Metrologia Apostila II cap 4 Micrometros

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Capí tulo 4Capí tu lo 4
MICRÔMETROSMICRÔMETROS
4.1 INTRODUÇÃO4.1 INTRODUÇÃO
Há poucas décadas atrás o micrômetro era considerado o principal instrumento de
medição de comprimento.
Os micrômetros foram os primeiros instrumentos que atenderam ao princípio de
ERNEST ABBÉ. As máquinas de medir modernas operam com o mesmo princípio do
micrômetro , ou seja, são construídas de forma a minimizar os erros de 1ª ordem e em
alguns casos até de 2ª ordem.
O desenvolvimento dos micrômetros deslanchou o avanço tecnológico na
fabricação de roscas e fusos de alta qualidade. Modernamente microprocessadores
estão sendo integrados à estrutura dos micrômetros, os quais executam, além da
medição de forma versátil, uma série de cálculos estatísticos.
4.2 PARAFUSOS DE MEDIÇÃO4.2 PARAFUSOS DE MEDIÇÃO
Um fuso roscado possui, da mesma forma que uma escala, uma divisão contínua e
uniforme, representada pelos filetes da rosca. Num fuso roscado de 1 mm de passo, o
afastamento de um filete para o seguinte é de 1 mm; ele corresponde, portanto, a uma
escala dividida em milímetros. A tomada de medida é efetuada girando o fuso na porca
correspondente, obtendo-se entre estes elementos um movimento relativo de um passo
para cada volta completa. Frações de passo podem ser obtidas, subdividindo-se uma
volta completa em tantas partes quantas se queira.
O movimento axial do fuso ou da porca, determinado pelo número de voltas,
pode ser usado para alterar o afastamento entre duas superfícies de medição de um
determinado valor, como se verifica, por exemplo, nos micrômetros.
Como já referido, o movimento longitudinal pode ser realizado quer pelo fuso quer
pela porca, o mesmo pode-se dizer do movimento giratório. Nos parafusos de medição,
ambos os movimentos são realizados geralmente pelo fuso. A face frontal do fuso,
normal ao eixo do mesmo, constitui usualmente uma superfície de medição. O fuso leva
um tambor com divisões na periferia, no qual são lidas as frações de volta.
Os erros do movimento de avanço de um fuso de medição que corresponde aos
erros de divisão de uma escala, depende de diversos fatores:
- os erros do passo da rosca;
- do perpendicularismo dos sensores de medição em relação ao eixo do parafuso de
medição;
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- da planicidade dos sensores de medição;
- do paralelismo dos sensores de medição
- da cilindricidade do tambor de leitura;
- do erro da divisão do tambor.
Em primeiro lugar, deve-se citar os erros do passo da rosca. O passo pode estar
afetado de erros, que se somam de filete, denominados " erros progressivos ". O valor
destes erros, só se verifica depois de uma ou mais voltas completas, embora
evidentemente afetem também comprimentos que não correspondem a uma volta
completa. No espaço de uma volta há, entretanto, erros na rosca que perturbam a
uniformidade do avanço. Como estes erros se repetem de volta em volta, denominam-se
" erros periódicos ".
Os erros de fuso de medição dependem destes dois tipos de erros, isto é, dos erros
" progressivos " e " periódicos ". Como hoje se pode executar roscas de elevada
qualidade, considera-se em geral, o erro global.
Para minimizar os erros de um sistema que utiliza parafuso micrométrico, ajusta-se
o zero do instrumento de forma a indicar o valor Eo ( figura 4.1), que corresponde ao
erro relativo à " linha zero ". Esta linha é localizada de forma a melhor distribuir os erros
globais em torno de si. Ele pode ser colocada simetricamente em relação aos erros
máximos e mínimos ( figura 4.1) ou ser a linha média ( aritmética ou quadrática ) dos
erros sistemáticos globais.
F igu ra 4 .1 : A j u s t e do pon to ze ro de um pa ra fu so m i c romé t r i co .F igu ra 4 .1 : A j u s t e do pon to ze ro de um pa ra fu so m i c romé t r i co .
A norma ISO 3611, que especifica os limites de erros permissíveis para micrômetros
externos, permite um erro residual de zero. Por exemplo, um micrômetro de 0 - 25 mm
pode apresentar valor Eo igual a ± 2 mm.
Um outro erro pode ocorrer no fuso de medição em virtude do " curso morto ".
Designa-se desta forma a folga entre as roscas do fuso e da porca, o que se exterioriza
pela parada do fuso por uma determinada fração de volta, por ocasião da inversão no
sentido de giro. A fim de eliminar a influência do " curso morto " sobre os resultados de
medição, o movimento final do fuso durante a medição deve ser sempre no mesmo
sentido, o que na maioria das vezes acontece na pratica.
