Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Metrologia Tolerancias Dimensionais Os desvios geométricos permissíveis para a peça são previamente indicados, aplicando-se tolerâncias geométricas que são os limites dentro dos quais as dimensões e formas geométricas possam variar sem que haja comprometimento do funcionamento e intercambiabilidade das peças. Tais desvios podem ser macrogeométricos, sendo desvios macroscópicos como retilineidade, planeza, dimensões nominais e desvios microgeométricos, sendo desvios superficiais microscópicos como rugosidade e aspereza. TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA Quadro geral das Tolerâncias Geométricas. Introdução : A prática tem demonstrado que as medidas das peças podem variar, dentro de certos limites, para mais ou para menos, sem que isso prejudique a qualidade. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL As partes ou produtos devem ser produzidos de forma a atenderem, certas especificações do processo conhecidas como tolerâncias. O controle de qualidade envolve um conjunto de operações de medição que verifica que as peças e produtos que atendem as tolerâncias sejam comercializados, preservando a qualidade de produtos e o nome da empresa. Tolerância: Variação permissível da dimensão da peça, dada pela diferença entre dimensões máxima e mínima. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL As cotas indicadas no desenho técnico são chamadas de dimensões nominais. Os fatores que interferem no processo de produção e as dimensões: • imperfeições dos instrumentos de medição e das máquinas; •deformações do material; •falhas do operador. Então, procura-se determinar desvios dentro dos quais a peça possa funcionar corretamente. Esses desvios são chamados de afastamentos. To le râ nc ia Ø 20 +0,28 +0,18 Dimensão nominal (D): indicadas nos desenhos técnicos Ø 20 Afastamento superior (As/as): diferença entre a dimensão máxima e a nominal +0,28 Afastamento inferior (Ai/ai): diferença entre a dimensão mínima e a nominal +0,18 Campo de tolerância (IT): valor entre o afastamento superior e o inferior +0,28 –(+0,18) = 0,10 Dimensão efetiva: valor obtido medindo a peça. Dimensão máxima (Dmax): valor máximo admissível para a dimensão efetiva Ø 20 +0,28 = Ø 20,28 Dimensão mínima (Dmin): valor mínimo admissível para a dimensão efetiva Ø 20 +0,18 = Ø 20,18 TOLERÂNCIA DIMENSIONAL Ø 20 +0,28 +0,18 Linha zero (Lz): nos desenhos de peças que se faz necessária a indicação dos limites permissíveis para a dimensão efetiva, indica-se linha zero, que é uma linha tracejada, colocada exatamente na posição correspondente à dimensão nominal. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL Terminologia de Ajustes e Folga Terminología de ajustes Terminologia de Ajustes Terminologia de Ajustes Terminologia de Ajustes Terminologia de Ajustes Furo base (“furo padrão”) • a linha zero constitui o limite inferior da tolerância do furo • os furos H são os elementos básicos deste sistema Eixo base (“eixo padrão”) • a linha zero constitui o limite superior da tolerância do eixo • os eixos h são elementos básicos deste sistema. Terminologia de Ajustes Sistema de tolerâncias e ajustes Norma: Normalizado pela ABNT (NB-86) e NBR ISO 2768-1 de Tolerâncias gerais: (Parte 1: Tolerâncias para dimensões lineares e angulares sem indicação de tolerância individual) Temperatura de referência = 20° C Conjunto de princípios, regras e tabelas que possibilita a escolha racional de tolerâncias e ajustes de modo a tornar mais econômica a produção de peças mecânicas intercambiáveis TOLERÂNCIA DIMENSIONAL TOLERÂNCIA DIMENSIONAL Sistema de tolerâncias Qualidade de trabalho: 18 “graus de tolerância” previstas pela norma IT = ISO Tolerance Qualidade de trabalho IT01 IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT 8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 Eixos Mecânica Mecânica Mecânica GrosseiraFuros Extra-precisa Corrente O posicionamento do campo de tolerância para os diferentes ajustes, pode ser obtido a partir da tabela de sistemas de tolerância ExempIos: 1) O eixo com ajuste 48,qualidade 7, terá uma tolerância de fabricação de 25 µm Tabela 1 A posição do campo de tolerância em relação a dimensão nominal (para mais, para menos, distribuído em relação ao mesmo ou outro) é um problema de ajuste, isto é, diz respeito ao tipo de encaixe que deverá ser assegurado. