú L T IP L O Decímetro dm 10 -1 = 0,1 m Centímetro cm 10 -2 = 0,01 m Milímetro mm 10 -3 = 0,001 m Micrometro µm 10 -6 = 0,000 001 m Nanômetro nm 10 -9 = 0,000 000 001 m Picometro pm 10 -12 = 0,000 000 000 001 m Fentometro fm 10 -15 = 0,000 000 000 000 001 m Attometro am 10 -18 = 0,000 000 000 000 000 001 m 14 2. O que é metrologia? A Metrologia é a ciência das medições, abrangendo todos os aspectos teóricos e práticos que asseguram a precisão exigida no processo produtivo, procurando garantir a qualidade de produtos e serviços através da calibração de instrumentos e da realização de ensaios, sendo a base fundamental para a competitividade das empresas. 2.1 Importância da metrologia para as empresas Para nossas medições terem sentido, elas têm que concordar com as medições de outros homens, senão poderemos chegar uma hora atrasada à reunião e dizer que estamos no horário. Este acordo universal das unidades de medida é um dos pontos mais importantes da metrologia. Para que isso aconteça, existe toda uma estrutura metrológica nacional e internacional que garante que os padrões são mantidos e aplicados no nosso dia-a-dia. A padronização de unidades de medida é um dos fatores comerciais mais importantes para as empresas. Imagine se cada fabricante de sapato resolvesse fabricá-los com unidades diferentes ou se cada um deles não tivessesuas medidas relacionadas a um mesmo padrão? Se não houvesse padronização, como poderíamos comprar um 1 kg (um quilograma) de carne em dois açougues diferentes? Numa empresa pode acontecer que um determinado produto seja produzido na fábrica com base em medições efetuadas por um instrumento-1 e o mesmo produto seja verificado no departamento de controle de qualidade, ou pelo cliente, por meio de medições com um instrumento-2. Imaginemos que os resultados sejam divergentes: qual dos dois está correto? É natural que cada parte defenda o seu resultado, mas, também é possível que nenhuma delas possa assegurar que o seu resultado é o correto. Esta situação, além do aspecto econômico que poderá levar à rejeição do produto, poderá ainda conduzir ao confronto cliente x fornecedor, refletindo-se em um desgaste neste relacionamento e podendo repercutir na sua participação no mercado. O problema da padronização das medidas é bastante visível em nossas medições domésticas, o que nos leva, consequentemente, a obter resultados bastante diferentes. 15 Basta lembrar-se de casos rotineiros, como, por exemplo, durante: Á lavagem de roupas: Qual a quantidade correta de sabão, água e roupa suja? O preparo da comida: Quanto é sal, açúcar e pimenta a gosto? Colher de sopa de manteiga, porém, toda a colher de sopa tem o mesmo tamanho? Problemas idênticos possuem as empresas domésticas e as empresas chamadas de “fundo de quintal”. Dificilmente conseguirão uma produção de qualidade uniforme, uma vez que não possuem um sistema padronizado de medições confiáveis. “A busca da Metrologia como um diferenciador tecnológico e comercial para as empresas é, na verdade, uma questão de sobrevivência. No mundo competitivo em que estamos não há mais espaço para medições sem qualidade, e as empresas deverão investir recursos (humanos, materiais e financeiros) para incorporar e harmonizar as funções básicas da competitividade: Normalização, Metrologia e avaliação de conformidade”. 2.2 O que é calibração? 16 Calibração é o conjunto de operações que estabelece a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. Atualmente, a temperatura de referência para calibração é de 20°C. É nessa temperatura que o metro, utilizado em laboratório de metrologia, tem o mesmo comprimento do padrão que se encontra na França, na temperatura de zero grau Celsius. 