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A aplicação mais conhecida da rosca como porta-medida encontra-se no
micrômetro.
4.3 MICRÔMETROS4.3 MICRÔMETROS
Na figura 4.2 encontra-se o desenho, com cortes parciais, de um micrômetro junto
com a denominação das partes principais do mesmo.
O micrômetro têm como porta-medida um fuso roscado, cujo passo deve
corresponder em precisão e grandeza aos objetivos da medição. Os micrômetros tem
em geral um passo de 0,5 mm. O deslocamento longitudinal para uma rotação
completa do parafuso é portanto 0,5 mm. Existem micrômetros cujo parafuso possui
uma rosca com passo de 1 mm.
F igu ra 4 .2 : M ic rôme t ro s imp le s .F igu ra 4 .2 : M ic rôme t ro s imp le s .
 Os materiais empregados para fabricação do parafuso micrométrico são: aço
liga ou aço inoxidável. O aço inoxidável confere ao parafuso micrométrico maior
resistência à oxidação, mas por outro lado, a sua dureza é menor quando comparada a
um fuso de aço liga.
Os parafusos micrométricos são retificados, temperados e estabelecidos com
dureza de aproximadamente 63 HRc para garantia da durabilidade do mesmo.
O tambor graduado está fixado ao fuso micrométrico executando assim o mesmo
movimento como aquele. A fim de determinar o deslocamento longitudinal do fuso de
medição, na parte dianteira do tambor acha-se gravada uma escala que subdivide uma
rotação ( deslocamento de 0,5 mm ) em 50 partes. O deslocamento de uma divisão de
escala no tambor corresponde a um deslocamento longitudinal de 0,01 mm.
O tubo graduado possui duas outras escalas lineares que indicam os milímetros e
os meios milímetros. Estando o micrômetro ajustado, isto é, quando o traço do limite
inferior da Faixa de Medição ( FM ) coincidir com o traço zero no tambor graduado,
com os sensores de medição se tocando ( FM até 25 mm ), ou em contato com uma
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haste padrão de comprimento ( FM maior que 25 mm ) então o mesmo pode ser
empregado para realizar medição, dentro de sua faixa de medição, com divisão de
escala de 0,01 mm. O tubo graduado pode apresentar ainda outra escala auxiliar,
geralmente com 10 divisões que é o nônio. Neste caso a resolução de leitura para o
micrômetro é dada pelo próprio nônio e vale 1 µm.
A resolução comumente adotada em micrômetros quando o mesmo não possui
nônio é igual a 1/5 da divisão de escala, ou seja 2 µm. Nos micrômetros digitais a
resolução é equivalente ao incremento digital, que em geral é 1 µm.
É importante salientarmos que a resolução não deve ser confundida com a
incerteza de medição (erro máximo ) do micrômetro, sendo esta última determinada pela
calibração do mesmo.
A trava do parafuso micrométrico permite fixar a haste de medição em qualquer
posição arbitrária. Ela deve impedir o deslocamento do fuso quando acionada, sem
porém, deslocá-lo do seu eixo.
A catraca é ligada ao parafuso micrométrico possibilitando força de medição
constante. Se a força for superior à resistência da catraca, a mesma gira em
falso sobre o parafuso ( a catraca limita o torque transmissível ao fuso ).
As plaquetas fixadas ao arco devem possibilitar a fácil acomodação do
micrômetro na mão do operador e permitir o isolamento contra o calor transmitido pela
mesma, de modo a evitar erros na medição provenientes da dilatação térmica do arco.
A cromação do tubo e do tambor de medição aumentam a resistência ao desgaste
e ataques pelos agentes químicos ( suor, óleo, etc. ). Procurando facilitar a leitura, acromação deve ser opaca, e não brilhante, para evitar reflexos.
Por estarem em contato com a peça a ser medida, os sensores de medição estão
sujeitos ao desgaste e por isso nas extremidades dos mesmos, emprega-se placas de
metal duro. Estas placas devem ser manuseadas com cuidado, pois o metal duro é
frágil. A dureza dos sensores é de aproximadamente 63 HRc. A qualidade da superfície
da peça também influenciará no desgaste dos sensores.
De importância capital para a minimização da incerteza de medição, são a
retificação e a lapidação paralela dos sensores.
O tubo graduado e tambor graduado ( figura 4.2 ) devem ser usinados com
tolerâncias estreitas e com forma geométrica cilíndrica, a fim de garantir concentricidade
para os diâmetros externos e interno. Com isto, tem-se rotação fácil para o tambor de
medição e leitura simplificada. Graças a uma pequena folga entre o tubo e o tambor,
evita-se ao máximo os erros de paralaxe.
