Apostila de controle dimensional, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Educação Profissional

Curso Técnico em Mecânica

Módulo I – Mecânico Industrial

CONTROLE DIMENSIONAL

SUMÁRIO

• Educação Profissional
• 1 – METROLOGIA
• 1.1 – INTRODUÇÃO
• 1.2 – CONSIDERAÇÕES
• 1.3 – OBJETIVOS
• 1.4 – CONCEITO
• 1.5 - FINALIDADE DO CONTROLE
• 1.6 – MEDIÇÃO
• 1.7 – UNIDADE
• 1.8 – PADRÃO
• 1.9 - MÉTODO, INSTRUMENTO E OPERADOR
• 2 - UNIDADES DIMENSIONAIS
• 2.1 - UNIDADES DIMENSIONAIS LINEARES
• 3 - SISTEMA DE MEDIDAS
• 3.1 - TRANSFORMAÇÃO DE MEDIDAS
• 4 – ESCALA
• 4.1 - SISTEMA MÉTRICO
• 4.2 - SISTEMA INGLÊS
• 4.3 - ESCALA DE ENCOSTO
• 4.4 - CARACTERÍSTICAS DE BOA RÉGUA GRADUADA
• 4.5 – CONSERVAÇÃO
• 4.6 - GRADUAÇÃO DA ESCALA
• 5 - PAQUÍMETRO
• 5.1 - PRINCÍPIO DE NÔNIO
• 5.2 - CÁLCULO DA RESOLUÇÃO
• 5.3 - ERROS DE LEITURA
• 5.4 – PARALAXE
• 5.5 - PRESSÃO DE MEDIÇÃO
• 5.6 - ERROS DE MEDIÇÃO
• 5.7 - USO DO VERNIER (NÔNIO)
• 5.8 - PROCESSO PARA COLOCAÇÃO DE MEDIDAS
• 5.9 - PROCESSO PARA A LEITURA DE MEDIDAS
• 5.10 – INSTRUMENTO
• 5.11 - MEDIR DIÂMETROS EXTERNOS
• 5.12 - LEITURA DA ESCALA FIXA
• 5.13 - USO DO VERNIER (NÔNIO)
• 5.14 - CÁLCULO DA RESOLUÇÃO
• 5.15 - LEITURA DE MEDIDAS
• 5.16 - INSTRUMENTO
• 5.17 – PAQUÍMETRO
• 5.18 - USO DO VERNIER (NÔNIO)
• 5.19 - LEITURA DE MEDIDAS
• 5.20 - MEDIÇÃO DE DIÂMETROS EXTERNOS
  • Educação Profissional
• 6 – MICRÔMETRO
• 6.1 - CARACTERÍSTICAS DO MICRÔMETRO
• 6.2 - TIPOS E USOS
• 6.3 - USO DO MICRÔMETRO
• 6.4 – RECOMENDAÇÕES
• 6.5 – CONSERVAÇÃO
• 6.6 - MICRÔMETRO - SISTEMA MÉTRICO DECIMAL
• 6.7 – INSTRUMENTO
• 6.8 - MEDIÇÃO DE DIÂMETRO EXTERNOS
• 7 - GONIÔMETRO – MEDIÇÃO ANGULAR
• 7.1 - UNIDADES DE MEDIÇÃO ANGULAR
• 7.2 – GONIÔMETRO
• 7.3 - TIPOS E USOS
• 7.4 - DIVISÃO ANGULAR
• 7.5 - LEITURA DO GONIÔMETRO
• 7.6 - UTILIZAÇÃO DO NÔNIO
• 7.7 - CÁLCULO DE RESOLUÇÃO
• 7.8 - PROCESSO DE EXECUÇÃO
• 7.9 – INSTRUMENTO
• 8 - RELÓGIO COMPARADOR
• 8.1 – PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• 8.2 - MONTAGENS USUAIS DO COMPARADOR
• 8.3 - PRECAUÇÃO IMPORTANTE