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL Existem três condições de ajuste: · Com folga: são aqueles que sempre apresentam um jogo efetivo entre os elementos. · Com Interferência: são aqueles que sempre apresentam uma resistência ao acoplamento, caracterizando-se pela dimensão mínima do eixo superior à dimensão máxima do furo. · incertos: entre dois elementos a serem acoplados, poderá existir uma interferência ou folga conforme as dimensões efetivas das peças, as quais devem manter- se entre os limites impostos. O posicionamento do campo de tolerância para os diferentes ajustes, pode ser obtido a partir da seguinte tabela Tabela 2 Valores de afastamentos de referência para eixos (µm). TOLERÂNCIA DIMENSIONAL ExempIos: 1) O eixo com ajuste 48 g7, terá como limites de dimensão: g7 Ver tabela ao lado (-9µm) 48,000 - 0,009 mm=Ømin diâmetro máximo: 47,991 mm Ajuste qualidade 7 requer de 25µm - 0,009-0,025 -0,034 mm, isto é, 48-0,034 diâmetro mínimo: 47,966 mm g=0,009 0,025 2) Eixo com ajuste 48 p7: 48,000 + 0,051 mm + 0,026 mm, isto é, diâmetro mínimo: 48,051 mm diâmetro máximo: 48,026 mm Campos de tolerância: posições em relação à linha zero designada por uma ou duas letras, as maiúsculas para furos e as minúsculas para eixos TOLERÂNCIA DIMENSIONAL TOLERÂNCIA DIMENSIONAL Campos de tolerância: posições em relação à linha zero designada por uma ou duas letras, as maiúsculas para furos e as minúsculas para eixos Metrologia Tolerâncias Geométrica e Rugosidade Na fabricação mecânica, pode ocorrer que as tolerâncias dimensionais sejam insuficientes para determinar a exatidão da peça sem que seja necessário trabalho adicional. Os desvios geométricos podem ser decorrentes de: tensões residuais internas, falta de rigidez do equipamento e/ou dispositivo de usinagem, perda da aresta de corte da ferramenta, forças excessivas decorrentes do processo de fabricação, variação de dureza do material da peça ao longo do plano de usinagem, suportes não adequados para as ferramentas. Tolerância Geométrica Os desvios geométricos devem ser limitados e especificados por tolerâncias dimensionais (tolerâncias geométricas), para que se obtenha a melhor qualidade funcional possível. As tolerâncias geométricas são definidas pela norma: • ABNT NBR 6409 para tolerâncias de forma e de •ABNT 6405 para rugosidade das superfícies. •DIM 7184 e ISO R-1101 também apresentam conceitos relativos a desvios e tolerâncias geométricas. Tolerância Geométrica •Em peças nas quais a exatidão de forma requerida, não seja garantida pelos meios normais de fabricação. •Em peças onde deve haver coincidência bastante aproximada entre as superfícies. As tolerâncias devem ser menores ou iguais às tolerâncias dimensionais. •Em peças onde além do controle dimensional, seja também necessário o controle de forma para garantir a montagem sem interferências. As tolerâncias geométricas não devem ser indicadas a menos que sejam indispensáveis para assegurar a funcionabilidade do conjunto Condições onde devem ser indicadas as tolerâncias de forma e posição Os desvios de forma que afetam as dimensões nominais das peças podem ser ocasionados por diversos fatores, sendo os principais (conhecidos por 6M) listados a seguir: • Material da peça: usinabilidade, conformabilidadeou dureza; • Meio de medição: incerteza de medição, adequação do instrumento ao mensurando; • Máquina-ferramenta: ferramenta de corte, defeitos nas guias, erros de posicionamento; • Mão de obra: erros de interpretação, falta de treinamento; • Meio ambiente: variação de temperatura, limpeza do local de trabalho; • Método: processo de fabricação para obtenção da peça, parâmetros de corte. Causas dos Desvios de Forma A simbologia aplicada aos erros geométricos está representada nesta tabela. a) Retilineidade A linha indicada deve estar compreendida ente duas retas paralelas distanciadas de um valor especificado, medido no plano indicado, e simétrico à linha ideal. No exemplo a linha indicada deve situar-se dentro de um cilindro com diâmetro de 0,08 mm, com a linha de centro coincidente com a linha ideal. No exemplo abaixo as paralelas devem estar distanciadas de 0,05 mm. Tolerância de Forma É a condição pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de tolerância especificada. a) Retilineidade Podemos ver abaixo as variações de retilineidade, onde não foi especificada nenhuma indicação de tolerância geométrica para