A gravação dos traços sobre o tubo bem como sobre o tambor é feita em
máquinas especiais que permitem traçar divisões com mínimos erros e com grande
constância e nitidez, o que facilita a leitura. Algumas fábricas usam gravação inclinada
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dos traços dos milímetros; assim é possível distinguir com maior facilidade os traços
referentes aos milímetros daqueles referentes aos meios-milímetros, já que o tambor não
oculta o traço.
No eliminador de folga, graças ao ajuste cônico sobre o guia do fuso, com o
aperto da porca consegue-se eliminar o curso morto, permitindo ainda deslizamento
suave ao girar o fuso.
O comprimento de medição do fuso é geralmente de 25 mm, podendo-se
encontrar também parafusos com 13 mm e 30 mm. O comprimento do arco cresce de
acordo com o aumento da faixa de operação do micrômetro, normalmente com
escalonamento de 25 mm, sendo pois, 0 a 25, 25 a 50, 50 a 75 mm, etc. Os
micrômetros de arcos são construídos para diâmetros de até cerca de dois metros (2 m).
O arco é construído com aço forjado ou ferro fundido especial. O arco deve estar
livre de tensões, e deve ser envelhecido artificialmente. A seção retangular em forma de
I, confere ao arco maior rigidez.
Para medidas grandes, a bigorna, e às vezes também o mecanismo micrométrico
são construídos de modo ajustável, permitindo faixas de medição maiores do que 25
mm, por exemplo, de 300 a 350 mm. Nestes casos deve-se ajustar a bigorna e o
mecanismo micrométrico de 25 em 25 mm, com auxílio de blocos padrão ou hastes
padrão calibradas.
4.3 .1 T ipos de M ic rôme t ro s4 .3 .1 T ipos de M ic rôme t ro s
Além dos micrômetros convencionais com sensores de medição planos, existem
micrômetros especiais com sensores de medição adaptados aos objetivos da medição.
São utilizados para as mais diversas operações como medição de roscas externas e
internas, módulos de engrenagens, rasgos de chavetas, etc.
Para medição do diâmetro de flancos ( diâmetro primitivo ) de roscas, utilizam-se
sensores de medição do tipo cone e prisma, cujas dimensões são adaptadas ao perfil da
rosca a controlar. A fim de evitar a necessidade de um micrômetro para cada passo e
para cada perfil da rosca, os sensores de medição de roscas são substituíveis ( figura 4.7
). Na mesma figura 4.7 tem-se também, o aspecto geral do micrômetro e um exemplo
de medição.
Na figura 4.8 tem-se diversos micrômetros especiais, inclusive para medição de
roscas internas, usando o mesmo tipo de sensores de medição tipo " cone e V ".
 Outros tipos de micrômetros são os comparadores de roscas. Os sensores são cônicos
e fabricados especialmente para utilização em rápidas comparações da qualidade da
rosca em operações de usinagem de parafusos, e ainda para a medição de rasgos de
chavetas, rebaixos, ranhuras e muitas outras aplicações inacessíveis com micrômetros
comuns.
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F igu ra 4 .3 : M i c rôme t ro .F i gu ra 4 .3 : M i c rôme t ro .
F i gu ra 4 .4 : M i c rôme t ro D ig i t a l .F i gu ra 4 .4 : M i c rôme t ro D ig i t a l .
F i gu ra 4 .5 : M i c rôme t ro D ig i t a l .F i gu ra 4 .5 : M i c rôme t ro D ig i t a l .
 A medida sobre dentes de engrenagens ( valor médio sobre vários dentes ) pode ser
determinada com o micrômetro que tem os sensores de medição em forma de discos
rasos ( figura 4.8). É empregado também para medição de ranhuras, aletas, rasgos de
chaveta e ainda outros materiais moles onde se faz necessária maior área de contato
( menores deformações do material ).
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F igu ra 4 .6 : Usos pa ra m i c rôme t ro s .F igu ra 4 .6 : Usos pa ra m i c rôme t ro s .
F i gu ra 4 .7 : M i c rôme t ro s pa ra ro s cas , com pon ta s de med i çãoF igu ra 4 .7 : M i c rôme t ro s pa ra ro s cas , com pon ta s de med i ção
subs t i t u í ve i s .subs t i t u í ve i s .
Medidas de ressaltos e profundidades são efetuadas com um micrômetro de
profundidade ( figura 4.8 ), comumente equipado de um conjunto de hastes de vários
comprimentos que são parafusadas, intercambiavelmente, no corpo do micrômetro.