• 8.4 - SISTEMA DE ENGRENAGEM
• 8.5 - SISTEMA DE ALAVANCA
• 8.6 - AMPLIFICAÇÃO MISTA
• 8.7 - LEITURA DO RELÓGIO
• 8.8 - CONTROLE DE RELÓGIO
• 8.9 – RECOMENDAÇÕES
• 8.10 - FINALIDADE DO SEU USO
• 8.11 - VERIFICAR PLANEZA E PARALELISMO
• 9 - BLOCOS-PADRÃO E PEÇAS AUXILIARES
• 9.1 - A MEDIÇÃO COM BLOCOS-PADRÃO
• 9.2 - BLOCOS-PADRÃO E PEÇAS AUXILIARES
• 9.3 - CONSTITUIÇÃO DOS BLOCOS-PADRÃO E DOS BLOCOS PROTETORES
• 9.4 - CLASSIFICAÇÃO DOS BLOCOS
• 9.5 - SELEÇÃO DOS BLOCOS
• 9.6 - ADESÃO DOS BLOCOS
• 9.7 - ACESSÓRIOS PARA BLOCOS-PADRÃO
• 9.8 - UTILIZAÇÃO DOS BLOCOS E ACESSÓRIOS
• 9.9 - BLOCOS-PADRÃO ANGULARES
• 9.10 - CILINDROS E ESFERAS CALIBRADAS
• 9.11 - RECOMENDAÇÕES SOBRE SEU USO
• 9.12 - COMPARAR DIMENSÕES COM BLOCOS-PADRÃO
• 9.13 - PROCESSO DE EXECUÇÃO
  • Educação Profissional
• 10 - INSTRUMENTOS DE VERIFICAÇÃO E CONTROLE
• 10.1 - RÉGUAS DE CONTROLE
• 10.2 – RÉGUA DE FIO RETIFICADO
• 10.3 – RÉGUAS DE FACES RETIFICADAS OU RASQUETEADAS
• 10.4 - RÉGUA TRIANGULAR PLANA
• 10.5 – CUIDADOS
• 10.6 – ESQUADRO
• 10.7 - COMPASSOS DE PONTA E DE CENTRAR
• 10.8 – GRAMINHO
• 10.9 - MESA DE TRAÇAGEM E CONTROLE
• 10.10 - VERIFICADORES DE ÂNGULOS
• 10.11 - INSTRUMENTOS DE CONTROLE
• 10.12 - CALIBRADORES AJUSTÁVEIS
• 10.13 - NORMAS TÉCNICAS
• 11 - INSTRUMENTOS DE DESLOCAMENTO VERTICAL
• 11.1 - PAQUÍMETRO ESPECIAL
• 11.2 - MICRÔMETRO ÓTICO DE ALTURA
• 11.3 - MICRÔMETRO DE ALTURA
• 12 - TOLERÂNCIAS E AJUSTES
• 12.1 – DEFINIÇÕES
• 12.2 - SISTEMAS DE AJUSTES
• 12.3 - SISTEMA EIXO NORMAL (eixo base)
• 12.4 - SISTEMA FURO NORMAL (furo base)
• 12.5 - SISTEMA MISTO
• 12.6 – AJUSTE
• 12.7 - SISTEMA DE TOLERÂNCIA
• 12.8 – TOLERÂNCIA
• 12.9 - ZONA OU CAMPO DE TOLERÂNCIA
• 12.10 – MONTAGENS
• 12.11 – TOLERÂNCIA
• 12.12 - SISTEMA INTERNACIONAL I.S.O
• 13 - APARELHOS ELETRÔNICOS DE MEDIÇÃO
• 13.1 - TIPOS, CARACTERÍSTICAS E USO
• 13.2 – CARACTERÍSTICAS
• 13.3 - TIPOS E USOS
• 14 - ESTADO DAS SUPERFÍCIES
• 14.1 – RUGOSIDADE
• 14.2 - CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DA TEXTURA SUPERFICIAL
• 14.3 - ESTADO DAS SUPERFÍCIES
• BIBLIOGRAFIA