2.3 Porque calibrar? A calibração dos equipamentos de medição é função importante para a qualidade no processo produtivo e deve ser uma atividade normal de produção. Proporciona uma série de vantagens tais como: Reduz a variação das especificações técnicas dos produtos; Previne defeitos; Atender requisitos das normas de qualidade. Blocos padrões utilizados na calibração Jogo de blocos padrão em cerâmica Jogo de blocos padrão em aço 17 Calibração de micrômetro Calibração de paquímetro 18 2.4 O que é selo de calibração? São selos utilizados para identificar se o instrumento está apto ou não para atuar no controle dos produtos fabricados. Tipos de Selos Calibração periódica: São selos que indicam que o equipamento precisa ser calibrado uma ou mais vezes ao ano. A WEG adotou para os equipamentos que necessitam de calibração periódica, selos com quatro cores diferentes, os quais são usados uma cor por ano. Essas cores têm como objetivo alertar aos usuários que utilizam os instrumentos a importância de verificar se o instrumento está calibrado e dentro do prazo de validade de acordo com o ano e o mês identificado no selo. Verde Azul Amarelo Vermelho Laranja Vermelho Selo de OK (Não necessita de calibração periódica): São utilizados em equipamentos que são calibrados apenas quando novos, pois, não sofrem alteração ao longo da sua vida útil e não comprometem na aplicação dimensional do produto. 19 Validade 12 11 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 03 Código21520 Todos os equipamentos de medição utilizados na fábrica deverão ter obrigatoriamente um destes selos. Validade da calibração do Equipamento Quando o equipamento está sem o selo, não sabemos se os valores indicados estão corretos, o que pode produzir um produto ou componente errado. 20 2.5 O que é medição? Medição é o conjunto de operações que tem por objetivo determinar um valor de uma grandeza utilizando o instrumento mais adequado. As operações podem ser feitas automaticamente. A medição pode ser DIRETA ou INDIRETA. Medição DIRETA: É feita utilizando instrumentos como: Paquímetro, Micrômetro, Trena, Escala, Traçadores de altura, que são instrumentos que fornecem os valores de medição. Medição INDIRETA: É feita utilizando instrumentos como: Relógios Comparadores, Relógios Apalpadores adaptados a um dispositivo, Calibradores de Boca passa não passa (PNP), Calibradores Tampão passa não passa (PNP), que são instrumentos que compara as dimensões de um padrão estabelecido com as dimensões do produto. 2.6 Principais fontes de erro de medição Variação de Temperatura A temperatura de referência é de 20°C para todos os países industrializados (normas Mercosul NM-ISO 1:96 e do Brasil NBR 06165 da ABNT). Se a temperatura muda, a peça se expande ou contrai, afetando o resultado da medição. A deformação da peça por efeito de aumento de temperatura é bastante comum nos processos de usinagem com retirada de cavacos, o que implica um aumento do volume. Quando não é possível trabalhar com a temperatura controlada a 20°C podem ser feitos cálculos para compensar o erro e para tanto é necessário conhecer o coeficiente de expansão térmica do material. A tabela abaixo trás o coeficiente de dilatação linear de alguns materiais: 21 MATERIAIS Coeficiente de dilatação linear () em 1ºC Aço 0,000012 Alumínio 0,000024 Baquelite 0,000029 Bronze 0,000018 Chumbo 0,000029 Cobre 0,000017 Estanho 0,000026 Ferro Fundido 0,000011 Latão 0,000019 Níquel 0,000013 Ouro 0,000013 Platina 0,000009 Prata 0,000020 Vidro 0,000009 Zinco 0,000017 O comprimento de uma peça varia de acordo com a seguinte fórmula: Onde: L Variação do comprimento (mm) L = Comprimento original da peça (mm) = Coeficiente de expansão térmica do material (m) t Variação da temperatura (°C) )(.. mmtLL 22 Nota: Como regra empírica se aceita que um corpo de aço de 100 mm de comprimento, ao aumentar sua temperatura em 1°C, se ditala (0,0012mm). Exemplo: Calcular o incremento de medida de uma peça de aço que se encontra a uma temperatura de 25°C, sendo que a 20°C sua medida é de100mm. 2025t 5t tLL .. 5.000012,0.100L )(006,0 mmL IncialaTemperaturfinalaTemperaturt 23 Uma maneira prática de compensar o efeito da temperatura em processos de usinagem seriada consiste em medir uma peça com a temperatura que tem ao sair da máquina utilizando o instrumento do operador, para depois tomar a segunda medida com a mesma peça a 20°C no laboratório usando um instrumento também a 20°C. A diferença das medidas é o valor a ser utilizado para compensar a medida da peça ao sair da máquina (desde que a temperatura das peças seja constante). Nota: O equipamento e a peça devem estabilizar a uma mesma temperatura por um determinado tempo (de acordo comas suas dimensões). Força de Medição Normalmente, os processos simples de medida envolvem o contato entre o instrumento e a peça, sendo que a força que promove este contato deve ser tal que não deforme a peça ou o instrumento. Como exemplo, pode-se citar o paquímetro que não possuem controle de força e dependem da habilidade do operador para não introduzir na leitura, a influência da deformação. 