Quando o local é de difícil acesso geralmente usa-se micrômetros com meia base.
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F igu ra 4 .8 : M i c rôme t ro s e spec ia i s .F igu ra 4 .8 : M i c rôme t ro s e spec ia i s .
F i gu ra 4 .9 : M i c rôme t ro s i n t e rno com cabeça comb inada .F igu ra 4 .9 : M i c rôme t ro s i n t e rno com cabeça comb inada .
F i gu ra 4 .10 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade : e xemp lo de med i ção .F i gu ra 4 .10 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade : e xemp lo de med i ção .
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F igu ra 4 .11 : M i c rôme t ro s pa ra cana i s : e xemp lo de med i ção .F i gu ra 4 .11 : M i c rôme t ro s pa ra cana i s : e xemp lo de med i ção .
F igu ra 4 .12 : M ic rôme t ros i n t e rno t ubu la r com qua t ro e x t ensões .F igu ra 4 .12 : M ic rôme t ros i n t e rno t ubu la r com qua t ro e x t ensões .
Para medição de espessura de chapas numa posição afastada da borda é usado o
micrômetro de arco profundo ( figura 4.8 ).
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Para medições externas existem também micrômetros com indicação " digital "
mecânica ou com cristal líquido, e ainda micrômetros com parafuso micrométrico
associado com relógio comparador montado no lugar da bigorna.
Para a medição de espessura de parede de tubos usa-se um micrômetro cuja
bigorna tem um sensor de medição abaulado ou esférico ( figura 4.16 ), a fim de
garantir o contato bem definido entre o sensor de medição e a peça a medir ( Exemplo:
tubo ).
F igu ra 4 .13 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .F igu ra 4 .13 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .
F igu ra 4 .14 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .F igu ra 4 .14 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .
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F igu ra 4 .15 : Usos pa ra m i c rôme t ro s de p ro fund idade .F i gu ra 4 .15 : Usos pa ra m i c rôme t ro s de p ro fund idade .
F igu ra 4 .16 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .F igu ra 4 .16 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .
Micrômetros para medidas internas possuem ponteiras de medição ( figura 4.16 ),
assemelhando-se até certo ponto aos paquímetros.
Para medição de ferramentas de corte podem ser usados micrômetros especiais,
cuja bigorna em forma de prisma ( figura 4.16 ) com vários ângulos, permite a medição
de ferramentas com um número ímpar de dentes, o que é o caso comum. Para um
número par de dentes a medição poderia ser efetuada sem problemas, utilizando um
micrômetro convencional, ideal para medir peças cilíndricas, possibilitando ao mesmo
tempo verificar a ovalização.
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F igu ra 4 .17 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .F igu ra 4 .17 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .
F i gu ra 4 .18 : M i c rôme t ro s pa ra ap l i cações e spec ia i s .F i gu ra 4 .18 : M i c rôme t ro s pa ra ap l i cações e spec ia i s .
 Micrômetros para medidas de diâmetros internos de grandes dimensões são construídosem forma tubular (para maiores faixas de medição) . Os micrômetros tubulares,
(figura 4.12), são comumente equipados com extensões. Deste modo com um único
corpo principal e quatro extensões pode-se medir numa faixa de 100 até 300 mm com o
mesmo parafuso micrométrico de 25 mm de faixa de operação. As superfícies de
medição I e II ( figura 4.12 ) encontram-se nas peças a e b. O diagrama na figura
4.12 mostra o princípio das combinações de extensões na faixa de 100 até 200 mm.
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Micrômetros tubulares de vários sistemas de tubos telescópios são fabricados para
faixas de operação de até alguns metros.
Micrômetros com sensor fixo esférico são também utilizados para medir capas de
rolamentos, buchas, anéis, etc. ( figura 4.17a ).
Os micrômetros com sensores tipo faca ( figura 4.17b ) são utilizados para medir
ranhuras estreitas, entalhes, rasgos de chaveta e outras aplicações.
Para medição de ressaltos internos recomenda-se o micrômetro com arco curto 
( figura 4.17c ).
Há também os micrômetros de medição de espessura e profundidade da solda e
rebordo em latas comuns e de aerosóis. São indispensáveis durante a fabricação e
imprescindíveis no envasamento de produtos gasosos, aerosóis, etc.
Para medição de diâmetros internos, os micrômetros são fabricados com três
sensores defasados de aproximadamente 120º, o que permite definir com segurança o
diâmetro a ser medido ( três pontos definem uma circunferência ).
