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METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 1 Profª Maria Rita e Profº Auada e Profº Penteado METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 2 METROLOGIA 1 – GENERALIDADES, 1.1 – Introdução O conceito de medir traz em si, uma idéia de comparação e como só se pode comparar “coisas" de uma mesma espécie, podemos definir medição como: "medir é comparar uma dada grandeza com outra de mesma espécie, tomada como unidade”. O homem precisa medir para definir seu espaço, sua atuação. Para isso, temos a metrologia como ferramenta de trabalho. A formação desta palavra é METRO = medir; LOGIA = estudo. 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 de medição, seja ele analógico ou digital, e da realização de ensaios, sendo a base fundamental para a competitividade das empresas. Metrologia também diz respeito ao conhecimento dos pesos e medidas e dos sistemas de unidades de todos os povos, antigos e modernos. 1.2 – Histórico Cerca de 4.000 anos atrás, as unidades de medição estavam baseadas em partes do corpo humano, que eram referências universais, pois ficava fácil chegar 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: 1 polegada = 2,54 cm 1 pé = 30,48 cm 1 jarda = 91,44 cm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 3 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. Em geral, essas unidades eram baseadas nas medidas do corpo do rei, sendo que tais padrões deveriam ser respeitados por todas as pessoas que, naquele reino, fizessem as medições. Embora "soluções metro lógicas" datem de 4800 a. C., período áureo egípcio, do qual a pirâmide de QUEOPS é o maior exemplo, os primeiros padrões de comprimento de que se tem registro são da civilização grega, que definiu o cúbito, 500 a. C.. Esse cúbito - distância do cotovelo até a ponta do indicador - foi subdividido em palmo e dígito, medindo cada um: - Cúbito = 523 mm - Palmo = 229 mm - Dígito = 19 mm 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. Com o domínio romano, o cúbito foi substituído pelo pé que era constituído de 12 polegadas, sendo esta igual ao cumprimento da segunda falange do polegar da mão do homem. A jarda que fora definida no século XII, provavelmente devido ao esporte de arco e flecha popular nessa época, como sendo à distância da ponta do nariz do Rei Henrique I até o polegar, só foi oficializada como unidade de comprimento em 1558 pela Rainha Elizabeth e materializada por uma barra de bronze. Nesta mesma época fixou-se o pé como unidade de comprimento, através de decreto real que versava: “Num certo domingo, ao saírem da igreja, dezesseis homens deverão alinhar-se tocando o pé esquerdo um no outro. A distância assim coberta será denominada vara e um dezesseis avos será o pé. Nos séculos XV e XVI, os padrões mais usados na Inglaterra para medir comprimentos eram a polegada, o pé, a jarda e a milha. Em 1959, a jarda foi definida em função do metro, valendo 0,91440 m. As divisões da jarda (3 pés; cada pé com 12 polegadas) passaram, então, a ter seus valores expressos no sistema métrico: METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 4 1 yd (uma jarda) = 0,91440 m 1 ft (um pé) = 304,8 mm = 30,48 cm = 0,3048 m 1 inch (uma polegada) = 25,4 mm = 2,54 cm = 0,0254 m A jarda, como é hoje conhecida, foi estabelecida em 1878 como sendo a distância entre os terminais de ouro de uma barra de bronze, medida a 62° F (18° C). Nesse período, na Europa Continental, especificamente na França, procurou-se uma forma de definir um padrão de comprimento que não dependesse da estatura da família real. Surge assim 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 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 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. METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 5 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. Assim, em 1889, surgiu a terceira definição: Metro é a distância entre os eixos de dois traços principais marcados na superfície neutra do padrão internacional depositado no B.I.P.M. (Bureau Internacional dês Poids et Mésures), na temperatura de zero grau Celsius e sob uma pressão atmosférica de 760 mmHg e apoiado sobre seus pontos de mínima flexão. Atualmente, a temperatura de referência para calibração é de 20ºC. 