Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico
Departamento de Engenharia Mecânica Coordenadoria de Estágio do Curso de Engenharia
Mecânica
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RELATÓRIO DE ESTÁGIO – 3/3
Período: de 18/09/2007 a 28/02/2008
Acadêmico: Mario Pereira Rodrigues
Supervisores de estágio: Roberto Binder e Valesio Schulz Orientador de estágio: Armando Albertazzi Gonçalves Júnior
Sumário
1. Introdução...3
2. Atividades Realizadas. ...5
2.1. Comparação com o circularímetro. ...5
2.2. Ensaio Tribológico. ...9
3. Conclusão. ...13
4. Referências Bibliográficas. ...14
1. Introdução.
No inicio do ano de 2008 as bancadas já estavam prontas, porém ainda faltavam alguns detalhes para enfim, alocar o equipamento na sala. Detalhes como moveis e parte elétrica acabaram atrasando o deslocamento do IRAD para a nova sala. Enquanto não se pôde usar o equipamento sobre as bancadas utilizou-se o tempo disponível para a atualização do software e para a confecção de um banner explicativo do IRAD com o objetivo de facilitar o entendimento do sistema para colaboradores de outros setores, facilitando a divulgação do mesmo.
Com o software atualizado facilitou a aquisição de resultados de medições feitas em pistões longos (alturas acima de 23mm). Para medir pistões longos (52mm de altura) são necessárias 3 medições, e em seguida realizar uma costura entre as nuvens de pontos adquiridas. Medições com o software antigo tinham que ser enviadas para o Labmetro para que fossem realizadas as costuras das nuvens de pontos, fato que atrapalhava a aquisição de resultados. O software novo já vem com o algoritmo de costura, não necessitando mais o envio para o Labmetro.
No inicio de Fevereiro foram instalados os móveis, porem ainda não a parte elétrica. Instalou-se provisoriamente o equipamento com auxilio de extensões, para que não se perdesse muito tempo com o equipamento sem uso.
Com o equipamento sobre as bancadas houve uma boa melhora nas medições, porém não se conseguiu filtrar toda a vibração advinda do bloco vizinho. Na tentativa de filtrar a vibração que ainda estava presente, utilizou-se as câmaras de ar sobre a bancada. Mesmo com as câmaras ainda há interferência por vibração. Por este motivo ainda não é possível uma boa calibração.
2. Atividades Realizadas.
Os primeiros testes realizados com o IRAD sobre a bancada, foram comparações com o circularímetro e medição de desgaste em ensaio tribológico.
O pistão usado na comparação com o circularímetro é um pistão longo vindo de processos de tratamentos térmicos, ainda não retificado. Posteriormente será medido novamente depois de ser retificado e recoberto por camadas de endurecimento superficial. Será analisada a variação de forma devida aos processos de fabricação.
2.1. Comparação com o circularímetro.
Pelo fato de não ter sido retificado, este pistão se encontra com a forma bem destorcida. Por este fato a interferência da vibração é muito baixa, pois os resultados são analisados em escalas maiores, não necessitando também uma precisão muito fina. Na medição com circularímetro obteve-se o perfil circular em seis alturas. Houve uma boa proximidade nos valores de circularidade, porém utilizou-se um filtro mais exagerado para que os valores ficassem próximos. O comparativo entre os gráficos abaixo se encontram na mesma escala, para cada altura.
A
B
C
D
E
F
Figura 5: Comparativo entre imagens 3D Altura Escala (gráfico) Circularidade (Circularímetro) Circularidade (IRAD) Diferença Diferença % A = 4,5mm 5,00µm 8,30µm 8,56um 0,26µm 3,13% B = 13,5mm 20,00µm 34,75µm 33,67µm 1,08µm 3,11% C = 24,50mm 5,00µm 6,35µm 6,57µm 0,22µm 3,46% D = 32,00mm 2,00µm 4,25µm 4,77µm 0,52µm 12,24% E = 40,00mm 5,00µm 7,60µm 7,66µm 0,06µm 0,79% F = 48,25mm 10,00µm 17,75µm 17,62µm 0,13µm 0,73% Cilindricidade 38,90µm 48,29µm 10,61µm 27,27%
Tabela 1: Comparação de valores
2.2. Ensaio Tribológico.
O ensaio tribológico consiste em desgastar uma superfície utilizando uma ponta esférica (normalmente de metal duro), em movimento harmônico, com cargas normais e axiais controladas. Deste ensaio se extraem valores de coeficiente de atrito e se estima a resistência ao desgaste. A resistência ao desgaste é estimada pelo volume desgastado no ensaio.