4.3 .2 M ic rôme t ro s D ig i t a i s4 .3 .2 M ic rôme t ro s D ig i t a i s
O micrômetro digital apresenta os elementos básicos do micrômetro
convencional, porém permitem a realização de medições com menor incerteza de
medição devido a facilidade de leitura no instrumento, diminuindo os erros de medição
associados principalmente a construção da escala e de paralaxe.
Os primeiros micrômetros digitais fabricados apresentavam resolução de
medição de 2 µm e eram puramente mecânicos. Micrômetros de fabricação modernos
são constituídos por um microprocessador e um mostrador ( display ) de cristal líquido. A
resolução destes instrumentos é de 1 µm ( figura 4.5).
A introdução do microprocessador e do mostrador de cristal líquido
revolucionaram todo o processo de medição com os micrômetros. Estes permitem:
- Zeragem do instrumento em qualquer posição do fuso permitindo medições
absolutas e diferenciais.
- Introdução de limites de tolerância na memória, permitindo identificar se a peça
satisfaz ou não as especificações de normas, fabricação, etc.;
- Análise estatística dos dados, informando o número de medições realizadas,
máximos e mínimos valores das medições, valor médio e desvio padrão das
medições;
- Saída para impressora, obtendo-se além dos parâmetros citados acima o
histograma relativo as medições.
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Segundo especificações de fabricantes, as características metrológicas são:
- Resolução : 0,001 mm.
- IM (segundo fabricante)1: ± 2 µm para faixas de operação 0 - 25, 25 - 50 e 50 -
75 mm e 3 µm para faixa de operação de 75 - 100 mm.
- Planicidade dos sensores : 0,3 µm.
- Paralelismo entre os sensores: para micrômetros com faixa de 0 - 25 e 25 - 50 mm
é de 1µm e para faixas de 50 - 75 e 75 - 100 mm é de 2 µm.
- Força de medição : 6 a 10 N.
4.4 4 .4 FONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROSFONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROS
É importante o estudo das fontes de erros em micrômetros para sua minimização
durante o processo de medição.
Uma das grandezas físicas que mais influi sobre as medições é a temperatura.
Uma parcela do erro dos micrômetros se deve à transferência de calor no momento em
que o operador trabalha com o mesmo, segurando-o. Este procedimento causa erro de
leitura, desalinhamento dos sensores pela dilatação do arco, etc. Pode ser reduzido pelo
emprego de um plástico ( isolante ) no arco do micrômetro ou segurando o mesmo por
intermédio de um pedaço de couro.
Mais correto ainda é segurar o micrômetro num suporte especial que se fabrica
para este fim. ( A peça segura-se na mão esquerda ). O emprego de um suporte para
fixação do micrômetro é recomendado sempre que possível.
A incidência direta de luz solar, proximidade de um forno ou ventilador, são
também situações a evitar.
Outro problema comum é a deflexão do arco. A aplicação de uma força de
medição sem uso da catraca pode causar a deflexão do arco resultando na separação
das superfícies de medição. Além da deflexão do arco, forças excessivas provocam
deformações e achatamneto nas peças submetidas a medição, o que é uma fonte de
erro significativa.
O emprego da catraca, aliado a um movimento suave e lento garante força de
medição constante e com isto, resultados com pequena dispersão de medição.
Na própria medição, é necessário tomar cuidado para que a força de medição
seja igual aquela usada na ajustagem e que não seja demasiada ( o valor normalizado
é 5 até 10 N ). Por isso, o fuso deve se apertado lentamente ( sem impulso ) sempre por
 
1Na prática a IM, considerando-se a soma da tendência e da repetitividade, destes micrômetro é superior a
pelo menos ± 4 µm.
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intermédio da catraca, deixando-se a mesma deslizar durante 3 a 5 voltas. A velocidade
de aproximação rápida dos sensores projudica os componentes do mesmo.
Erros de leitura por paralaxe são evitados lendo-se o tambor perpendicularmente.
Durante a medição não se deve empurrar o micrômetro sobre as superfícies
ásperas ou sujas. Também não se deve abrir o micrômetro para uma certa medida,
acionar a trava e forçá-lo sobre a peça como se fosse um calibrador de boca. Com este
procedimento tem-se um desgaste rápido dos sensores.
4.5 . PROCEDIMENTO DE CAL IBRAÇÃO4.5. PROCEDIMENTO DE CAL IBRAÇÃO
4 .5 .1 C4 .5 .1 Cu idados I n i c i a i su idados I n i c i a i s
Antes de iniciar a calibração de um micrômetro, ou qualquer outro instrumento, há
a necessidade de uma rigorosa inspeção do mesmo no que se refere aos aspectos de
conservação, como por exemplo, verificação visual da qualidade da superfície dos
sensores, condição de funcionamento do instrumento, por exemplo catraca, trava, folgas
no parafuso micrométrico, etc., identificando-se a necessidade ou não de manutenção
corretiva prévia.