a peça, embora a mesma esteja dentro das tolerâncias dimensionais especificadas. As tolerâncias de retilineidade são previstas em alinhamentos de canais de chavetas, pinos de guia e em eixos finos e compridos. Tolerância de Forma b) Planicidade ou Planeza A superfície indicada deve estar compreendida entre dois planos paralelos entre si, distantes a uma medida especificada, e simétricos à superfície ideal. Os desvios de planicidade mais comuns são a concavidade e convexidade. As tolerâncias de planicidade mais aceitas são: •Torneamento: 0,01 a 0,03 mm •Fresamento: 0,02 a 0,05 mm •Retificação: 0,005 a 0.01 mm No exemplo abaixo a tolerância especificada é de 0.08 mm. Tolerância de Forma c) Circularidade O contorno indicado deve estar compreendido dentro de uma faixa definida por dois círculos concêntricos distantes no valor da tolerância especificada. As tolerâncias de circularidade são aplicadas, por exemplo, em assentos de mancais de rolamentos, cilindros de motores de combustão interna. Tolerância de Forma No exemplo abaixo a circunferência deve estar compreendida entre dois círculos coplanares separados de 0,1 mm. As tolerâncias de circularidade aceitas na prática são: Torneamento: até 0,01 mm Mandrilamento: 0,01 a 0,015 mm Retificação: 0.005 a 0,015 mm Tolerância de Forma c) Cilindricidade A zona de tolerância está limitada por dois cilindros coaxiais com uma diferença de raios especificada Neste exemplo a superfície assinalada pelo retângulo da tolerância deve estar compreendida entre dois cilindros coaxiais, cuja diferença de raios é 0,2 mm Exemplos de desvio de cilindricidade Tolerância de Forma d) Tolerância de forma de um perfil qualquer O campo de tolerância é limitado por duas linhas envolvendo círculos cujos diâmetros sejam iguais à tolerância especificada e cujos centros estejam situados sobre o perfil geométrico da linha. Esta tolerância é aplicada a cames e curvas especiais. Na figura, em cada seção paralela ao plano de projeção em que se especifica a tolerância, o perfil controlado deve manter-se dentro da zona de tolerância especificada, que está limitada pelas envolventes dos círculos de diâmetro 0,04 mm, cujos centros estão situados sobre um perfil geometricamente perfeito. Tolerância de Forma e) Tolerância de forma de uma superfície qualquer A zona de tolerância está limitada pelas superfícies envolventes de esferas de diâmetro igual à tolerância especificada com seus centros situados sobre uma superfície geometricamente perfeita, com cotas teoricamente exatas. É aplicada a esferas e superfícies especiais de revolução. A superfície controlada mostrada abaixo deve estar compreendida entre as envolventes de esferas de diâmetro 0,2 mm, cujos centros estão situados sobre uma superfície geometricamente perfeita. Tolerância de orientação É o valor da tolerância permitida da variação de um elemento da peça em relação à sua posição teórica, estabelecida no desenho. a) Paralelismo A zona de tolerância está definida por dois planos paralelos entre si e separada por uma distância especificada. No exemplo, a superfície superior do componente deve estar compreendida entre dois planos paralelos entre si e a superfície de referência A, separados 0,1 mm. Tolerância de orientação No exemplo o eixo indicado pelo retângulo de tolerância deve estar compreendido no interior de um cilindro de 0,2 mm, paralelo à superfície de referência A. a) Paralelismo Neste exemplo o eixo indicado pelo retângulo de tolerância deve estar compreendido no interior de um cilindro de diâmetro 0,003 mm, paralelo a uma reta de referência. Tolerância de orientação b) Perpendicularidade É o desvio angular tomando-se como referência o ângulo reto, tendo-se como elemento de referência uma superfície ou uma reta. Na tolerância de perpendicularidade entre uma reta e um plano, a zona de tolerância está limitada por um cilindro, cujo eixo é perpendicular ao plano de referência, quando o valor da tolerância vem precedido pelo símbolo Ø. No exemplo, o eixo do cilindro controlado deve estar compreendido no interior de uma zona de tolerância cilíndrica de diâmetro 0,01 mm, e perpendicular ao plano de tolerância B. Tolerância de orientação Na tolerância de perpendicularidade entre dois planos paralelos, a superfície indicada pelo retângulo de tolerância deve estar compreendida entre dois planos paralelos entre si, separados 0,05 mm e perpendiculares ao plano