24 Forma da Peça Imperfeições na superfície, retitude, cilindricidade e planeza exigem um posicionamento correto do instrumento de medição. No caso de peças cilíndricas, por exemplo, deve-se efetuar mais de uma medição do diâmetro de uma seção, para verificar se é circular ou não e medir mais seções diferentes para verificar se a peça é cilíndrica ou cônica. Forma de contato Deve-se sempre buscar um contato entre a peça e o instrumento que gere uma linha ou um ponto. Assim, por exemplo, em uma peça cilíndrica deve-se usar um contato esférico para ter-se um ponto de contato, ou ainda, uma régua tipo fio para ter-se uma linha de contato (no caso de verificação de retitude). Folgas provocadas por desgaste em qualquer parte do instrumento poderão acarretar erros de consideração. Um programa de calibração periódica será a garantia de uma medição confiável. Habilidade do Operador 25 A falta de prática ou desconhecimento do sistema de medição pode ser uma fonte importante de erros. O operador tem o papel mais importante. De sua habilidade depende a confiabilidade da medida obtida. Ele deve conhecer o instrumento e saber adaptá-lo a circunstância de medição. Recomenda-se efetuar práticas de medição utilizando peças precisas com valores conhecidos (por exemplo, blocos padrão, pinos calibrados, anéis padrão, etc.) e medi-los repetidas vezes com diversos instrumentos. Erro de Paralaxe 26 Erro ocasionado posicionamento do operador no momento de interpretar a leitura do equipamento. Quando os traços de uma escala principal e os traços da escala do nônio, estiverem em planos diferentes, dependendo da direção de observação, podem-se obter valores de leitura diferentes, que implicaram em erros dimensionais. O que é rastreabilidade? Rastreabilidade é a propriedade do resultado de uma medição ou do valor de um padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrão nacional ou internacional, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. O conceito é, geralmente, expresso pelo objetivo rastreável. O que é repetitividade? Repetitividade é a condição de um instrumento de medição em fornecer indicações muito próximas, em repetidas aplicações na mesma peça, sob as mesmas condições de medição. Estas condições incluem: Redução ao mínimo das variações devido ao observador; Mesmo procedimento de medição; Mesmo equipamento de medição, utilizado nas mesmas condições; Mesmo local de medição; Repetições em um curto período de tempo; 2.7 Aspectos a ser observado antes de medir 27 Para atender a grande variedade de requerimentos de medição a indústria, em especial da mecânica de precisão, foram desenvolvidos diversos tipos de instrumentos. As variáveis de cada tipo têm relação principalmente com o tipo de medição a ser realizada. Para selecionar um equipamento mais adequadamente para atender plenamente a necessidade de medição devem ser levados em conta alguns aspectos: Sistema de medição – Sistema inglês ou Sistema métrico decimal; Divisão de escala ou resolução do equipamento deve ser de 3 a 10 vezes menor do que a tolerância do processo. Capacidade de medição, etc. 3. Régua graduada 28 A régua graduada é um instrumento utilizado para efetuar medidas lineares. A régua apresenta-se, normalmente, em forma de lâminas 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 nas medições com “erro admissível” superior a 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 3000mm. As mais usadas nas oficinas são as de 150mm (6”) e 300mm (12”). 3.1 Tipos de uso Régua de encosto interno É utilizada para medições que apresentam faces internas como referência. 1” 32 29 Régua sem encosto Nesse caso, devemos subtrair do resultado o valor do ponto de referência. Régua com encosto Esse tipo de régua é utilizado para medições a partir de uma face externa, a qual é utilizada como encosto. 