UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS PONTA GROSSA METROLOGIA II

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METROLOGIA II

Professor: Me. Eng. PAULO ROBERTO CAMPOS ALCOVER JUNIOR

Curso de Tecnologia em Fabricação Mecânica – 2° Período

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências 2  Rugosidade;  Referências.  Parâmetros;  Representação;  Medição;

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências 3

 Erro macro geométrico

 São erros de forma, verificáveis por meio de

instrumentos convencionais de medição, como

micrômetros,

relógios

comparadores,

paquímetros, etc...

 Erros micro geométricos

 São erros ocasionados pela direção de

trabalho

das

ferramentas

de

corte

e

acabamento geralmente imperceptíveis para o

olho humano, necessitam de equipamentos

especiais.

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• Conceito

• É o conjunto de irregularidades, isto é,

pequenas

saliências

e

reentrâncias

que

caracterizam

uma

superfície.

Essas

irregularidades podem ser avaliadas com

aparelhos como o rugosímetro.

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 O acabamento superficial de uma peça influencia seu desempenho em operação:

 Freios de automóveis, mancais, rolamentos e engrenagens;

 Escoamento de fluidos em tubulações e resistência ao fluxo em cascos de navios;

 Problemas de corrosão e fadiga;

 Superfícies de medição: blocos padrões, micrômetros, etc...

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 Importância nos componentes mecânicos

1. Qualidade do deslizamento

2. Resistência ao desgaste

3. Resistência ao escoamento dos flúidos

4. Aderência a camadas protetoras

5. Resistência à corrosão e fadigas

6. Vedação

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 Processo de fabricação determina acabamento superficial e desempenho;

 Mancais de motores: capacidade de carga aumenta com rugosidade (acabamento superficial);

 Importante quantificar a rugosidade.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Rugosidade 9

 Conjunto de desvios microgeométricos, caracterizado pelas pequenas saliências e reentrâncias presentes em uma superfície.

 Norma NBR ISO 4287/2002 – define termos para especificação da rugosidade:

 Superfícies;

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 Superfície geométrica (ideal), real (com desvios de acabamento) e efetiva (avaliada pela técnica da medição):

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• Superfície Geométrica:

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• Superfície real:

• Superfície que limita o corpo e o separa

do meio que o envolve. É resultado do

método de produção (torneamento,

corte, etc).

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• Superfície efetiva:

• Superfície avaliada pela técnica de medição e

apresentada pelo aparelho de medição.

Existem diferentes tipos de medição, portanto

diferente tipos de superfícies efetivas.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Rugosidade 14 Perfil Efetivo, obtido

por medição.

Textura primária (Rugosidade). Textura secundária

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• Perfil geométrico:

• Inserção da superfície geométrica com um

plano perpendicular. Plano com perfil em linha

reta perfeita.

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• Perfil real:

• Inserção da superfície real com um plano

perpendicular.

Plano com perfil em linha

irregular.

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• Perfil de rugosidade:

• Imagem obtida a partir do perfil real por meio

de um aparelho de medição e eliminação de

ondulação.

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• Composição da superfície:

• Obtido a partir do perfil real por um

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• A) Rugosidade ou textura primária: é o

conjunto de irregularidades causadas pelo

processo de produção através da ferramenta

de corte.

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• B) Ondulações ou textura secundária: conjunto de

irregularidades causadas pelas vibrações ou

deflexões do sistema de produção.

(21)

• C) Erro de formas:

é a direção geral dos

componentes que podem ou não ter direções

definidas.

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• D) Passos de irregularidades: é a medida das

distância entre as saliências.

• D1 = passo da irregularidade da textura primária.

• D2 = passo da irregularidade da textura

secundária.

• Passo pode ser designado pela frequência da

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• E) Altura da irregularidade: altura ou amplitude

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 Perfil de rugosidade: obtido após separação do desvio de forma e da textura secundária do perfil efetivo, através do uso de filtros;

 Avaliação da rugosidade: uso do comprimento de amostragem (cut-off).

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• Comprimento de Amostragem Cut-Off

• lm: Comprimento total da avaliação

• le: Comprimento da amostragem

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• Comprimento de Amostragem Cut-Off

• Pela norma ISO, deve-se medir 5 comprimentos le

e indicar o valor médio

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 Comprimento de amostragem (cut-off): minimizar o efeito do desvio de forma na avaliação da rugosidade (filtro).