de referência B. b) Perpendicularidade c) Inclinação Na tolerância de inclinação, a superfície indicada deve situar-se entre duas superfícies, distantes em relação ao valor indicado paralelas entre si, e a um plano inclinado no ângulo indicado em relação a um eixo de referência. Tolerância de orientação No exemplo, o plano inclinado da peça deve estar compreendido entre os planos paralelos entre si, separados de 0,1 mm, e inclinados a 25° em relação ao plano de referência A. Tolerância de Posição A tolerância de posição pode ser definida como o desvio tolerado de um determinado elemento (ponto, reta, plano) em relação a sua posição teórica. a) Posição de um elemento No exemplo, o eixo deve situar-se dentro de uma zona de tolerância cilíndrica de diâmetro 0,05 mm, cujo eixo está em uma posição teórica exata com relação aos planos de referência C e D Tolerância de Posição b) Concentricidade: é a condição segundo a qual os eixos de duas ou mais figuras geométricas, tais como cilindros, cones, etc., são coincidentes. Aplica-se a posição de furos em montagem de carcaças. O eixo do cilindro indicado no retângulo de tolerância, à direita, deve estar compreendido no interior de uma zona cilíndrica de tolerância de diâmetro 0,01 mm, coaxial com o eixo de referência, da esquerda. Tolerância de Posição O eixo do diâmetro central (40 mm), deve situar-se no interior de uma zona cilíndrica de tolerância de diâmetro 0,08 mm, coaxial com o eixo de referência A- B. b) Concentricidade: Tolerância de Posição c) Simetria: É a distância entre dois planos paralelos e simétricos com relação a um plano de referência determinado pelas cotas nominais.Esta tolerância aplica-se a chavetas, estrias, rebaixos e ressaltos de forma prismática. O plano de simetria da ranhura deve estar contido entre dois planos separados 0,025 mm e colocados simetricamente em relação ao plano de simetria que especifica a referência A. São os desvios compostos de forma e posição de superfície de revolução (ovalização, excentricidade, conicidade), quando medidos a partir de um eixo ou superfície de referência. Tolerância de Batimento O exemplo mostra que a tolerância de oscilação radial, não deve ultrapassar mais que 0,1 mm em qualquer plano de medição durante uma volta completa, em torno do eixo de referência A-B. É o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas saliências e reentrâncias que caracterizam uma superfície. Essas irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, a exemplo do rugosímetro. A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos. Rugosidade Tabor (Ref 1) cita W. Pauli: "Deus fez sólidos, mas as superfícies foram feitas pelo Diabo." De facto, as superfícies são extremamente complicada devido à sua topografia e reactividade química e por causa da sua composição e da microestrutura, o que pode ser muito diferentes das do produto sólido.. Acabamento Superficial – Rugosidade A textura ou rugosidade superficial caracteriza-se pelas micro-irregularidades geométricas deixadas na superfície do material trabalhado decorrente do processo de fabricação. A rugosidade superficial pode apresentar-se de diversas maneiras. Em usinagem, ela consiste basicamente de marcas regulares deixadas pelo perfil da ferramenta combinada a outras irregularidades, variáveis em função do processo e do material, como por exemplo, micro vibrações entre a ponta da ferramenta e peça, devido a inclusões duras na matriz do material, vazios inter-moleculares, ou mesmo deformações térmicas. A dimensão dessas irregularidades pode variar entre: 10-10 e 10-5 mm, dependendo da precisão do processo de fabricação e qualidade de acabamento da superfície. Acabamento Superficial – Rugosidade •qualidade de deslizamento; •resistência ao desgaste; •transferência de calor; •qualidade de superfícies de padrões e componentes ópticos; •possibilidade de ajuste do acoplamento forçado; •resistência oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes; •qualidade de aderência que a estrutura oferece às camadas protetoras; •resistência à corrosão e à fadiga; •Vedação; •aparência. Influencia da Rugosidade Rugosidade A rugosidade de uma superfície é basicamente quantificada através de parâmetros relacionados à altura (amplitude) e largura (ou espaçamento) das irregularidades ou uma combinação desses atributos. Os parâmetros normalmente usados são: Ra = rugosidade média (roughness