30 3.2 Aplicação As escalas são utilizadas para efetuar medições em vários processos como: Medição do comprimento de prensagem do eixo no rotor Medição do comprimento dos cabos de ligação 31 3.3 Leitura no sistema métrico A escala na qual iremos estudar está gravada em centímetros, onde cada centímetro encontra-se dividido em 10 partes iguais e que cada parte equivale a 1mm. Assim, a leitura pode ser feita em milímetro. A ilustração a seguir mostra, de forma ampliada como se faz isso. Exemplo de régua graduada em milímetro Exemplo de régua graduada em milímetro e em polegada 32 3.4 Leitura no sistema inglês Nesse sistema, a polegada divide-se em , , , , , e partes iguais. As escalas de precisão chegam a apresentar 64 divisões por polegadas. Exemplo 1: A primeira polegada foi dividida em 16 partes e da segunda em diante foi dividida em 8 partes. Exemplo 2: Da primeira até a terceira polegada foi dividida em 32 partes. A quarta polegada foi dividida em 64 partes e da quinta em diante a polegada foi dividida em 16 partes. Exemplo 1: Régua graduada em polegada Exemplo 2: Régua graduada em polegada e em milímetro 1” 8 1” 2 1” 4 1” 16 1” 32 1” 64 1” 128 33 3.5 Como converter polegada em mm Para converter polegada para mm devemos lembrar que uma polegada equivale a 25,4mm. Abaixo exemplos de como converter polegada para mm. Ex 2: 3” Ex 3: 1” 8 8 3” = 3 X 25,4 = 76,2 = 9,525mm 1” = 1 X 25,4 = 25,4 = 3,175mm 8 8 1 8 8 8 1 8 Ex 1: 3” 3 x 25,4 = 76,2mm Ex 4: 2 5” 8 2 5 = 8 x 2 + 5 = 21 x 25,4 = 533,4 = 66,675mm 8 8 8 1 8 Ex 5: 3 7” 32 3 7 = 32 x 3 + 7 = 103 x 25,4 = 2.616,2 = 81,756mm 32 32 32 1 32 34 Converter mm em polegada (número decimal) Para converter mm em polegada decimal, devemos lembrar que uma polegada equivale a 25,4mm. Na conversão de polegada para mm aplicamos o processo de multiplicação. Para converter mm em polegada devemos aplicar o processo inverso da multiplicação que é a divisão. Pois bem, dividir por 25,4 mm é o mesmo que multiplicar por 1 , de acordo?25,4 Como 1 = 0,03937” 25,4 Podemos escrever a primeira regra prática: Para transformar milímetro em polegada representado por números decimais, multiplica os milímetros por 0,03937, obtendo o resultado em polegada decimal. Ex.: Transformar mm em polegadas representado por número decimal. a) 5mm x 0,03937” = 0,19685” b) 11,5mm x 0,03937” = 0,452755” c) 20mm x 0,03937” = 0,7874” d) 30,5mm x 0,03937” = 1,200785” e) 115,5mm x 0,03937” = 4,547235” 35 Converter mm em fração ordinária de polegada Para converter mm em polegada fracionária para mm devemos lembrar que uma polegada pode ser dividida em: 1” , 1” , 1” , 1” , 1” , 1” e 1” 2 4 8 16 32 64 128 Na conversão de mm para polegada fracionaria aplicamos o processo de multiplicação, utilizando o fator de maior divisão da polegada fracionaria que são 128. Você agora irá multiplicar por: 1 x 128 = 128 = 5,04 25,4 1 25,4 Podemos escrever a segunda regra prática: Para transformar milímetros em polegadas representado por fração ordinária, multiplica os milímetros por 5,04 (numerador) colocando o resultado sobre o denominador 128. Ex.: Transformar mm em polegadas fracionaria. a) 10mm = 10 x 5,04 = 50,4” 128 128 b) 19,5mm = 19,5 x 5,04 = 98,28” 128 128 c) 50,8mm = 50,8 x 5,04 = 256,032” 128 128 d) 127mm = 127 x 5,04 = 640,08” 128 128 36 Converter uma fração de polegada para mm e retornar para fração original Para resolver este exemplo aplicaremos os conhecimentos adquiridos. Transformando 3” de polegada em mm: 4 Ex.: 3” = 3 x 25,4 = 76,2 = 19,05mm 4 4 1 4 Transformando 19,05 mm em polegada fracionaria: 19,05mm = 19,05 x 5,04 = 96,012” 128 128 Para voltar fração inicial 3” , aplicaremos o processo de simplificação de fração com o critério de arredondamento até três ordens decimais. 4 Vamos utilizar a fração equivalente a 19,05mm: 96,012” ÷2 = 48,006” ÷2 = 24,003” ÷2 = 12,001” ÷2 = 6,000” 128 ÷2 64 ÷2 32 ÷2 16 ÷2 8 6,000” ÷2 = 3” 8 ÷2 4 37 4. Trena Trata-se de um instrumento de medição constituído por fita de aço, fibra ou tecido, graduada em uma ou em ambas as faces, no sistema métrico e/ou no sistema inglês, ao longo de seu comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada a um estojo ou suporte dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de modo manual ou automático. Tal mecanismo, por sua vez, pode ou não ser dotado de trava. Engate Trava As trenas de bolso são de aço fosfatizado ou esmaltado e apresentam largura de 12,7 mm e comprimentos entre 2m e 5m. As trenas apresentam, na extremidade livre, uma pequena chapa metálica dobrada em um ângulo de 90°. Essa chapa é chamada de encosto de referência ou gancho de zero absoluto. Encosto de referência 38 O objetivo de esta chapa ser móvel é para compensar a dimensão em medição linear