4.5 .2 4 .5 .2 Normas Técn i cas Normas Técn i cas
Além da norma ISO 3611 a nível internacional, é importante destacarmos também
as normas existentes em alguns países, como por exemplo a NBR EB-1164 ( Brasil ),
DIN 863 ( Alemanha ), JIS B 7502 ( Japão ) e VSM 58050 ( Suíça ). Além delas, os
próprios fabricantes de micrômetros podem ter normas internas para qualificar seus
instrumentos.
4 .5 .3 Pa râme t ro s a Se rem Qua l i f i cados4 .5 .3 Pa râme t ro s a Se rem Qua l i f i cados
A seguir são apresentados os parâmetros a serem verificados na qualificação de
um micrômetro.
a) Erros de indicação e repetitividade
Estes erros englobam os efeitos de todos os erros individuais, como por exemplo,
erro de passo do parafuso micrométrico, das faces de medição (planeza e paralelismo
dos sensores de medição), da construção da escala, etc, e sem dúvida é o item mais
importante a ser verificado. A calibração é executada ao longo de toda a faixa de
medição do instrumento.
O erro de indicação é determinado com o auxílio de blocos padrão classe I. É
fundamental que os blocos padrão estejam calibrados , de modo a garantiar a
confiabilidade dos resultados.
As normas citadas no item 4.5.2 especificam que os comprimentos dos blocos
utilizados na calibração sejam os seguintes : 2,5 - 5,1 - 7,7 - 10,3 - 12,9 - 15,0 - 17,6
16
- 20,2 - 22,8 e 25 mm. Com estes comprimentos é possivel detectar-se a influência dos
erros do parafuso micrométrico e do paralelismo para diferentes posicões angulares do
sensor móvel. O ponto zero ou o limite inferior da faixa de medição tambémé um ponto
de calibração.
Alguns fabricantes de blocos padrão já dispõem de um conjunto com os
comprimentos citados anteriormente, o que facilita em muito o trabalho do metrologista,
evitando-se a necessidade de realização de montagens com dois ou mais blocos. A
limpeza dos blocos, bem como dos sensores do instrumento é fundamental. Caso haja
necessidade de montagem dos blocos padrão, todo cuidado deve ser considerado
durante o procedimento de aderência dos mesmos a fim de evitar danos às superfícies
de medição.
Para micrômetros de faixa de medição superior a 25 mm, os comprimentos dos
blocos a serem utilizados como comprimento padrão na calibração são obtidos
pela a aderência (montagem) de um bloco, de comprimento equivalente ao limite
inferior da faixa de medição, aos blocos citados anteriormente. Como exemplo, para
fazermos a calibração de um micrômetro de 25 a 50 mm , devemos utilizar um bloco de
25 mm para aderir aos blocos do conjunto citado anteriormente de modo a obter-mos
os seguintes comprimentos: 25 / 27.5 / 30.1 / 32.7 / 35.3 / 37.9 / 40 / 42.6 / 45.2 /
47.8 / e 50 mm .
O erro máximo (por norma) para qualquer ponto na faixa de medição do
micrômetro é determinado por:
Emax=(4+L/50) (µm),
/2/
onde L é o limite inferior da faixa de operação em milímetros.
Infelizmente, como a grande maioria das normas técnicas, o valor do erro máximo
dado pela expressão matemática apresentada anteriormente só considera a parcela de
erros sistemáticos (tendência), como pode ser observado na figura 4.19. A parcela dos
erros aleatórios não é citada por estas normas, o que é uma deficiência das mesmas.
 Como exemplo, um micrômetro de 0 - 25 mm não deve apresentar Emax
superior a 4 µm (observe que neste caso L é igual a zero). Recomenda-se, após
calibração, construir uma curva de erros para o instrumento.
A interpretação deste erro é importante. A normas definem que o micrômetro deve
atender a dois requisitos simultâneos, e que serão comentados a seguir considerando-se
o processo de calibração de um instrumento com faixa de medição de 0-25 mm:
- a tendência, para cada ponto de calibração, não pode ser superior a 4 µm. Isto
significa que este erro pode assumir sinal positivo ou negativo ( ISO 3611 ) e;
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- a máxima diferença entre as ordenadas da curva de erros, isto é, a diferença entre
a tendência máxima e mínima determinada na calibração não pode exceder a 4
µm (ver figura 4.19) ( DIN 863 ).
