Blocos padrão

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Blocos padrão 
- Patenteado em 1898 por C. E. Johanson; 
- São padrões de comprimento ou ângulo (padrões de referência) utilizado na indústria, 
laboratórios, oficinas, em dispositivos de medição, traçagem de peças e nas próprias máquinas 
operatrizes; 
- Possuem duas faces específicas chamadas faces de medição, que apresentam uma 
planicidade tal que possuem a propriedade de se aderir à outra superfície de mesma qualidade; 
- Existem jogos de blocos padrão com diferentes quantidades de peças e valores (dimensões); 
 
 
 
 
- As dimensões dos blocos padrão são extremamente exatas, mas o uso constante (desgaste) 
pode interferir nessa exatidão, bem como, desvios em relação à dimensão nominal, por isso 
são usados os blocos protetores. 
 
Bloco padrão protetor 
- Fabricado conforme as mesmas normas utilizadas na construção 
dos blocos padrão normais; 
- Utiliza material c/ maior dureza e resistência, em geral metal duro; 
- Fornecidos em jogos de dois blocos, com espessuras de 1mm, 2mm 
ou 2,5mm (ou ainda qualquer outra medida sob encomenda); 
- Os blocos protetores têm como finalidade proteger os blocos padrão 
no momento de sua utilização, impedindo que o bloco entre em contato 
direto c/ os instrumentos de medição ou ferramentas. 
 
Classificação 
- Conforme a classe de erro (trabalho): os blocos padrão são encontrados em 4 classes além da 
classe K. A seleção da classe de erro depende da exatidão requerida para uma dada finalidade. 
DIN/ISO/JIS BS FS APLICAÇÃO 
00 00 1 Para aplicação científica ou calibração de blocos padrão. 
0 0 2 Para calibração de blocos padrão destinados à operação de inspeção e calibração de instrumentos de medição. 
1 I 3 Para inspeção e ajuste de instrumentos de medição nas áreas de inspeção. 
2 II B Para uso em oficinas e ferramentarias. 
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Classe 00: especialmente indicado como padrão de referência em laboratórios de 
metrologia, sendo usado na calibração de blocos padrão de classe 0 e K; 
Classe K: situada entre as classes 00 e 0, apresenta a mesma tolerância de constância 
de afastamento da classe 00, porém sua tolerância no comprimento é igual aos de classe 1. A 
principal vantagem em relação a classe 00 é o custo mais baixo com a mesma qualidade 
metrológica; 
Classe 0: usado para altas exigências, em medições criteriosas e diferenciais no ajuste 
de máquinas de medição, durante a qualificação de padrões e calibradores. É a classe de erro 
utilizada como referência para calibração de blocos de classe 1 e 2. O uso é restrito, quase que 
exclusivamente aos laboratórios de metrologia dimensional; 
Classe 1: utilizada para as mesmas finalidades acima, porém, onde as tolerâncias não 
são tão rígidas, como por exemplo, no posto central de controle da qualidade da fábrica; 
Classe 2: para uso geral, ajuste de instrumentos convencionais nos quais o nível de 
tolerância não é apertado. 
 
- Conforme à forma da seção transversal: quadrada, retangular ou circular (obs.: blocos de 
seção quadrada ou circular podem ou não ser furados no centro). 
 
- Conforme o uso (aplicação): blocos de trabalho, de verificação, de comparação e referência. 
 
Material de fabricação dos blocos padrão 
- Aço: o mais utilizado nas indústrias, sendo tratado termicamente para garantir a estabilidade 
dimensional, além de assegurar dureza acima de 800HV. Como o aço tem a tendência de 
alterar o seu volume, a estabilidade dimensional dos blocos padrão, no decorrer do tempo, 
pode ser significativamente afetada. Para minimizar este efeito, usa-se aço liga que tenha uma 
boa estabilidade dimensional. 
 
- Metal duro: são blocos geralmente fabricados em carbureto de tungstênio, sendo destinados 
à fabricação dos blocos protetores. A dureza deste tipo de bloco é superior a 1500HV. 
 
- Cerâmica: O material básico utilizado é o zircônio, sua utilização é recente, e como 
vantagens apresenta excepcional estabilidade dimensional e resistência à corrosão. A dureza 
dos blocos padrão de cerâmica é superior a 1400HV. 
 