utilizando-a como encosto. A trena na qual iremos estudar está gravada em centímetros, onde cada centímetro encontra-se dividido em 10 partes iguais e que cada parte equivale a 1mm. Assim, a leitura pode ser feita em milímetro. A trena também nos permite fazermos medições em polegada. A trena foi dividida em: Da 1” a 12” (polegadas) as divisões são de: Da 13” a 120” (polegadas) as divisões são de: 1” 32 1” 16 1 cm 1 mm Gravação em cm 1” 32 Gravação em polegada ( IN ou INCH ) Gravação em “ft” ( 1 ft = 304,8 mm ) 1” 39 4.1 Aplicação As trenas são utilizadas para efetuar medições em vários processos como: Comprimento dos cabos de ligação Abertura do modelo da bobinadeira 40 Comprimento poliéster perfilado Altura da cabeça de bobina 41 Comprimento total da bobina Base para transporte de motor 42 5. Paquímetro O paquímetro é um instrumento muito usado para as medições de dimensões externas, internas, profundidade e ressaltos e por isso é conhecido como paquímetro quadrimencional. 5.1 Tipos de equipamentos Paquímetro universal analógico (quadrimencional) Paquímetro universal digital (quadrimencional) 43 Os paquímetros são utilizados para efetuar medições em vários processos como: Medição do diâmetro externo da cabeça de bobina Medição da altura da cabeça de bobina Medição do diâmetro interno da cabeça de bobina Medição do diâmetro interno do estator 44 Medição do comprimento do pacote do estator Medição do comprimento da polia Medição da largura do canal de chaveta Medição da simetria do canal de chaveta 45 Medição de ressalto no eixo. Medição do diâmetro externo no eixo Medição do comprimento do pacote do rotor Medição do diâmetro externo do rotor 46 Medição do comprimento da ponta polia Medição da largura da chaveta Paquímetro analógico com bicos longos Medição do diâmetro interno 47 Medição da altura do flange utilizando paquímetro de profundidade Paquímetro analógico especial para medição de profundidade Paquímetro digital especial para medição de profundidade 48 5.2 Cuidados que se deve ter na medição Posicionamento dos bicos Paquímetro analógico especial para medição interna e externa Medição entre as furações dos pés da carcaça 49 Posicione corretamente os bicos de medição externa sempre que possível no centro, isso evitará desgaste prematuro das pontas onde a área de contato é menor. Verifique também o perfeito apoio das faces de medição, isso evitará erros de medição. Forma correta Forma incorreta (somente em condições especiais) Posicionamento das orelhas Posicione corretamente as faces de medição interna (orelhas). Procure posicionar o máximo possível para dentro do furo, rasgo ou canal, mantendo o paquímetro sempre paralelo à peça que está sendo medida. Forma correta Forma incorreta Forma incorreta Posicionamento da vareta 50 Posicione corretamente a vareta de medição de profundidade. Antes de fazer a leitura, verifique se o paquímetro está apoiado perpendicularmente na referencia a ser medida. A não observação poderá acarretar erros de medição. Forma correta Forma incorreta Posicionamento das faces de medição de ressaltos Posicione corretamente as faces de medição de ressaltos. Apoie primeiramente a face da escala e depois encoste a face do cursor. Faça a leitura no sentido das faces encostados. Sempre que possível utilizeeste recurso no lugar da vareta. As faces permitem um melhor apoio na medição. A não observação poderá acarretar erros de medição. Forma correta Forma incorreta Erro de paralaxe 51 Quando os traços de uma escala principal e os traços da escala do nônio, estiverem em planos diferentes, dependendo da direção de observação, podem-se obter valores de leitura diferentes, que implicaram em erros dimensionais. Posição incorreta do equipamento para leitura Posicionamento correto do equipamento para leitura Assim, como regra geral, a observação da leitura de um instrumento deve ser feita sempre no melhor posicionamento perpendicular da vista do observador. 