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. Ocorreram, ainda, outras modificações. 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: Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante o intervalo de tempo de do segundo. É importante observar que todas essas definições somente estabeleceram com maior exatidão o valor da mesma unidade: o METRO. METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 6 1.3 –Múltiplos e submúltiplos do metro NOME SÍMBOLO FATOR PELO QUAL A UNIDADE É MULTIPLICADA 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 100 = 1m 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 Nanometro 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 A tabela acima é baseada no Sistema Internacional de Medidas (SI). METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 7 1.4 – Finalidade A metrologia é uma das funções básicas necessárias a todo Sistema de Garantia da Qualidade. Efetivar a qualidade depende fundamentalmente da quantificação das características do produto e do processo. Esta quantificação é conseguida através de: • Definição das unidades padronizadas, conhecidas por unidade de medida, que permitem a conversão de abstrações como comprimento e massa em grandezas quantificáveis como metro, quilograma, etc.; • Instrumentos que são calibrados em termos destas unidades de medidas padronizadas; • Uso destes instrumentos para quantificar ou medir as "dimensões" do produto ou processo de análise. A este item, inclui-se o OPERADOR, que é, talvez, o mais importante. É ele a parte inteligente na apreciação das medidas. De sua habilidade depende, em grande parte, a precisão conseguida. É necessário ao operador: • Conhecer o instrumento; • Adaptar-se as circunstâncias; • Escolher o método mais aconselhável para interpretar os resultados. Nota: Laboratório de Metrologia • Temperatura 20±1°C • Ausência de vibrações e oscilações; Espaço suficiente; Boa iluminação; Limpeza etc. 2 - T IPOS DE MED IDAS E MEDIÇÕES A partir da noção de que fundamentalmente medir é comparar, tem-se que uma medida pode ser obtida por dois métodos distintos: 2.1 - Medição por comparação DIRETA METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 8 Compara-se o objeto da medida com uma escala conveniente, obtendo-se um resultado em valor absoluto e unidade coerente. Por exemplo: medição da distância entre dois traços utilizando-se uma régua graduada. 2.2 - Medição por comparação INDIRETA Compara-se o objeto da medida com um padrão de mesma natureza ou propriedade, inferindo sobre as características medidas/verificadas. Por exemplo, medições/controle de peças com calibradores passa-não- passa; utilização de relógios comparadores. 2.3 - Critérios de escolha A passagem de medição direta para indireta pode, em geral, ser associada a dois fatos: - Tempo necessário para executar a medição; - Necessidade de resolução ou precisão incompatíveis com a dimensão a ser medida (com instrumentos de medição direta), por exemplo: 50 mm com 0,1 de precisão 2.4 - Exatidão e Precisão A exatidão é proporcional a diferença entre um valor observado e o valor de referência. Normalmente, o valor observado é a média de diversos valores individuais. A precisão é proporcional a diferença entre si dos valores observados para obter-se uma medida. Assim, quanto maior a concordância entre os valores individuais de um conjunto de medidas maior é a precisão. Campo de Tolerância: é o conjunto dos valores compreendidos entre as dimensões máxima e mínima da medida. 