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1 - METROLOGIA

1.1 - INTRODUÇÃO

O contato cotidiano com problemas de fabricação tem gerado a necessidade de busca de informações nas mais variadas literaturas e também, num grande número de vezes, a complementação e adaptação dessas informações para as condições operacionais do parque fabril brasileiro. O simples transporte de conceitos operacionais, usados em outros países, para qualquer sistema produtivo brasileiro pode acarretar sérios problemas, uma vez que os parâmetros que influem na análise de qualquer processo variam de um país para outro. As dificuldades que se tem encontrado nesta rotina foram o motivo fundamental de se tentar agrupar estes conceitos de modo a facilitar seu uso, bem como ampliar as possibilidades de análise das mais variadas situações. Esta apostila tem o objetivo de orientar o aluno sobre a Técnica de Produção Industrial, que trata de métodos de METROLOGIA dentro do CONTROLE DE QUALIDADE e ajudá-lo a seguir a Trajetória da Aprendizagem rumo a sua vida profissional. Está inserido nesta apostila os conceitos fundamentais referentes às informações tecnológicas de cada instrumento de medição e as operações básicas sobre transformação de Unidades e Tolerância e Ajuste. 1.2 - CONSIDERAÇÕES Dentro do campo de Mecânica, um dos setores em que encontramos bastante dificuldades é aquele que se refere a METROLOGIA dentro do CONTROLE DE QUALIDADE. De uma certa maneira, porque o assunto é um pouco complexo por sua natureza; pelo fato de se desejar valores exatos e precisos não oferece facilidades. Por outro lado, o que se encontra em bibliografias, ou é bastante confuso, ou é muito resumido. Por estas razões, foi preparada esta apostila para facilitar a tarefa dos alunos envolvidos com este assunto. 1.3 - OBJETIVOS O objetivo foi o de reunir uma série de dados e recomendações que possibilitasse ao aluno uma correta e rápida interpretação, sem consultas a outras partes ou elementos especializados.

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1.7 - UNIDADE

Entende-se por unidade um determinado valor em função do qual outros valores são enunciados. Usando-se a unidade METRO, pode-se dizer, por exemplo, qual é o comprimento de um corredor. A unidade é fixada por definição e independe do prevalecimento de condições físicas como temperatura, grau higroscópico (umidade), pressão, etc. 1.8 - PADRÃO O padrão é a materialização da unidade; é influenciada por condições físicas, podendo-se mesmo dizes que é a materialização da unidade, somente sob condições específicas. O mesmo padrão, por exemplo, tem o comprimento de um metro, somente quando este a uma determinada temperatura, a uma determinada pressão e suportado, também, de um modo definido. É óbvio que a mudança de qualquer uma dessas condições alterará o comprimento original. 1.9 - MÉTODO, INSTRUMENTO E OPERADOR Um dos mais significativos índices de processo, em todos os ramos da atividade humana, é a perfeição dos processos metrológicos que neles se empregam. Principalmente no domínio da técnica, a Metrologia é de importância transcendental. O sucessivo aumento de produção e a melhoria de qualidade requerem um ininterrupto desenvolvimento e aperfeiçoamento na técnica de medição; quanto maiores são as exigências, com referência à qualidade e ao rendimento, maiores são as necessidades de aparatos, ferramentas de medição e elementos capazes. Na tomada de quaisquer medidas, devem ser considerados três elementos fundamentais: o método , o instrumento e o operador. 1.9.1 – Método a) MEDIÇÃO DIRETA Consiste em avaliar a grandeza por medir, por comparação direta com instrumentos, aparelhos e máquinas de medir. Esse método é, por exemplo, empregado na confecção de peças-protótipo, isto é, peças originais utilizadas como referência, ou ainda, quando o número de peças por executar for relativamente pequeno. b) MEDIÇÃO INDIRETA POR COMPARAÇÃO Medir por comparação é determinar a grandeza de uma peça com relação a outra, de padrão ou dimensão aproximada: daí a expressão: medição indireta. 1.9.2 - Instrumentos de medição