5.3 Cuidados que se deve ter com os instrumentos Para utilizar os instrumentos devemos: 52 Verificar se o equipamento tem selo de calibração periódica. Não deixe o instrumento na beira da mesa ou em lugares onde por descuido possa ser derrubado. Isso poderá danificá-lo seriamente; Limpe cuidadosamente as partes móveis, eliminando poeira e sujeiras com um pano macio. A presença de partículas causa desgaste prematuro do equipamento; Selo 53 Armazenar o equipamento em local adequado, se possível dentro de estojos, arquivos e nunca guarde junto com outras ferramentas; Armazenamento paquímetro analógico e digital Sempre que guardar o equipamento deixe as faces de medição afastadas; Faces de medição afastadas 54 5.4 Nomenclatura Instrumento finamente acabadas, com as superfícies planas e polidas. Compõem-se basicamente de uma régua graduada sobre a qual corre o cursor. O cursor é ajustado à régua, de modo que permita a sua livre movimentação com um mínimo de folga. Geralmente é construído em aço inoxidável. A escala é graduada em milímetros ou polegadas, podendo a polegada ser fracionária ou milesimal. O cursor é provido de uma escala, chamada nônio ou vernier, que se desloca em frente às escalas da régua e indica o valor da dimensão tomada. Medição externa utilizando os bicos Medição interna utilizando as orelhas Medição de profundidade utilizando a vareta Medição de ressaltos utilizando as faces de medição 55 5.5 O que é resolução? Resolução é o valor mínimo que o instrumento pode nos oferecer em frações da unidade, sem interpolações. Nos sistemas de medição de indicação digital, a resolução corresponde ao incremento digital. A resolução de um instrumento está definida pelo resultado obtido ao dividir o valor do menor traço gravado na escala principal pelo número de traços do nônio. Assim temos: Se o valor do menor traço da escala é 1mm e o nônio está composto por 20 traços, à leitura desse paquímetro será: Leitura = 1 = 0,05mm 20 Este valor corresponde ao primeiro traço do nônio depois do “zero”, assim, o segundo traço vale 0,10mm, o terceiro vale 0,15mm e assim por diante até o último que vale 1mm. Escala Nônio 56 O valor do menor traço da escala é 1mm e o nônio está composto por 50 traços, à leitura desse paquímetro será: Leitura = 1 = 0,02mm Escala 50 Nônio Este valor corresponde ao primeiro traço do nônio depois do “zero”, assim, o segundo traço vale 0,04mm, o terceiro vale 0,06mm e assim por diante até o último que vale 1mm. 57 5.6 Leitura do paquímetro Sistema de graduação para leitura Os paquímetros são fabricados geralmente com dois sistemas de leitura: MÉTRICO e POLEGADA, porém alguns são fabricados somente em um sistema. A graduação que define o tipo de leitura é feita nas duas partes do instrumento e cada um tem as particularidades que e indicam a seguir: Régua Principal Geralmente os paquímetros têm dupla gravação de traços: Sistema métrico e em Polegada. Gravação em polegada Gravação no sistema métrico 58 No sistema métrico são gravados traços em distância de 1mm, e no sistema polegada estes podem corresponder a 1 polegada dividida em 16 partes ou 40 partes. Cursor Nesta parte são gravados dois conjuntos de traços chamados “NÔNIO”, um para trabalhar com a escala do sistema métrico e outro para a escala do sistema em polegada. Gravação em polegada Gravação no sistema métrico A quantidade de traços gravados em cada conjunto define o valor da leitura em relação ao valor do traço da escala principal. Para o sistema métrico, geralmente, são gravados 20 ou 50 traços e para o sistema polegada geralmente 8 ou 25 traços, que têm valor progressivo da mesma forma que a escala principal. 59 5.7 Resultado de uma medição Uma vez que o paquímetro está corretamente posicionado na peça a ser medida, procede-se a tomar uma parte da leitura na escala principal e o seu complemento no nônio. Leitura em um paquímetro com divisão de escala de 0,05mm. Esta operação é muito simples e se realiza da seguinte maneira: 1° PASSO Tomando como referência o primeiro traço do nônio (traço “zero”) conte todos os traços da escala principal que ficam à direita até coincidir com o traço zero da escala do nônio. Valor encontrado na escala principal = 4,00mm 60 2° PASSO Verifique qual dos traços do nônio coincide com outro da escala principal. Sempre haverá um que fica mais bem alinhado que os restantes. Valor encontrado no nônio = 0,90mm 3° PASSO Some os valores obtidos na escala principal e o nônio. Este será o resultado da medição. Resultado da medição = Valor da escala principal + Valor do nônio Resultado da medição = 4,00 + 0,90 4,00 + 0,90 Resultado da medição = 4,90mm 61 Leitura em um paquímetro com divisão de escala de 0,02mm. Esta operação é muito simples e se realiza da