average) Rq = rugosidade média quadrática (rms roughness) Rt = máxima distância pico a vale Sm = média da distância entre as saliências Tp = fração de contato (bearing ratio) Δa = media da inclinação das irregularidades do perfil Superfícies usinados em uma fresa Rugosidade média (Ra) É o parâmetro mais utilizado. Matematicamente é a média aritmética dos valores absolutos das ordenadas de afastamento (y1), dos pontos do perfil de rugosidade em relação à linha média, dentro do percurso de medição (lm). Essa grandeza pode corresponder à altura de um retângulo, cuja área é igual à soma absoluta das áreas delimitadas pelo perfil de rugosidade e pela linha média, tendo por comprimento o percurso de medição (lm). Parâmetros de avaliação da rugosidade A tabela apresenta a relação entre a rugosidade Ra e a qualidade IT (ISO). A norma NBR 8404/1984 de indicação do Estado de Superfícies em Desenhos Técnicos esclarece que a característica principal (o valor) da rugosidade Ra pode ser indicada pelos números da classe de rugosidade correspondente, conforme tabela a seguir. Parâmetros de avaliação da rugosidade Parâmetros de acabamentos superficiais A tabela, classifica os acabamentos superficiais em 12 grupos, e as organiza de acordo com o grau de rugosidade e o processo de usinagem que pode ser usado em sua obtenção. Permite, também, visualizar uma relação aproximada entre a simbologia de triângulos, as classes e os valores de Ra (μm). Parâmetros de acabamentos superficiais Quanto melhor o acabamento superficial exigido para a superfície, maior será o tempo de fabricação necessário. O gráfico abaixo apresenta a relação aproximada entre os tempos de fabricação para os diferentes processos e a rugosidade superficial Ra. Parâmetros de acabamentos superficiais Rugosidade média quadrática (Rq) O valor de Rq também indica a amplitude média das irregularidades da superfície. Entretanto quando comparado com Ra, o valor de Rq é mais sensível a picos e vales, ou seja, as amplitudes maiores, quando elevadas ao quadrado, terão um peso maior no calculo da média das amplitudes. Parâmetros de avaliação da rugosidade Alturas de picos e vales ( Rmáx., RZ e Rp) Em algumas situações, é mais importante obter informações sobre a altura das irregularidades (isto é, pico-a-vale) ao invés de se ter apenas à altura média fornecida por Ra ou Rz. mais comum, Rmáx, corresponde à distância vertical entre os pontos mais baixos e mais altos do perfil dentro do comprimento de medição. O valor Rmáx. pode entretanto ser alterado substancialmente pela presença de um único risco ou partícula de sujeira sobre o comprimento de medição. RZ corresponde à média dos cinco maiores picos (P) e cinco maiores vales (V), ao longo do comprimento de medição, expresso por: Parâmetros de avaliação da rugosidade A passagem de uma escala de rugosidade para outra é um dos problemas com que se defrontam as indústrias que trabalham com especificações e normas de diversos países. De um modo geral, Ra e Rq guardam uma relação aproximadamente constante entre si (Rq ≈ 1,05 Ra). Para Ra e Rmáx., o mesmo não pode ser dito, já que não existe uma relação teórica direta. A partir de resultados experimentais obtidos em processos de usinagem como: retificação, furação, torneamento, alargamento de furos e brochamento, e adotando-se sempre a média aritmética dos valores nas escalas Ra e Rmáx., para cada valor de Ra, foram levantadas as relações listadas na tabela seguinte. Conversão de escalas de rugosidade Ra, RZ e Rmáx. Especificação da rugosidade superficial em projeto A norma brasileira NBR 8404-1984 apresenta simbologias convencionadas para a indicação de rugosidade em projeto. As tabelas abaixo apresentam os símbolos básicos, que são complementados quando necessário com a especificação do parâmetro de rugosidade Ra e outras indicações adicionais. A indicação de estado da superfície em desenhos, usada na norma anterior, está ultrapassada e não deve ser utilizada. A tabela abaixo mostra uma relação entre a simbologia antiga de triângulos e os parâmetros de rugosidade superficial. . Exemplo de desenho com especificação de acabamento superficial Especificação da rugosidade superficial em projeto •a superfície deve ser retificada •a rugosidade Ra deve estar compreendida entre 1,5 e 3,0 µm •os sulcos devem ter orientação paralela à superfície mostrada •o comprimento de controle é 100 mm
Compartilhar