2.5 - Tolerância de Forma e Posição No caso e peças mais complexas, não é suficiente apenas garantir que certas características básicas estejam dentro de limites pré - estabelecidos. Para garantir o desempenho de uma peça é necessário que ela esteja geometricamente dentro de limites pré- estabelecidos. Assim é necessário que , em um plano, um furo seja o mais circular possível e no espaço mais cilíndrico possível. É necessário, pois que se estabeleçam valores limites para a localização e para a posição relativa das superfícies. METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 9 3 - INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA A regra das "quatro a dez vezes" não é exigido por norma, mas é usual que uma dimensão tolerada, por exemplo, dentro de 0,05mm seja controlada por micrômetro de precisão 0,01mm, resultando em uma relação de 5. Qual a importância dessa regra? Foram desenvolvidos cálculos, baseados em premissas diversas, que demonstram que: • a probabilidade de se cometer erro na medida, quando a relação é menor do que 4, é muito grande. • o custo do sistema torna-se exagerado quando a relação é maior do que 10. Um sistema deve considerar essa regra para ser seguida em cada caso e condições complementares nos casos em que uma relação maior ou igual a quatro não seja possível de ser observada. Tais condições poderiam ser: • Uso de vários instrumentos, sendo considerada, como resultado, a média de suas leituras; • Controle das condições ambientais; • Uso do operador mais especializado e, se justificável, até único; • Menor intervalo de calibração; • Uso de procedimento de medição mais específico e detalhado. Em resumo, as providências possíveis para eliminação das fontes de erro. 3.1 - Principais Instrumentos de Pressão e Temperatura • Manômetro: instrumento para medir e indicar pressão maior do que a pressão ambiente. • Vacuômetro: instrumento para medir e indicar pressãomentor do que a pressão ambiente. • Manovacuômetro: instrumento pra medir e indicar pressão maior ou menor do que a pressão ambiente. • Termômetro: instrumento para medir e indicar temperatura. Devido à utilização de diferentes unidades e escalas de temperaturas, podemos ter valores positivos ou negativos. Seu funcionamento básico, normalmente é através da "dilatação". METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 10 4 – PADRÕES 4.1 – Introdução A preocupação da humanidade com o problema "medição" ficou clara com o histórico apresentado no item 1.2, porém, a existência de um sistema de medidas ou unidades é apenas necessário, e não suficiente. É preciso garantir ainda: • a utilização de tal sistema; • a homogeneidade dos processos de medida. O primeiro é conseguido através da existência, no país usuário, de um órgão que estabeleça o sistema compulsoriamente, e isto é feito no Brasil através do CONMETRO. O segundo é feito através da manutenção de padrões de referência e de meios de disseminação para os usuários, e isto é feito - à semelhança do National Bureau of Standards (NBS) nos EUA - pelo INMETRO. 4.2 – Rastreabilidade O NBS, criado em 1901, tem como tarefas básicas, oferecer: • Serviços de medição para a ciência e tecnologia; • Ciência e tecnologia para a indústria e para o governo; • Serviços tecnológicos para paridade no comércio; • Serviços tecnológicos para a segurança pública; • Serviços de informação tecnológica. No Brasil, a existência do CONMETRO e INMETRO permite assegurar o que em todos os ramos de nossas atividades é necessário ter: a REFERÊNCIA, através da conceituação da rastreabilidade. A definição será abordada apenas intuitivamente. A palavra rastreabilidade é uma corruptela de rastreamento e significa aquilo que é possível ser seguido até uma origem qualquer. A maioria das atividades do homem tem por finalidade transações técnicas e comerciais. Para tanto o cedente e o adquirente querem ter garantia do que (qualidade) e de quanto (quantidade) está sendo transacionado. Para garantir isto, é necessário que ambos estejam baseados nas mesmas referências e que os processos de medição sejam homogêneos, ou inversamente, através de análise dos resultados e da