seguinte maneira: 1° PASSO Tomando como referência o primeiro traço do nônio (traço “zero”) conte todos os traços da escala principal que ficam à direita até coincidir com o traço zero da escala do nônio. Valor encontrado na escala principal = 12,00mm 62 2° PASSO Verifique qual dos traços do nônio coincide com outro da escala principal. Sempre haverá um que fica mais bem alinhado que os restantes. Valor encontrado no nônio = 0,76mm 3° PASSO Some os valores obtidos na escala principal e o nônio. Este será o resultado da medição. Resultado da medição = Valor da escala principal + Valor do nônio Resultado da medição = 12,00 + 0,76 12,00 + 00,76 Resultado da medição = 12,76mm 6. Micrômetro 63 O micrômetro é um instrumento usado para medição de dimensões externas, internas e profundidade. 6.1 Tipos de equipamentos Micrômetro analógico utilizado para medição externa Micrômetro digital utilizado para medição externa 64 Micrômetro analógico com pontas intercambiáveis Micrômetro digital com pontas intercambiáveis 65 Micrômetro digital utilizado para medição externaMicrômetro tubular digital para medição interna 66 Micrômetro para medição de profundidade 67 Micrômetro analógico para medição de roscas. Zerramento do instrumento Medição da profundidade do diâmetro interno 68 Micrômetro analógico para medição de roscas. Micrômetro analógico acoplado um relógio comparador para medição de dimensões externa num processo seriado. 69 Micrômetro analógico de arco profundo utilizado para medição de dimensões externa como, por exemplo, chapas. Micrômetro analógico e digital com disco utilizado para medição de papel, borracha, dentes de engrenagens. 70 Imicro analógico para medições de diâmetros interno. 71 Imicro digital para medições de diâmetro interno. 6.2 Aplicação Os micrômetros são utilizados para efetuar medições em vários processos como: 72 Diâmetro externo em eixos 73 Diâmetro externo do rotor Diâmetro externo do encaixe da carcaça 74 Diâmetro interno em eixo com imicro analógico Diâmetro interno em eixo com imicro digital 75 Diâmetro externo do fio de cobre Espessura do poliéster 76 Diâmetro interno utilizando micrômetro tubular 77 6.3 Cuidados que se deve ter na medição Posicionamento do batente e do fuso Posicione corretamente o batente e o fuso no centro da peça, isso evitará erros de medição. Batente Fuso 78 Erro de paralaxe Quando os traços do tambor ou da bainha estiverem em planos diferentes, dependendo da direção de observação, podem-se obter valores de leitura que implicaram em erros dimensionais. Posicionamento incorreto do equipamento para leitura Posicionamento correto do equipamento para leitura Assim, como regra geral, a observação da leitura de um instrumento deve ser feita sempre no melhor posicionamento perpendicular da vista do observador. 79 Para que possamos utilizá-los os instrumentos devemos verificar os cuidados que devemos ter antes, durante e após o uso dos equipamentos. Verificar se o equipamento tem selo e código para calibração periódica. Fazer a verificação do equipamento antes de usá-lo através do padrão; Micrômetro analógico Micrômetro digital Selos Padrão de comparação 80 Não deixe o instrumento na beira da mesa ou em lugares onde por descuido possa ser derrubado. Isso poderá danificá-lo seriamente; Limpe cuidadosamente as partes móveis, eliminando poeira e sujeiras com um pano macio. A presença de partículas causa desgaste prematuro do equipamento; Armazenar o equipamento em local adequado, se possível dentro de estojos, arquivos e nunca guarde junto com outras ferramentas; Armazenamento de micrômetros analógicos externo 81 Armazenamento de micrômetros analógicos externo Armazenamento de micrômetros analógicos interno 82 Armazenar com as faces de medição afastadas O posicionamento das faces de medição do equipamento é de estrema importância, pois se não for adequada causará erro de paralaxe, provocando um dimensionamento não conforme no produto; Posicionamento das faces de medição no centro da peça 83 Medindo com o Micrômetro Para efetuarmos as medições, alguns aspectos devem ser observados como: Selecione o micrômetro mais adequado para cada medição; Para medições de alta precisão, fazer compensação térmica; 84 Manter limpo as faces de medição; Não medir com o tambor; Utilizar a catraca; 6.4 Nomenclatura 85 Devido a sua forma construtiva, este