Educação Profissional 7 A exatidão relativa das medidas depende, evidentemente, da qualidade dos instrumentos de medição empregados. Assim, a tomada de um comprimento com um metro defeituoso dará resultado duvidoso, sujeito a contestações. Portanto, para a tomada de uma medida, é indispensável que o instrumento esteja aferido e que sua aproximação permita avaliar a grandeza em causa, com a precisão exigida. 1.9.3 – Operador O operador é, talvez, dos três, o elemento mais importante. É ele a parte inteligente na apreciação das medidas. De sua habilidade depende, em grande parte, a precisão conseguida. Um bom operador, servindo-se de instrumentos relativamente débeis, consegue melhores resultados do que um operador inábil com excelentes instrumentos. Deve, pois, o operador, conhecer perfeitamente os instrumentos que utiliza, ter iniciativa para adaptar às circunstâncias, o método mais aconselhável e possuir conhecimentos suficientes para interpretar os resultados encontrados. 1.9.4 - Laboratório de metrologia Nos casos de medição de peças muito precisas, torna-se necessária uma climatização do local; esse local deve satisfazer às seguintes exigências: 1 - temperatura constante; 2 - grau higrométrico correto; 3 - ausência de vibrações e oscilações; 4 - espaço suficiente; 5 - boa iluminação e limpeza.

• TEMPERATURA, UMIDADE, VIBRAÇÃO E ESPAÇO A Conferência Internacional do Ex-Comite I.S. fixou em 20°C a temperatura de aferição dos instrumentos destinados a verificar as dimensões ou formas. Em conseqüência, o laboratório deverá ser mantido dentro dessa temperatura, sendo tolerável a variação de mais ou menos 1°C; para isso, faz-se necessária a instalação de reguladores automáticos. A umidade relativa do ar não deverá ultrapassar 55%, é aconselhável instalar um higrostato (aparelho regulador de umidade); na falta deste, usa-se o CLORETO DE CÁLCIO INDUSTRIAL, cuja propriedade química retira cerca de 15% da umidade relativa do ar. Para proteger as máquinas e aparelhos contra a vibração do prédio, forra-se a mesa com tapete de borracha, com espessura de 15 a 20mm, e sobre este se coloca uma chapa de aço, de 6mm. No laboratório, o espaço deve ser suficiente para acomodar em armários todos os instrumentos e, ainda, proporcionar bem-estar a todos que nele trabalham.

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- DEFINIÇÃO DO METRO

O metro é definido por meio da radiação correspondente à transição entre os níveis 2 p 10 e 5 d 5 do átomo de criptônio 86 e é igual, por convenção, a 1 650 763,73 vezes o comprimento dessa onda no vácuo. O 2 p 10 e 5 d 5 representa a radiação por usar no raio-vermelho-laranja do criptônio 86. Seu comprimento de onda é de 0,6057 micrômetros.

• METRO-PADRÃO UNIVERSAL O metro-padrão universal é a distância materializada pela gravação de dois traços no plano neutro de uma barra de liga bastante estável, composta de 90% de platina e 10% de irídio, cuja secção, de máxima rigidez, tem a forma de um X (fig. 2.2). Figura 2.
• MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DO METRO Tabela 2.1 – Múltiplos e submúltiplos do metro Terâmetro Tm 1012 1 000 000 000 000 m Gigâmetro Gm 109 1 000 000 000 m AB = 1/4 do meridiano Figura 2.

Educação Profissional 10 Megâmetro Mm 106 1 000 000 m Quilômetro Km 103 1 000 m Hectômetro hm 102 100 m Decâmetro dam 101 10 m METRO (unidade) M 1 m decímetro dm 10 -^1 0,1 m centímetro cm 10 -^2 0,01 m milímetro mm 10 -^3 0,001 m micrômetro m 10 -^6 0,000 001 m nanômetro nm 10 -^9 0,000 000 001 m picômetro pm 10 -^12 0,000 000 000 001 m femtômetro fm 10 -^15 0,000 000 000 000 001 m attômetro am 10 -^18 0,000 000 000 000 000 001 m