análise do processo de medida, cada um chega a uma referência comum. É o que caracteriza a rastreabilidade. Idealmente, o sistema nacional deveria ter o esquema organizacional abaixo: METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 11 CONMETRO - Conselho Nacional de Normalização, Metrologia e Qualidade Industrial. SINMETRO - Sistema Nacional de Normalização, Metrologia e Qualidade Industrial. INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. CEMCI - Centro de Metrologia Científica e Industrial. O equilíbrio de tal sistema organizacional é dinâmico e deve se suportado por atividades interlaboratoriais, para constituir uma rede nacional de metrologia. Os laboratórios constituintes deste esquema, principalmente laboratórios de transferência, seriam estabelecidos pelo INMETRO, através de credenciamento e constituiriam a Rede Nacional de Calibração. 4.3 - Tipos de Padrões Para exemplificar o funcionamento do esquema, considere-se o seguinte problema: garantir a medida efetuada com um micrômetro, pela seção de inserção de uma firma genérica. 5 - CONFIRMAÇÃO / COMPROVAÇÃO METROLÓG ICA É o conjunto de operações requeridas para garantir que um item de equipamento de medição encontra-se em um estado de conformidade com as especificações para seu uso pretendido. Geralmente, inclui calibração, qualquer ajuste e/ou reparo necessário e as re-calibrações subseqüentes, assim como qualquer selagem e rotulagem necessária. 5.1 - Requisitos ISO-9001/9002 • Seleção de Equipamento; • Calibração e Ajuste; • Procedimentos; • Identificação da Situação; • Registros; • Condições Ambientais Adequadas; • Preservação; METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 12 • Proteção (selo, lacre, etc.). 5.2 – Ajuste É a operação designada para trazer um instrumento de medição para um estado de desempenho, ausente de tendências e adequado ao seu uso. 5.3 – Calibração Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição, ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões. 5.4 – Manutenção É o ato de manter um instrumento imperfeitas condições de uso, de acordo com normas pré-estabelecidas em função da utilização do mesmo. Podemos classificá-la basicamente em: • Preventiva e Corretiva. "A precisão e a qualidade de seus produtos está ligada ao perfeito desempenho e eficiência de seus instrumentos". Algumas dicas de como conservar seu instrumento. A escolha do instrumento adequado é muito importante para o seu trabalho bem como sua melhor utilização, mas sem dúvida os cuidados com os mesmos são essências para sua duração e melhor desempenho. Paquímetros • - Posicione corretamente os bicos principais na medição externa aproximando o máximo possível à peça da escala graduada. Isso evitará erros por folga do cursor e o desgaste prematura das pontas onde a área de contato é menor. • - Não utilize o paquímetro em esforços excessivos. Tome providências para que o instrumento não sofra quedas ou seja usado no lugar do martelo. METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 13 • - Evite danos nas pontas de medição. Procure que as orelhas de medição nunca sejam utilizadas como compasso de traçagem. Nem outras pontas. • - Limpe cuidadosamente após o uso com um pano macio. • - Ao guardá-lo por um grande período, aplique uma camada de óleo anti-ferrugem suavemente em todas as faces do instrumento. • - Não o exponha diretamente à luz do sol. • - Deixe as faces de medição ligeiramente separadas, de 0,2 a 2 mm. Traçadores de Altura • - Guarde o instrumento sempre sem a ponta se for necessário manter o traçador com a ponta montada, deixe-a separada do desempeno de 2 a 20mm. Isso evitará danos e acidentes. • - Ao guardar-lo por uma longo período, aplique óleo anti-ferrugem suavemente em todas as faces do instrumento. • - Não exponha o instrumento diretamente ao sol. Micrômetros • - Nunca faça girar violentamente o micrômetro. Essa prática poderá acarretar o desgaste prematuro como acidentes. • - Após seu uso, limpe cuidadosamente, retirando