instrumento permite leituras da ordem de 0,01mm e de 0,001mm nos equipamentos que incorporam um nônio na bainha. Uma característica importante dos micrômetros é a incorporação de um dispositivo que assegura uma pressão de medição constante, chamado catraca ou ficção, dependendo do seu mecanismo. Os modelos para medição de furos permitem leituras diretas de até 5mm. ARCO - É constituído de aço especial e tratado termicamente, a fim de se eliminarem as tensões, e munido de protetor térmico, para evitar a dilatação pelo calor das mãos. FUSO - É construído de aço de alto teor de liga, temperado a uma dureza de 63 HRC. Rosca retificada, garantindo alta precisão no passo. TRAVA - Permite a fixação do fuso. PONTAS DE CONTATO - Apresentam-se rigorosamente planos e paralelos, são de metal duro de alta resistência ao desgaste. TUBO GRADUADO (Bainha) - Onde é gravada a escala, de acordo com a capacidade de medição do instrumento. TAMBOR - Com seu movimento rotativo e por meio de sua escala, permite a complementação das medidas. CATRACA – Tem como finalidade, assegura uma pressão de medição constante. 86 6.5 O que é resolução? Resolução é valor mínimo que o instrumento pode nos oferecer em frações da unidade, sem interpolações. Nos sistemas de medição de indicação digital, a resolução corresponde ao incremento digital. A resolução de um instrumento está definida pelo resultado obtido ao dividir o valor do passo da rosca do fuso pelo número de divisões do tambor para micrômetros centesimais e para micrômetros milesimais é obtida ao dividir o valor de uma divisão do tambor pelas divisões gravadas sobre a linha de referência na bainha. Para micrômetros centesimais temos: Se o valor do passo do fuso for de 0,5mm e o tambor está composto por 50 divisões, a leitura desse micrômetro será: Leitura = 0,5 = 0,01mm 50 Este valor corresponde ao primeiro traço do tambor depois do “zero”, assim, o segundo traço vale 0,02 mm, o terceiro vale 0,03 mm e assim por diante até o último que vale 0,5mm. Passo do Fuso Tambor Linha de Referência 87 Para micrômetros milesimais temos: Se o valor de uma divisão do tambor for de 0,01mm e sobre a linha de referência na bainha está composta por 10 divisões, a leitura desse micrômetro será: Leitura = 0,01 = 0,001mm 10 Este valor corresponde ao primeiro traço gravado na bainha após a linha de referência, assim, o segundo traço vale 0,002mm, o terceiro vale 0,003mm e assim por diante até o último que vale 0,01mm. Passo do Fuso TamborLinha de Referência 88 6.6 Resultado de uma medição Uma vez que o micrômetro está corretamente posicionado na peça a ser medida, procede-se a tomar uma parte da leitura na escala da bainha e o seu complemento no tambor. Leitura em um micrômetro com divisão de escala de 0,01mm. Esta operação é muito simples e se realiza da seguinte maneira: 1° PASSO Tomando como referência o primeiro traço da bainha (traço “zero”) conte todos os traços à direita até coincidir com a face do tambor. Face do tambor Tambor Bainha Valor encontrado na bainha = 5,00mm 2° PASSO 89 Verifique qual dos traços do tambor coincide com traço da linha de referência da bainha. Linha de referência Tambor Valor encontrado no tambor = 0,23mm 3° PASSO Some os valores obtidos na bainha e no tambor. Este será o resultado da medição. Resultado da medição = Bainha + Tambor Resultado da medição = 5,00 + 0,23 5,00 + 0,23 Resultado da medição = 5,23mm 90 Leitura em um micrômetro com divisão de escala de 0,001mm. Esta operação é muito simples e se realiza da seguinte maneira: 1° PASSO Tomando como referência o primeiro traço da bainha (traço “zero”) conte todos os traços à direita até coincidir com a face do tambor. Face do tambor Tambor Bainha Valor encontrado na bainha = 6,500mm 91 2° PASSO Verifique qual dos traços do tambor coincide com traço da linha de referência da bainha. Linha de referência Tambor Valor encontrado no tambor = 0,32mm 92 3° PASSO Verifique qual dos traços da graduação milesimal na bainha coincide com traço do tambor. Um deles irá coincidir com um traço do tambor. Nônio Tambor Valor encontrado no nônio = 0,003mm 4° PASSO Some os valores obtidos na bainha, no tambor e no nônio. Este será o resultado da medição. Resultado da medição = Bainha + Tambor + Nônio Resultado da medição = 6,5 + 0,32 + 0,003 6,500 0,320 + 0,003 Resultado da medição = 6,823mm