Metrologia Dimensional, Notas de estudo de Engenharia de Manutenção

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METROLOGIA DIMENSIONAL

METROLOGIA DIMENSIONAL

Salvador 2006

SUMÁRIO

• 1. CONCEITOS BÁSICOS
• 2. TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES
• 3. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
  • 3.1 PAQUÍMETRO..................................................................................................................
  • 3.2 MICRÔMETRO
  • 3.3 RELÓGIO COMPARADOR
  • 3.4 RELÓGIO APALPADOR
  • 3.5 PASSÔMETRO E ANEL PADRÃO
  • 3.6 GONIÔMETRO
  • 3.7 TORQUÍMETROS
  • 3.7.1 TIPOS DE UNIÕES PARAFUSADAS E CONDIÇÕES DE JUNTAS EM FUNÇÃO DO TORQUE
  • 3.7.2 CONSEQÜÊNCIAS QUE DEVEM SER CONSIDERADAS........................................................
  • 3.7.3 POR QUE UTILIZAR UM TORQUÍMETRO?
  • 3.7.4 UNIDADES DE TORQUE:
  • 3.7.5 O QUE SÃO TORQUÍMETROS:
  • 3.7.5.1 CLASSIFICAÇÃO DOS TORQUÍMETROS:
    • 3.7.5.1.1 - Torquímetro de indicação de torque:
    • 3.7.5.1.2 - Torquímetro de limitação de torque:
    • 3.7.5.1.3 Torquímetros de sinalização de torque:
  • 3.7.5.2 MANUSEIO DE UM TORQUÍMETRO:
  • 3.7.5.3 CUIDADOS PARA COM O TORQUÍMETRO
• REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. CONCEITOS BÁSICOS

Atenção – Os conceitos básicos são importantes para você. Leia com cuidado e aten- ção.

Pratique a leitura dos instrumentos nos exercícios da apostila e depois pratique na sala de aula. Bom trabalho!

Termos técnicos extraídos do VIM – Vocabulário de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia (INMETRO).

METROLOGIA : É a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos métodos de medição, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões envolvidos na re- presentação de grandezas físicas, bem como da caracterização do comportamento estático e dinâmico dos sistemas de medição.

UNIDADE DE MEDIDA : Grandeza especifica definida e adotada por convenção, com a qual outras grandezas de mesma natureza são comparadas para expressar seu tamanho em relação àquela grandeza.

Notas:

Metro é uma unidade de medida (unidade de comprimento), cujo símbolo é o m. O milímetro é um submúltiplo do metro, isto é, uma fração deste. O milímetro é igual à milésima parte do metro. 1 mm = 0,001 m

A polegada é uma unidade de medida antiga. Não pertence ao Sistema Internacional de Unidades que é legalmente adotado no Brasil. Sua utilização na mecânica está sendo gradativamente substituída pelo metro e seus submúltiplos.

MEDIÇÃO : É a atividade que visa determinar o valor do mensurando, ou seja, é uma seqüência de ações que permitem efetuar a medida propriamente dita. É aplicável a ensaios, testes, análises ou processos equivalentes. O resultado da medição, em ge- ral numérico, é um valor observado, medido, lido, etc.

RESULTADO DA MEDIÇÃO : Valor atribuído a um mensurando obtido por medição

MENSURANDO : Objeto da medição. Grandeza específica submetida à medição.

Exemplos:

Comprimento de um tubo,

Diâmetro de um furo,

A distância entre os centros de dois furos, etc.

2. TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES

1º caso:

Transformar polegadas inteiras em milímetros:

Para se transformar polegadas inteiras em milímetros, multiplica-se 25,4 mm pelo valor em polegadas a transformar.

Ex.: Transformar 3” em milímetros

25,4 x 3 = 76,2 mm

2º caso:

Transformar fração da polegada em milímetro.

Quando o número for fracionário, multiplica-se 25,4 mm pelo numerador da fra- ção e divide-se pelo denominador.

Ex.: Transformar 5/8” em milímetros.

(25,4 x 4) ÷ 8 = 15,875 mm

3º caso:

Transformar polegada inteira e fracionária em milímetros.

Quando o número for misto, inicialmente se transforma o número em uma fra- ção imprópria e, a seguir, opera-se como no 2º caso.