sujeiras e marcas deixadas pelos dedos no manuseio. • - Aplique uma camada de óleo anti-ferrugem em todas as faces do instrumento sempre que for guardá-lo por longos períodos. • - Deixe as faces de medição ligeiramente separadas de 0,1 a 1 mm e não deixe o fuso travado. Relógios Comparadores • - Após o uso limpe sujeiras e marcas deixadas pelos dedos no manuseio. Use um pano macio e seco. • - Proteja o relógio ao guardá-lo por longos períodos. Usando um pano macio embebido em óleo anti-ferrugem. • - Não exponha o relógio diretamente à luz do sol e guarde-o em ambiente de baixa umidade, com boa ventilação e livre de poeira. • - Guarde-o sempre em seu estojo (ou saco plástico ). METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 14 6 - S ISTEMAS D E TOLERÂNCIAS E AJ USTES 00,30Ø 25,0 05,0 + + Definiçãodos termos usados para sistemas de Tolerância e Ajustes. 6.1 - Dimensão Nominal (Dnom) As cotas indicadas no desenho técnico são chamadas de dimensões nominais. É obtida a partir do projeto. Consideraremos como sendo o número inteiro mais próximo das dimensões limites. Por exemplo, Ø 30 mm. Eixo e Furo têm a mesma Dnom. 6.2 - Dimensão Efetiva É o valor obtido medindo-se uma peça com instrumento adequado. Exemplo: leitura no paquímetro igual à Ø 30,10 mm. 6.3 - Dimensões Limites São os valores máximo e mínimo admissíveis para a dimensão efetiva. Ø 30,00 + 0,25 = 30,25 mm No exemplo METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 15 Ø 30,00 + 0,05 = 30,05 mm 6.3.1 - Dimensão Máxima (Dmáx) É o máximo valor admissível para a dimensão efetiva. No exemplo acima � Dmáx = 30,25 mm 6.3.2 - Dimensão Mínima (Dmín) É o mínimo valor admissível para a dimensão efetiva. No exemplo acima � Dmín = 30,05 mm 7 - Afasta mentos É a diferença entre as dimensões limites e a dimensão nominal. 7.1 - Afastamento Superior É a diferença entre a dimensão máxima e a dimensão nominal. as = Dmáx – Dnom => (eixo) As = Dmáx – Dnom => (Furo) 7.2 - Afastamento Inferior É a diferença entre a dimensão mínima e a dimensão nominal. ai = Dmín – Dnom => (eixo) Ai = Dmín – Dnom => (Furo) METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 16 8 - Tol erância É a variação dimensional permissível da peça, dada pela diferença entre os afastamentos superior e inferior ou entre as dimensões máxima e mínima. t = as – ai (eixo) ou t = Dmáx – Dmín t = As – Ai (Furo) t t Dmáx Dmín Dmáx Dmín eixo Furo 9 - L inha Zer o (LZ ) É uma linha imaginária que nos desenhos passa na altura da dimensão nominal. Em uma representação gráfica de tolerâncias e ajustes serve de origem aos afastamentos (positivos acima da linha zero e negativos abaixo) Exemplo: a) eixo com Dmáx = 40,20 mm e Dmín = 40,05 mm b) Furo com Dmáx = 39,90 mm e Dmín = 39,70 mm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 17 (+) as=0,20mm eixo ai= 0,05mm LZ = Dnom= 40,00mm As = – 0,10mm Furo Ai = – 0,30mm (–) 10 - E ixo Termo utilizado para descrever uma característica externa de uma peça, incluindo também elementos não cilíndricos. Sempre indicado com letra minúscula. 11 - Fur o Termo convencional utilizado para descrever uma característica interna de uma peça, incluindo também elementos não cilíndricos. Sempre indicado com letra maiúscula. eixo Furo METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 18 12 – T ipos d e Ajustes É o comportamento dimensional de um furo em relação a um eixo, ambos com a mesma dimensão nominal. É caracterizado pela folga ou interferência apresentada antes da montagem. 