 
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Erros admissíveis: 
As normas internacionais estabelecem os erros dimensionais e de planeza nas 
superfícies dos blocos padrão. Nas tabelas abaixo, têm-se os erros permissíveis para os blocos 
padrão, conforme norma DIN/ISO/JIS. (Obs.: considerar “até” como “até e inclusive”) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Técnica de empilhamento (montagem por sobreposição) 
1°) Os blocos deverão ser, inicialmente, limpos c/ algodão embebido em benzina ou solvente; 
 
2°) Depois, retira-se toda impureza e umidade, com um pedaço de camurça, papel ou algo 
similar, que não solte fiapos; 
 
3°) Os blocos são colocados de forma cruzada, um sobre o outro. Isso deve ser feito de modo 
que as superfícies fiquem em contato; 
 
4°) Em seguida, devem ser girados lentamente, exercendo-se uma pressão moderada até que 
suas faces fiquem alinhadas e haja perfeita aderência, de modo a expulsar a lâmina de ar que 
as separa. A aderência assim obtida é conseqüência do fenômeno físico conhecido como 
atração molecular - com valor de aproximadamente 500N/cm2, e que produz a aderência de 
dois corpos metálicos que tenham superfícies de contato finamente polidas; 
 
5°) Para a montagem dos demais blocos, procede-se da mesma forma, até atingir a medida 
desejada. Em geral, são feitas duas montagens para se estabelecer os limites máximo e 
mínimo da dimensão que se deseja calibrar, ou de acordo com a qualidade prevista para o 
trabalho (IT). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Combinação dos blocos: realizada de forma regressiva, procurando utilizar o menor número 
possível de blocos. A técnica consiste em eliminar as últimas casas decimais, subtraindo da 
dimensão a medida dos blocos existentes no jogo. Vale salientar que num jogo normal de 
blocos, existe um só padrão de cada medida, logo não pode haver repetição de blocos (com 
exceção apenas para os blocos protetores). 
 
Jogo de blocos padrão normalmente utilizados (114 peças): 
 
Quant. Espessura 
2 blocos padrão protetores de 2mm 
1 bloco padrão de 1,0005mm 
9 blocos padrão de 1,001 / 1,002 / 1,003 / ......... / 1,009mm 
49 blocos padrão de 1,01 / 1,02 / 1,03 / ......... / 1,49mm 
49 blocos padrão de 0,50 / 1,00 / 1,50 / 2,00 / ......... / 24,5mm 
4 blocos padrão de 25 / 50 / 75 e 100mm 
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Exemplos de aplicações dos blocos padrão 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conservação 
- Utilizar luvas para evitar a oxidação pela umidade, marcas dos dedos ou aquecimento; 
- Evitar quedas de objetos sobre os blocos, e dos próprios blocos; 
- Evitar contato dos blocos padrão com desempeno, sem o uso dos blocos protetores; 
- Após sua utilização limpar os blocos c/ benzina pura, enxugando-os com camurça ou pano 
sem soltar fiapos; 
- Antes de guardá-los, é necessário passar uma leve camada de vaselina (os blocos de 
cerâmica não devem ser lubrificados); 
- Adotar métodos de calibração para os blocos padrão: 
Método diferencial: permite encontrar o erro do meio (Em) e a constância de 
afastamento (CA) do bloco; 
Método Interferométrico: permite encontrar o erro do meio (Em) e o erro de 
planicidade do bloco através do comprimento de onda da luz (interferência luminosa). 
 
 
 
Exercício: Quais os blocos padrão devem ser utilizados na calibração de um instrumento de 
medição com uma medida de referência de 20,002mm? Obtenha a tolerância total de 
montagem dos blocos padrão, sabendo que os blocos são de classe 1 (ISO). 
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Erros de medição 
- O objetivo de uma boa medição é o desenvolvimento de uma medição com um apropriado 
grau de exatidão e precisão, porém sabe-se que: “nada é perfeito!!” 
- Logo, uma das principais tarefas durante uma medição é identificar, quantificar e/ou estimar 
as fontes de erro que podem afetar no processo.- Erro de medição (E): é a diferença algébrica entre o valor indicado ou nominal (I) e o valor 
verdadeiro convencional (VVC) do mensurando, ou ainda, o somatório de todos os erros 
envolvidos num sistema de medição, logo: 
 
E = I – VVC = Eg + Es + Ea 
 
- Conhecido o erro de medição, pode-se corrigir a leitura através da verificação da tendência 
(Td) e o valor da correção necessária (C), logo, a correção será a tendência c/ sinal trocado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação dos erros 
I) Erros grosseiros (Eg): não estão definidos no VIM, mas consistem nos enganos e gafes 
nas leituras e nos registros de dados, geralmente, efetuadas pelo operador/laboratorista 
(profissional que efetua e registra as medições). Resultado de uma manipulação indevida, 
falta de atenção, troca de algarismos ao registrar um valor lido, etc. Ex.: leitura 28,3mm e 
registro de 28,8mm, etc. 
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II) Erros sistemático (Es): são previsíveis, e afetam os resultados sempre num mesmo 
sentido (tendência), logo devem ser compensados e corrigidos. 
 