Ex.: Transformar 1.3/4” em milímetros.

mm

4º caso:

Transformar milímetros em polegada fracionária.

Para se transformar milímetro em polegada fracionária, divide-se o valor em mi- límetros por 25,4 e multiplica-se o resultado por uma das frações ordinárias da polegada (menor divisão do instrumento).

Ex.: Transformar 9,525 mm em polegadas.

Simplificando a fração: 8

5º caso:

Transformar polegada milésimal 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

6º caso:

Transformar milímetro em polegada milésimal.

Divide-se o valor em milímetro por 25,

Ex.: Transformar 3,175 mm em polegada decimal.

3,175 : 25,4 = 0,125”

Agora, para terminar, faremos transformações para expressar o valor em polegada ordinária ou decimal.

1º 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 : 8 = 0,

2º transformação:

Transformar sistema inglês decimal em ordinário.

3. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO

Vamos agora estudar três importantes instrumentos de medição. Estudaremos o paquímetro, o micrômetro e o relógio comparador. Não deixe de fazer os exer- cícios!

3.1 Paquímetro

O paquímetro associa uma escala, como padrão de comprimento a dois bicos de me- dição, como meio de transporte de medidas, sendo um ligado à escala e o outro ao cursor e a um nônio (escala menor), como interpolador para leitura entre traços da escala principal.

O paquímetro é um instrumento simples, compacto, robusto e fácil de utilizar. A figura 1, a seguir, mostra um paquímetro com seus elementos constituintes.

Não perca tempo! Procure um paquímetro no seu lugar de trabalho e leia a a- postila com ele ao seu lado. Desta forma, você pode acompanhar a explicação mais facilmente.

Figura 1 – elementos construtivos do paquímetro

Figura 2 – recursos de acesso ao mensurando

ATENÇÃO!

Para se fazer medidas com menores divisões utiliza-se o nônio.

O nônio foi inventado por um matemático Francês Pierre Vernier (1580-1673). O prin- cípio do nônio é aplicado a muitos outros instrumentos, tais como traçadores de altu- ra, paquímetros de profundidade, paquímetro para engrenagens, etc. Utilizando-se o nônio, pode-se dividir a menor divisão da escala principal do paquímetro a até 0, mm, nos instrumentos mais comuns.

LEMBRE-SE SEMPRE!

Os paquímetro podem fornecer resultado de medição com leituras de 0,1 mm, 0, mm, 0,02 mm ou 0,01 mm no sistema métrico e 0.001” ou 1/128”no sistema inglês (polegada). Antes de efetuar a medida procure identificar qual é a leitura do paquíme- tro que está em uso.

Agora, vamos aprender a medir corretamente. Fique atento aos passos abaixo e acompanhe os exemplos das próximas figuras.

Uma vez o paquímetro corretamente posicionado na peça a ser medida e travado, toma-se uma parte da leitura na escala principal e o seu complemento no Nônio. A trava, que fica acima da escala principal, garante que a leitura não vai se modificar até que o operador faça a leitura.

A operação de leitura é muito simples e se realiza da seguinte maneira:

Tomando como referência o primeiro traço do Nônio (traço zero) conte todos os traços da escala principal que ficam à direita e anote. Lembre-se que cada traço menor da escala principal equivale a 1 mm no paquímetro em mm e a .025” no paquímetro em polegada.

Verifique qual dos traços do Nônio coincide com outro qualquer da escala principal. Sempre haverá um que fica melhor alinhado do que os restantes. Cada traço menor do nônio equivale a menor divisão que o paquímetro indica.

Some os valores obtidos na escala principal e no Nônio. Este é o resultado da medi- da.

Vamos aprender a usar o paquímetro! Acompanhe cuidadosamente os exem- plos abaixo...

Leitura do nônio de 0,05 mm (1/20 mm)

No paquímetro com leitura em polegada ordinária, é importante saber ler, somar e simplificar frações, como no caso acima onde somamos primeiramente 1” com 1/16” e depois ainda adicionamos 4/128” do nônio. Somando tudo e simplificando temos:

(1a^ parte – escala principal)

(agora devemos simplificar)

Leitura do nônio 0,001” (nônio com 25 divisões em polegada fracionária)

Agora tente fazer os exercícios da página a seguir (Paquímetros com medidas em milímetros)! Verifique os resultados no final da apostila. Lenbre-se: cada divisão da escala principal é igual a 1 mm e cada divisão do nônio é igual a 0,02 mm.