12.1 - Folga Diferença positiva entre as dimensões do furo e do eixo, antes da montagem, quando o eixo é menor que o furo. 12.1.1 - Ajuste com Folga Ajuste no qual sempre ocorre uma folga entre o furo e o eixo quando montados. Dmín furo ≥ Dmáx eixo ou Ai ≥ as O ajuste com folga tem como características ou condições limites: a.)Folga Máxima Diferença positiva entre a dimensão máxima do furo e a dimensão mínima do eixo. Fmáx = Dmáx furo – Dmín eixo = As – ai b.)Folga Mínima Diferença positiva entre a dimensão mínima do furo e a dimensão máxima do eixo. Fmín = Dmín furo – Dmáx eixo = Ai – as Exemplo: Furo: Dmáx = 30,30 mm Eixo: Dmáx = 29,80 mm Dmín = 30,00 mm Dmín = 29,60 mm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 19 12.2 - Interferência Diferença negativa entre as dimensões do furo e do eixo, antes da montagem, quando o eixo é maior que o furo. 12.2.1 - Ajuste com Interferência Ajuste no qual sempre ocorre uma interferência entre o furo e o eixo quando montados. Dmín eixo ≥ Dmáx furo ou ai ≥ As O ajuste com interferência tem como características ou condições limites: a.)Interferência Máxima Diferença negativa entre a dimensão mínima do furo e a dimensão máxima do eixo. Imáx = Dmín furo – Dmáx eixo = Ai – as b.)Interferência Mínima Diferença negativa entre a dimensão máxima do furo e a dimensão mínima do eixo. Imín = Dmáx furo – Dmín eixo = As – ai Exemplo: Furo: Dmáx = 49,95 mm Eixo: Dmáx = 50,25 mm Dmín = 49,70 mm Dmín = 50,05 mm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 20 12.3 - Incerto 12.3.1 - Ajuste Incerto Ajuste no qual pode ocorrer uma folga ou interferência entre o furo e o eixo quando montados, dependendo das dimensões efetivas do furo e do eixo, em outras palavras algumas ou todas dimensões do furo coincidem com algumas ou todas dimensões do eixo. Não ocorre nem folga e nem interferência. O ajuste incerto tem como características ou condições limites: a.)Interferência Máxima Imáx = Dmín furo – Dmáx eixo = Ai – as b.)Folga Máxima Fmáx = Dmáx furo – Dmín eixo = As – ai Exemplo: Furo: Dmáx = 30,50 mm Eixo: Dmáx = 30,40 mm Dmín = 30,15 mm Dmín = 30,10 mm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 21 10 - Exerc í c ios : Para as dimensões limites, determinar: a) Dimensão nominal do furo e eixo. b) Afastamentos superior e inferior do furo e eixo. c) Tolerância do furo e do eixo. d) Fazer a representação gráfica do furo e do eixo na linha zero. e) Determinar o tipo de ajuste. f) Determinar as características do ajuste. METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 22 1 22,95 mm 23,40 mm Eixo 22,78 mm Furo 23,05 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t 23,00 22,95 22,78 23,00 23,40 23,05 as = Dmáx – Dnom (eixo) ai = Dmín – Dnom (eixo) t = as – ai (eixo) As = Dmáx – Dnom (furo) Ai = Dmím – Dnom (furo) t = As – Ai (furo) Ajuste com folga Ai ≥ as Folga Máxima Fmáx = As – ai Folga Mínima Fmín = Ai – as Ajuste com interferência ai ≥ As Interferência Máxima Imáx = Ai – as Interferência Mínima Imín = As – ai Ajuste Incerto Interferência Máxima Imáx = Ai – as Folga Máxima Fmáx = As – ai Determinamos para o eixo: as = Dmáx – Dnom � as = 22,95 – 23,00 = - 0,05 mm ai = Dmín – Dnom � ai = 22,78 – 23,00 = - 0,22 mm t = as – ai � t = - 0,05 – (- 0,22) = - 0,05 + 0,22 = 0,17 mm Determinamos parao Furo: As = Dmáx – Dnom � As = 23,40 – 23,00 = 0,40 mm Ai = Dmín – Dnom � Ai = 23,05 – 23,00 = 0,05 mm t = As – Ai � t = 0,40 – 0,05 = 0,35 mm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 23 Com os valores dos afastamentos e tolerâncias, completamos a tabela e fazemos a representação gráfica. 22,95 mm 23,40 mm eixo 22,78 mm Furo 23,05 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t 23,00 22,95 22,78 -0,05 -0,22 0,17 23,00 23,40 23,05 0,40 0,05 0,35 (+) As=0,40mm Furo Ai= 0,05mm LZ = Dnom= 23,00mm as = – 0,05mm Eixo ai = – 0,22mm (–) Para determinar o tipo de ajuste, temos: Ajuste com folga � Ai ≥ as Neste caso: Ai = 0,05 mm e as = - 0,05 mm Como: 0,05 ≥ - 0,05 � Verdadeiro. Concluímos que nosso ajuste é do tipo: Ajuste com Folga. Calculamos as características do ajuste ou condições limites: Fmáx = Dmáx furo – Dmín eixo = As – ai Fmáx = 0,40 - ( - 0,22) = 0,62 mm Fmín = Dmín furo – Dmáx eixo = Ai – as Fmín = 0,05 - ( - 0,05) = 0,10 mm METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 24 2 65,38 mm 64,92 mm Eixo 65,12 mm Furo 64,60 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t as = Dmáx – Dnom (eixo) ai = Dmín – Dnom (eixo) t = as – ai (eixo) As = Dmáx – Dnom (furo) Ai = Dmím – Dnom (furo) t = As – Ai (furo) Ajuste com folga Ai ≥ as Folga Máxima Fmáx = As – ai Folga Mínima Fmín = Ai – as Ajuste com interferência ai ≥ As Interferência Máxima Imáx = Ai – as Interferência Mínima Imín = As – ai Ajuste Incerto Interferência Máxima Imáx = Ai – as Folga Máxima Fmáx = As – ai METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 25 3 48,15 mm 48,30 mm Eixo 47,85 mm Furo 47,95 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t as = Dmáx – Dnom (eixo) ai = Dmín – Dnom (eixo) t = as – ai (eixo) As = Dmáx – Dnom (furo) Ai = Dmím – Dnom (furo) t = As – Ai (furo) Ajuste com folga Ai ≥ as Folga Máxima Fmáx = As – ai Folga Mínima Fmín = Ai – as Ajuste com interferência ai ≥ As Interferência Máxima Imáx = Ai – as Interferência Mínima Imín = As – ai Ajuste Incerto Interferência Máxima Imáx = Ai – as Folga Máxima Fmáx = As – ai METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 26 4 38,00 mm 38,30 mm Eixo 37,85 mm Furo 38,00 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t as = Dmáx – Dnom (eixo) ai = Dmín – Dnom (eixo) t = as – ai (eixo) As = Dmáx – Dnom (furo) Ai = Dmím – Dnom (furo) t = As – Ai (furo) Ajuste com folga Ai ≥ as Folga Máxima Fmáx = As – ai Folga Mínima Fmín = Ai – as Ajuste com interferência ai ≥ As Interferência Máxima Imáx = Ai – as Interferência Mínima Imín = As – ai Ajuste Incerto Interferência Máxima Imáx = Ai – as Folga Máxima Fmáx = As – ai METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 27 5 19,65 mm 19,90 mm Eixo 19,45 mm Furo 19,70 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t as = Dmáx – Dnom (eixo) ai = Dmín – Dnom (eixo) t = as – ai (eixo) As = Dmáx – Dnom (furo) Ai = Dmím – Dnom (furo) t = As – Ai (furo) Ajuste com folga Ai ≥ as Folga Máxima Fmáx = As – ai Folga Mínima Fmín = Ai – as Ajuste com interferência ai ≥ As Interferência Máxima Imáx = Ai – as Interferência Mínima Imín = As – ai Ajuste Incerto Interferência Máxima Imáx = Ai – as Folga Máxima Fmáx = As – ai METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 28 6 89,10 mm 89,05 mm Eixo 88,90 mm Furo 88,85 mm Dnom Dmáx Dmín as ai t Dnom Dmáx Dmín As Ai t as = Dmáx – Dnom (eixo) ai = Dmín – Dnom (eixo) t = as – ai (eixo) As = Dmáx – Dnom (furo) Ai = Dmím – Dnom (furo) t = As – Ai (furo) Ajuste com folga Ai ≥ as Folga Máxima Fmáx = As – ai Folga Mínima Fmín = Ai – as Ajuste com interferência ai ≥ As Interferência Máxima Imáx = Ai – as Interferência Mínima Imín = As – ai Ajuste Incerto Interferência Máxima Imáx = Ai – as Folga Máxima Fmáx = As – ai METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 29 BIBLIOGRAFIA METROLOGIA AGOSTINHO, O. L., Tolerâncias, ajustes, desvios e análise de dimensões. Editora Edgard Blucher, São Paulo. 1995 BECKWITH, T.G., LEWIS, N. B., MARANGONI, R. D., Mechanical Measurements. Addison-Wesley Publishing Company, USA. 1982 COMPAIN, L., Metrologia de Taller. Ediciones Urmo, Bilbao. 1970 GUIMARÃES, V. A., Controle Dimensional e Geométrico - Uma Introdução a Metrologia Industrial. Ed. Universitária, Passo Fundo. 1999 LINK, W., Tópicos Avançados da Metrologia Mecânica - Confiabilidade Metrológica e suas aplicações na metrologia. Mitutoyo Sul América Ltda, São Paulo. 2000 LIRA, F. A., Metrologia na Indústria. Ed. Érica, São Paulo. 2001 NOVASKI, O., Introdução a Engenharia de Fabricação Mecânica. Ed. Edgard Blucher, São Paulo. 1994 PUGLIESI, M., RABELLO, I.D., BINI, E., Tolerância, rolamentos e engrenagens. Hemus Editora, São Paulo. 1975 RODRIGUES, R. S., Metrologia Industrial - a medição da peça. Editora Formacon, Mogi da Cruzes. 1989 WAENY, J. C. C., Controle total da qualidade em metrologia. Makron Books, São Paulo. 1992 Apostilas e Videos do TELECURSO 2000 Profissionalizante, Mecânica - Metrologia. Editora Globo, São Paulo. 1996 Normas da ABNT referentes a Tolerâncias e Ajustes. METROLOGIA AUADA/MARIA RITA/PENTEADO 30 Normas da ABNT referentes a Instrumentos de Medição.
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