 - Instrumental: 
Devido à ineficácia do instrumento: todos os instrumentos e padrões possuem 
inexatidões de alguma espécie, havendo sempre uma tolerância proveniente da 
calibração, e inexatidões adicionais que podem surgir no decorrer do tempo com o uso. 
Ex.: medição com a haste de profundidade cujo tamanho foi reduzido através do corte 
de alguns milímetros, logo todas as medidas efetuadas estarão sistematicamente 
erradas de um valor constante, ou posicionamento incorreto do “zero” junto a um 
relógio comparador, etc.; 
Devido ao maltrato ou aos efeitos de sobrecarga dos instrumentos: onde um 
aparelho/instrumento de medição ao ser utilizado de maneira errada pode apresentar 
valores duvidosos (erros). Esta falta de cuidado e uso anormal dos instrumentos pode 
ocasionar sua danificação permanentemente, devido aos efeitos de sobrecargas Ex.: 
má regulagem inicial, excesso de carga, etc.; 
 
 - Ambiental: 
Devido às condições externas: isso inclui qualquer condição na região em volta 
da área do dispositivo de medição que tenha efeito na medida. Ex.: temperatura, 
pressão atmosférica, umidade, interferência eletromagnética, etc. 
 
- De observação: 
Devido ao observador (indivíduo): onde um observador pode, 
caracteristicamente, tender para leituras mais altas ou mais baixas do que o valor 
correto. Ex.: acuidade visual, percepção inadequada da intensidade luminosa e sonora, 
antecipar e/ou retardar o sinal de um cronômetro, etc. 
 
- Metodológicos: 
Devido à aplicação de uma metodologia inadequada: logo, resultará em valores 
inadequados, que não correspondem ao mensurando. 
 
 
 
 
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III) Erros aleatórios, residuais ou randômicos (Ea): os erros considerados nesta classe 
podem ser olhados como o resíduo do erro, quando todos os conhecidos efeitos sistemáticos 
tiverem sido levados em conta – daí o termo “residual”. São erros desconhecidos e 
imprevisíveis, decorrentes da variabilidade dos processos. Logo, é possível apenas estimar o 
erro aleatório adotando para isto métodos estatísticos. 
 
Exemplos de sistemas de medição 
 a) apenas com erro sistemático, neste caso +. b) apenas com erro aleatório. 
 
 
 
 
 
 
 
c) com erro sistemático positivo e erro aleatório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como calcular e/ou estimar os erros? Através de fórmulas e/ou por modelos estatísticos. 
 
Para erros sistemáticos (Es): 
- A tendência (Td) é a estimativa do erro sistemático, que consiste no erro médio calculado a 
partir da indicação de um instrumento de medição, quando são realizadas várias medições de 
uma grandeza. XVVCETd médio −== 
 
Para apenas 1 medição Para várias medições 
 
 
 
 
 
 
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Logo, deve-se verificar a tendência das medidas para se obter a correção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para erros aleatórios, residuais ou randômicos (Ea): visando achar uma estimativa para 
estes erros é necessário obter: o grau de liberdade, a incerteza padrão, o coeficiente “t” de 
Student e a estimativa da repetibilidade do sistema de medição. 
 
- Grau de liberdade (ν): corresponde ao número de medições menos 1, logo: 
 
 ν = n – 1 Onde: n = n° de medições. 
 
- A incerteza padrão (u): consiste na intensidade da componente aleatória do erro de medição, 
que corresponde ao desvio padrão. 
 
 u = S Onde: S = desvio padrão, que também pode ser representado pela letra “σ”. 
 
Obs.: Efeito do desvio padrão sobre uma distribuição normal (Gaussiana) das variáveis 
aleatórias. 
 
 
 
 
 
 
 
- Estimativa da Repetibilidade (Re): define a faixa dentro da qual, para uma dada 
probabilidade (adotar 95,45%), o erro aleatório estará contido, ou seja, sua estimativa. 
 
 Re = ± t . u Onde: t = coeficiente de Student para um determinado grau de liberdade (ν). 
Erro médio 
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Coeficiente “t” de Student para probabilidade = 95,45% (valores arredondados). 
ν 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
t 13,97 4,53 3,31 2,87 2,65 2,52 2,43 2,37 2,32 2,28 2,25 
ν 12 13 14 15 20 25 30 40 50 100 ∞ 
t 2,23 2,21 2,19 2,18 2,13 2,10 2,09 2,06 2,05 2,02 2,00 
 
Coeficiente “t” de Student para diferentes níveis de probabilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ex.: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Dilatação térmica 
- Propriedade dos materiais modificarem suas dimensões em função da variação de 
temperatura (∆T). 
- Por convenção, 20 °C é a temperatura de referência para a metrologia dimensional, logo 
todos os desenhos e especificações sempre se referem às características que as peças 
apresentariam a 20 °C. 
- Coeficiente de expansão térmica (α) do aço: 11µm/m.°C = 11x10-6 (°C)-1 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Relação entre coef. de expansão térmica do instrumento ( Iα ) e do mensurando ( mα ). 
 Im αα > mI αα =