Exercício: Leia a medida indicada no paquímetro e anote:

Agora tente fazer os exercícios a seguir (paquímetros com medidas em polega- das fracionários)! Lembre-se: cada traço da escala principal é igual a 1/16” e cada traço do nônio é igual a 1/128”.

Tenha muito cuidado...

Posicione os bicos na medição externa aproximando o máximo possível à peça da escala graduada. Isso evitará erros por folgas do cursor e o desgaste prematuro das pontas onde a área de contato é menor. Verifique também o perfeito apoio das faces de medição como mostra a parte inferior da figura abaixo. Acompanhe a bolinha cor- reta...

Tome cuidado com a haste de profundidade!

Posicione corretamente a vareta de profundidade. Antes de fazer a leitura. Verifique se o paquímetro está apoiando perpendicularmente ao furo em todo sentido.

Agora observe os principais tipos de Paquímetros e suas características princi- pais. Lembre-se que há tipos especiais de paquímetros para medições específi- cas, como, por exemplo, a medição de profundidade.

Para atender as mais diversas necessidades da indústria de mecânica de precisão, foram desenvolvidos diversos tipos de paquímetros, sempre procurando tornar mais fácil tanto o acesso ao lugar de medição como seu manuseio e leitura.

3.2 Micrômetro

Agora vamos estudar o micrômetro! Abaixo temos uma leitura interessante so- bre o micrômetro e suas características.

Os micrômetros foram os primeiros instrumentos que atenderam ao princípio de E- nerst Abbé, pois a medição é executada no mesmo eixo da peça a ser medida.

O princípio de funcionamento do micrômetro baseia-se no deslocamento axial de um parafuso micrométrico com passo de elevada exatidão dentro de uma porca ajustável. Girando-se o parafuso micrométrico, este avança proporcionalmente ao passo que normalmente é de 0,5 mm (0,025”). A circunferência da rosca (que corresponde ao tambor, pois este é fixado firmemente ao parafuso por encaixe cônico), é dividida em 50 partes iguais (ou 25 partes nos instrumentos de polegada), possibilitando leituras de 0,01 mm ou .001”.

Assim, uma volta completa do tambor corresponde ao passo da rosca, meia volta cor-

responde à metade do passo da rosca e assim por diante.

Os materiais empregados na fabricação do parafuso micrométrico são o aço liga ou aço inoxidável. O aço inoxidável confere maior resistência á oxidação, mas por outro lado, sua dureza é menor quando comparada a um fuso de aço liga.

Os parafusos micrométricos são retificados, temperados e estabilizados com dureza de aproximadamente 63HRC para garantia de alta qualidade do mesmo.

O tambor graduado está fixado ao fuso micrométrico. Na parte dianteira do tambor acha-se gravada uma escala que subdivide a rotação (deslocamento de 0,5 mm) em cinqüenta partes. O deslocamento de uma divisão de tambor corresponde a um avan- ço 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 infe- rior da faixa de medição coincidir com o traço zero do cilindro, com os sensores de medição se tocando ou com haste padrão entre eles, o micrômetro está apto a fazer medições.

Quando o micrômetro possui nônio, é possível efetuar a leitura diretamente com reso- lução de 0,001 mm ou .0001”. Freqüentemente, adota-se a resolução de 0,002 mm em micrômetros de mm sem nônio. Nos micrômetros com indicação digital a indica- ção em geral é 0,001 mm ou .0001”.

Atenção!

O elemento que garante uniformidade na aplicação da força de medição nos micrô- metros é geralmente a catraca.

A catraca é ligada ao parafuso micrométrico. Se a força de medição for superior à re- sistência da catraca, a mesma gira em falso sobre o parafuso. A catraca em suma, limita o torque transmitido ao fuso. Uma outra forma comum de controlar a força de medição é a utilização de um elemento de fricção ligado ao parafuso micrométrico. Quando a força ultrapassar certo limite, as duas faces deslizam e o parafuso não mais se move.