• UNIDADES NÃO OFICIAIS Sistema Inglês e Americano Os países anglo-saxões utilizam um sistema de medidas baseado na jarda imperial (yard) e seus derivados não decimais, em particular a polegada inglesa (inch), equivalente a 25,399 956 mm à temperatura de 0°C. Os americanos adotam a polegada milesinal, cujo valor foi fixado em 25,400 050 8 mm à temperatura de 16 2/3°C. Em razão da influência anglo-saxônica na fabricação mecânica, emprega-se freqüentemente, para as medidas industriais, à temperatura de 20°C, polegada de 25,4mm. Observação: Muito embora a polegada esteja com data de extinção marcada,, será aplicada em nosso curso, em virtude do grande número de máquinas e aparelhos utilizados pelas indústrias no Brasil que obedecem a esses sistemas.
• NORMAS GERAIS DE MEDIÇÃO Medição é uma operação simples, porém poderá ser bem efetuada por aqueles que se preparam para tal fim. O aprendizado de medição deverá ser acompanhado por um treinamento, quando o aluno será orientado segundo as normas gerais de medição. Normas gerais de medição: 1 - Tranqüilidade; 2 - Limpeza; 3 - Cuidado; 4 - Paciência; 5 - Senso de responsabilidade; 6 - Sensibilidade; 7 - Finalidade da posição medida; 8 - Instrumento adequado; 9 - Domínio sobre o instrumento.

Educação Profissional 12 3º CASO- Transformar polegada inteira e fracionária em milímetro. Quando o número for misto, inicialmente se transforma o número misto em uma fração imprópria e, a seguir, opera-se como no 2º caso. Ex.: Transformar 1 3” em milímetros. 4 1 3” = 1x4+3 = 7 - 4 4 4 7 = 25,4 x 7 = 44,45 mm 4 4 2ª TRANSFORMAÇÃO Transformar milímetro em polegada. Para se transformar milímetro em polegada, divide-se a quantidade de milímetros por 25,4 e multiplica-se o resultado por uma das divisões da polegada, dando-se para denominador a mesma divisão tomada, e, a seguir, simplifica-se a fração ao menor numerador. Ex.: Transformar 9,525 mm em polegadas. ( 9,525 : 25,4 ) 128 = 0,375 x 128 = 48 - 128 128 128 Simplificando a fração teremos: 48 = 24 = 12 = 6 = 3” - 128 64 32 16 8

• APLICANDO OUTRO PROCESSO Multiplica-se a quantidade de milímetros pela constante 5,04, dando-se como denominador à parte inteira do resultado da multiplicação a menor fração da polegada, simplificando-se a fração, quando necessário. Ex.: Transformar 9,525 mm em polegadas. 9,525 x 5,04 = 48 - 128 128 Simplificando a fração teremos: 48 = 24 = 12 = 6 = 3” - 128 64 32 16 8 Após a aprendizagem de mais um sistema de unidade de medidas, aumentaremos a nossa relação de transformação de medidas.

x 128 – 3000 750 375 -

9, x 5,04 – 38100 477250 - 48, 10600

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3ª TRANSFORMAÇÃO

Transformar sistema inglês ordinário em decimal. Para se transformar sistema inglês ordinário em decimal, divide-se o numerador da fração pelo denominador. Ex.: Transformar 7/8” em decimal. 7” = 0,875” 8 4ª TRANSFORMAÇÃO Transformar sistema inglês decimal em ordinário. Para se transformar sistema inglês decimal em ordinário, multiplica-se valor em decimal por uma das divisões da polegada, dando-se para denominador a mesma divisão tomada, simplificando-se a fração, quando necessário. Ex.: Transformar 0,3125 em sistema inglês ordinário. 0,3125” x 128 = 40 - 128 128 Simplificando a fração teremos: 40 = 20 = 10 = 5” - 128 64 32 16 Com os dois tipos de transformação de medidas apresentados nesta folha, completamos o total dos seis mais freqüentemente utilizados pelo Inspetor de Medição. 5ª TRANSFORMAÇÃO Transformar polegada decimal em milímetro. Para se transformar polegada decimal em milímetro, multiplica-se o valor em decimal da polegada por 25,4. Ex.: Transformar 0,875” em milímetro. 0,875” x 25,4 = 22,225 mm 6ª TRANSFORMAÇÃO Transformar milímetro em polegada decimal.