O tipo de pistão analisado possui uma camada de recobrimento. O objetivo deste ensaio é verificar a resistência desta camada, de acordo com a remoção de material. No teste com deslocamento de 5mm, a carga normal inicial foi de 0,86Kgf, variou 200gf de 30 em 30 minutos até atingir 2,08Kgf. Na carga final o teste roda por até 120 minutos, ou até a camada ser desgastada por completo (a maquina reconhece quando a camada é totalmente removida pelo aumento considerável do coeficiente de atrito – metal duro X Aço). No caso deste teste a ultima carga se manteve por 72 minutos aproximadamente.
Figura 8: Desgaste provocado pelo teste (Foto tirada pelo estereoscópio)
O pistão foi medido no IRAD antes e depois do teste. Com as imagens sobrepostas verificou-se uma profundidade do risco de cerca de 2µm a 3µm e um volume desgastado de cerca de 8nl
Figura 9: Gráfico de linearidade: diferenças entre os perfis
Figura 10: Imagens 3D sobrepostas: Corte transversal
3. Conclusão.
Com a bancada anti-vibração houve certa melhora nas medições, porém ainda não se conseguiu uma boa repetição de resultados. Ainda é necessária uma nova solução para este problema, pois o sistema é muito sensível à vibração. Com o problema de vibrações resolvido o sistema poderá ser calibrado e irá produzir resultados confiáveis.
Mesmo sem confiabilidade no sistema na situação em que se encontra, o IRAD já mostrou resultados bem próximos ao do circularímetro. Os valores de cilindricidade adquiridos pelo IRAD provavelmente já são melhores que os do circularímetro, pelo fato de varrer a superfície da peça por inteiro.
Com valores de volume desgastado, testes tribológicos terão um fator de aprovação mais preciso.
Para futuras calibrações do IRAD serão necessários novos padrões. Ideal que se tenha um para cada dimensão. Atualmente o sistema só pode ser calibrado com o padrão do Labmetro, pois os padrões disponíveis no laboratório de metrologia da Embraco não possuem um acabamento superficial adequado para calibração.
4. Referências Bibliográficas.
1 Pont, Alex D.; Desenvolvimento de um Interferômetro de Luz Incoerente
para Medição de Formas de Cilindros; Universidade Federal de Santa Catarina;
2004.
2 CETR; UMT-2 MULTI SPECIMEN TEST SYSTEM, User’s manual;
d
Positioning new piston in the interferometer
Wear test
Positioning the worn piston in the interferometer
Shapes measurements and image saving in a hard disk
Quantification of wear through the images substraction
Analysis report Shape measurements and image
saving in a hard disk Operation
Materials Laboratory
Materials Laboratory
Instrumentation & tools
IRAD
Optical system for wear quantification in external cylinder surfaces
- Implant new methodology for product approval
Goals
- Achieve reliability
Radial Interferometer IRAD
Positioning new piston in the interferometer
Wear test
Positioning the worn piston in the interferometer
Shapes measurements and image saving in a hard disk
Quantification of wear through the images substraction
Analysis report Shape measurements and image
saving in a hard disk
Shape and wear analysis
New piston
Piston after wear test
Images overlapping
New pistonxWorn piston
Software of analysis
Quantification of wear volume and cylindricity values Operation
Shape measurements and image saving in a hard disk
Operation
Positioning new piston in the interferometer
Wear test
Positioning the worn piston in the interferometer
Shapes measurements and image saving in a hard disk
Quantification of wear through the images substraction
Analysis report Shape measurements and image
saving in a hard disk Operation W E A R S H A P E