A primeira condição pode ser obtida quando ajustes de zero, ou limite inferior da
faixa de medição, podem contribuir para minimização dos erros. A segunda condição é
a mais problemática tendo-se em vista que não é possível nenhum tipo de correção.
F igu ra 4 .19 : E r ro máx imo de m i c rôme t ro s segundo as no rmasF igu ra 4 .19 : E r ro máx imo de m i c rôme t ro s segundo as no rmas
ABNT -EB 1164 e D IN 863 .ABNT -EB 1164 e D IN 863 .
A grande diferença entre as normas DIN 863 e ISO 3611 está com relação ao
ajuste do instrumento. A norma ISO permite uma tendência residual de zero, enquanto a
norma DIN exige que o instrumento seja ajustado obrigatoriamente de modo a
obter erro igual a "zero" no ponto zero ou limite inferior da faixa de medição.
b) Erros de paralelismo dos sensores
O erro de paralelismo dos sensores de micrômetros de 0 - 25 mm é determinado
pela observação das franjas de interferência geradas através da aplicação de um plano
óptico especial entre os sensores de medição do micrômetro. Para uma análise mais
ampla utiliza-se um conjunto de quatro planos ópticos, que se diferenciam pela
espessura escalonada de um quarto de passo /2/. O plano óptico deve estar paralelo à
superfície de um dos sensores ( franjas de interferência devem praticamente desaparecer
ou formar círculos concêntricos ). O número total de franjas não deve exercer a oito,
quando sob luz comum /2/.
Para micrômetros acima de 25 mm, utiliza-se um bloco padrão entre dois planos
ópticos, devidamente aderidos, para determinação dos erros de paralelismo.
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Evidentemente o bloco utilizado deve ter erros de paralelismo entre as faces de medição
inferior a um décimo do erro de paralelismo tolerado para o micrômetro.
c) Erro de planeza dos sensores
O erro de planeza dos sensores de medição é determinado por meio de um plano
óptico, colocado de tal maneira que o número de franjas de interferência seja mínima
ou que existam círculos fechados. Para superfícies com tolerância de planeza de 0,001
mm, não mais do que 4 (quatro) franjas circulares e concêntricas da mesma cor devem
ser visíveis. As superfícies de medição devem ser lapidadas e cada superfície deve ter
planicidade dentro de 1 µm /2/.
d) Rigidez do arco ( estribo )
A rigidez dos arcos de micrômetros deve ser tal que uma força de 10 N aplicada entre
os sensores não provoque uma flexão que ultrapasse valores indicados por normas. O
controle é efetuado aplicando uma carga de 10 N no eixo de medição do arco /5/.
F igu ra 4 .20 : Pad rões de compr imen to pa ra a j u s t agem de m i c rôme t ro s .F i gu ra 4 .20 : Pad rões de compr imen to pa ra a j u s t agem de m i c rôme t ro s .
e) Força de medição
A força de medição exercida pelo acionamento da catraca sobre a peça a medir
deve apresentar valores entre 5 a 10 N /2/. A força de medição pode ser medida por
um dinamômetro de alavanca, por exemplo.
f) Erro de ajuste do zero ou do limite inferior da faixa de medição
O micrômetro deve apresentar dispositivo para ajuste do zero e em geral, quando
para faixas de medição superiores a 0 - 25 mm, devem vir acompanhados de padrões
com dimensão igual ao limite inferior da faixa de medição do instrumento para
possibilitar o ajuste da escala.
Os padrões de comprimento para ajustagem de micrômetros externos são cilíndricos
e apresentam as superfícies de medição planas e/ou esféricas com raio
19
aproximadamente igual a metade do comprimento padrão (figura 4.20a). São
fabricados de aço ferramenta especialmente selecionado. As superfícies são temperadas
e lapidadas.
Para ajustagem de micrômetros de roscas pelo método do prisma-cone, os padrões
de comprimento apresentam-se com uma extremidade em forma de " V " e a outra em
forma de cone, permitindo o contato entre os sensores com o objetivo de simular uma
rosca comum ( figura 4.20b).
Anéis padrão são utilizados para ajustagem de micrômetros para medição de
diâmetros internos ( figura 4.20c).
Os padrões utilizados em ajustagem de micrômetros, devido ao seu desgaste com o
uso, devem ser calibrados periodicamente, isto é, devem ser determinados os seus
comprimentos efetivos de modo a não introduzirem erros sistemáticos, geralmente
significativos, sobre os resultados das medições. Este é um requisito importante para que
um micrômetro possa ser utilizado em controle de qualidade de peças ou medições em
geral.
Deve ser exigido por parte do solicitante do serviço um certificado de calibração
destes padrões, que deverá efetivamente relatar o erro sistemático do mesmo e a
respectiva incerteza de medição.