x 128 – 25000 6250 3125 - 40, 0, x 25,4 – 3500 4375 1750 - 22,

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4 – ESCALA

O mais elementar instrumento de medição utilizado nas oficinas é a régua graduada (escala). É usada para tomar medidas lineares, quando não há exigência de grande precisão. Para que seja completa e tenha caráter universal, deverá ter graduações do sistema métrico e do sistema inglês (fig.4.1). Figura 4.1 – Escala

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4.1 - SISTEMA MÉTRICO

Graduação em milímetros (mm). 1 mm = 1 m - 1000 4 .2 - SISTEMA INGLÊS Graduação em polegadas(“). 1” = 36ª parte da jarda A escala ou régua graduada é construída de aço, tendo sua graduação inicial situada na extremidade esquerda. É fabricada em diversos comprimentos: 6” (152,4mm), 12” (304,8mm). A régua graduada apresenta-se em vários tipos, conforme mostram as figuras 4.2, 4.3 e 4.4. Figura 4.2 - Régua de encosto interno Figura 4.3 - Régua de profundidade Figura 4.4 - Régua de dois encostos (usada pelo ferreiro) O uso da régua graduada torna-se freqüente nas oficinas, conforme mostram as figuras 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 4.10 e 4.11. Figura 4.5 - Medição de comprimento com fase de referência

Educação Profissional 18 Figura 4.10 - Medição de comprimento com apoio em um plano Figura 4.11 - Medição de diâmetro Enquanto forja uma peça, procurando dar-lhe formas e dimensões determinadas, o ferreiro necessita verificar medidas com freqüência. Para isso, usa o instrumento denominado ESCALA DE ENCOSTO ou ESCALA DO FERREIRO. 4.3 - ESCALA DE ENCOSTO É um instrumento de medição linear, de aço temperado, que apresenta a particularidade de ter uma saliência (ENCOSTO) na extremidade. Explica-se a necessidade desta saliência. Trabalhando sempre com peças aquecidas, em parte ou no todo, o ENCOSTO facilita ao ferreiro aplicar a escala na peça. (figuras 4.12 e 4.13). Figura 4.12 - Escala de encosto (vista de um lado) Figura 4.13 - Escala de encosto (vista do lado oposto) MODO DE USAR – Põe-se o encosto em contato com a peça, e, como está segurando a escala pelo punho (figura 4.14 e 4.15), ajusta-se a mesa à peça, fazendo-se, em seguida, a leitura rápida da medida. Figura 4.14 - Medição a partir da face externa do encosto

Educação Profissional 19 Figura 4.15 - Medição a partir da face interna do encosto As divisões menores são de 1mm e de 1/16”. Numa mesma borda, a graduação em polegada corresponde, a outro lado da escala, à graduação métrica (figura 4.12 e 4.13). Os comprimentos da escala do ferreiro são variados, usando-se mais a escala longa, de 20” (508mm). A escala não deve ficar muito tempo em contato com as partes aquecidas. 4.4 - CARACTERÍSTICAS DE BOA RÉGUA GRADUADA 1 - Ser, de preferência, de aço inoxidável; 2 - Ter graduação uniforme; 3 - Apresentar traços bem finos, profundos e salientados em preto. 4.5 - CONSERVAÇÃO 1 - Evitar quedas e contato com ferramentas de trabalho; 2 - Evitar flexioná-la ou torcê-la, para que não se empene ou quebre; 3 - Limpe-a após o uso, para remover o suor e a sujeira; 4 - Aplique-lhe ligeira camada de óleo fino, antes de guardá-la. 4.6 - GRADUAÇÃO DA ESCALA 4.6.1 - Sistema Inglês Ordinário Representações (“) polegada – 1” = uma polegada da (IN) polegada – 1 IN = uma polegada Polegada (INCH) palavra inglesa que significa POLEGADA. Figura 4. As graduações da escala são feitas dividindo-se a polegada em 2, 4, 8, e 16 partes iguais, existindo em alguns casos escalas com 32 divisões (figs. 4.17, 4.18, 4.19, 4.20 e 4.21). Intervalo referente a 1” (ampliado)