 É permitido um erro de indicação de ajuste da escala, segundo ISO 3611, dada
pela seguinte equação:
± (2 + L/50) µm
sendo L o limite inferior da faixa de medição do instrumento em milímetros /2/. Assim,
por exemplo, para um micrômetro de 0 - 25 mm é permitido um erro residual no limite
inferior da faixa de medição igual a ± 2 µm .
Como comentado anteriormente no item a, a Norma DIN 863 não permite erros
residuais no limite inferior da faixa de medição.
g) Qualidade dos traços e algarismos
O micrômetro deve apresentar os traços de graduação nítidos e uniforme, regulares,
sem interrupção e sem rebarbas. A distância entre os centros dos traços da graduação
não deve ser menor que 0,8 mm /2/. O que evita muitos erros de leitura é a gravação
inclinada dos traços da escala sobre otubo.
h) Erros devido ao acionamento da trava
Quando acionada a trava, a distância entre os sensores de medição não deve
alterar mais que 2 µm /2/.
20
4.5 .4 4 .5 .4 II n t e r va lo s de Ca l i b raçãon te r va lo s de Ca l i b ração
As normas para qualificação de micrômetros não especificam o tempo entre
recalibrações. Recomenda-se que os micrômetros sejam calibrados de acordo com a
freqüência de utilização, baseado em levantamentos estatísticos resultando, por exemplo,
num regulamento de calibração parcial, diária, isto é, calibração no ponto zero e alguns
pontos da faixa de medição, alternando com calibrações completas e detalhadas em
intervalos semanais ou mensais. Esta periodicidade é necessária em função do rápido
deterioramento das características metrológicas em função do mal uso, choques, etc.
Importante citar a necessidade de manutenção ou substituição de instrumentos
danificados ou excessivamente desgastados devido ao uso.
Como intervalo inicial de calibração recomenda-se o período entre 3 a 6 meses,
dependendo evidentemente dos aspectos citados anteriormente.
F igu ra 4 .21 : Med i ção do e r ro de pa ra l e l i smo dos senso re s .F i gu ra 4 .21 : Med i ção do e r ro de pa ra l e l i smo dos senso re s .
4.6 EXEMPLOS4.6 EXEMPLOS
O relatório anexo mostra o resultado da qualificação integral de um micrômetro.
Este exemplo caracteriza um instrumento de boa qualidade e bom estado de
conservação e dentro das especificações previstas pelas normas /1, 2/.
Alguns resultados referentes a um instrumento já recusado pelo Laboratório de
Calibração e retirado de uso, são apresentados a seguir, caracterizando-se os aspectos
que apresentam irregularidades segundo especificações das normas.
Nas folhas 1 e 2 ( TL 405 ) são apresentados os dados brutos/processados e o
gráfico da curva de erros. Como pode-se observar neste gráfico, o valor de Emax é
superior à tolerância estabelecida por norma.
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 Na figura 4.21 são apresentadas a franjas obtidas na medição do paralelismo dos
sensores de medição.
 As curvas em forma de “S”, próximo às bordas caraterizam desgaste sofrido pelas
mesmas em função do atrito mecânico com as peças.
 O estado superficial do sensor móvel é tal que impediu a formação de franjas de
interferência quando da avaliação de planicidade com o plano óptico ( superfície não
espelhada
A força de medição do micrômetro, quando o deslocamento angular do fuso é
dado através da catraca foi de @ 3N, não satisfazendo portanto as exigências das
normas.
4.7 REFERÊNCIAS B IBL IOGRÁFICAS4.7 REFERÊNCIAS B IBL IOGRÁFICAS
/1/ DIN 863 Mebschrauben. Bügelmebschrauben Normalausführung:
Begriffe, Anforderungen, Prüfung.
/2/ ABNT EB 1164 Micrômetros externos com leitura em 0,01 mm.
/3/ KOTTHAUS, H. Técnica da Produção Industrial. Medição e controle. Ed.
Polígono, São Paulo; V.6, p. 44-8.
/4/ FARAGO, F. T. Handbook of Dimensional Measurement. Industrial Press INC. 2
ed, p. 19-26.
/5/ MAHR Längenprüftechnik. p. 16-40
/6/ PTB Diskussionstagung Längenmesstechnik, 03/74.
/7/ LEINWEBER, P. Taschenbuch der Längenmesstechnik.
/8/ SCHOELER, N. Metrologia e confiabilidade metrológica. CERTI. Março/95.
FIDÉLIS, G. C.
/9/ SCHOELER, N. Qualificação e Certificação de Instrumentos de Medição.
Abril/96.
FIDÉLIS, G. C.