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 Nos instrumentos, os valores de cut-off são escolhidos conforme recomendação da norma, em função da:

A) distância entre sulcos (aproximadamente igual ao avanço, em superfícies periódicas);

B) rugosidade esperada (superfícies não periódicas).

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 Mecânicos, como a sapata (calço) presente em instrumentos de medição;

 Matemáticos, onde uma equação é ajustada aos resultados da medição para corrigir o desvio de forma e ondulações secundárias; filtros 2RC, Gauss, Spline, Regressão Gaussiana Robusta (RGRF), entre outros.

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 Filtro mecânico: sapata presente em instrumentos de medição, para acompanhar as ondulações da superfície e minimizar o efeito do desvio de forma.

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 Filtros matemáticos: em geral, envolve a determinação de uma linha média e a correção do perfil efetivo. Métodos (Raja et al., 2002):

- 2RC (mais antigo);

- Gauss: mais comum, presente em muitos instrumentos;

- Spline (vantagens sobre 2RC e Gauss);

- Regressão Gaussiana Robusta (RGRF) – filtro baseado no Gauss, iterativo.

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 Sistema M – linha média: determinar linha média que divide as áreas do perfil de rugosidade (mais usado). No Brasil, as Normas NBR ISO 4287/2002 e NBR 8404/1988 indicam o uso do sistema M;

 Sistema E - linhas envoltórias determinadas por dois círculos que rolam sobre a superfície da peça.

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 Sistema M – Linha Média:

Rugosidade determinada em função de uma linha de referência, disposta na direção do perfil.

 Linha média: divide o perfil tal que a soma das áreas acima é igual à soma das áreas abaixo, ao longo do comprimento de medição (lm).

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• Linha média – Sistema M

• Linha média é a linha paralela à direção geral

do perfil, no comprimento da amostragem, de

tal modo que a soma das áreas superiores,

compreendidas entre ela e o perfil efetivo, seja

igual

à

soma

das

áreas

inferiores,

no

comprimento da amostragem (le).

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 35

Três tipos de Parâmetros podem ser determinados:  Amplitude;

 Espaçamento;

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 36 Parâmetros de Amplitude:

 Ra = rugosidade aritmética ou média, também representado por CLA ou AA.

- Unidades: micrometro (μm) ou micropolegada;

- Parâmetro determinado em função da linha média M do perfil de rugosidade.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 37 Parâmetros de Amplitude:  Ra – Aplicações:

- Controle contínuo da rugosidade na linha de produção;

- Superfícies com sulcos de usinagem bem orientados (torneamento, fresagem, etc.);

- Superfícies de pouca responsabilidade, como no caso de acabamentos com fins apenas estéticos.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 38 Parâmetros de Amplitude:  Ra – Vantagens:

- parâmetro mais utilizado;

- aplicável à maioria dos processos de fabricação;

- quase todos os equipamentos de medição apresentam esse parâmetro.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 39 Parâmetros de Amplitude:  Ra – Desvantagens:

- presença de um pico ou vale atípico oriundo do processo não é identificado e pode ocultar um defeito;

- seu valor não define a forma das irregularidades e pode ser associado a diferentes processos;

- não distingue picos de vales;

- para processos com freqüência muito alta de vales ou picos (sinterização), não é adequado pois a distorção provocada pelo filtro ocasiona erros grandes.

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 Ry – Rugosidade máxima (atual Rt):

- Definido como o maior valor das rugosidades parciais (Zi) que se apresenta no percurso de medição (lm).

- Ex.: na figura abaixo, o maior valor parcial é o Z3, que está localizado no 3º cut-off, igual a Ry.

*Obs. NBR 4287

(2002) alterou símbolo para Rt

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 Ry – Rugosidade máxima (atual Rt) - Aplicações: - Superfícies de vedação;

- Assentos de anéis de vedação;

- Superfícies dinamicamente carregadas;

- Parafusos altamente carregados;

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 Ry – Rugosidade máxima (atual Rt) – Vantagens:

- Informa sobre a máxima deterioração da superfície vertical da peça;

- É de fácil obtenção quando o equipamento de medição fornece o gráfico da superfície;

- Tem grande aplicação na maioria dos países;

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 Ry – Rugosidade máxima (atual Rt) – Desvantagens:

- nem todos os equipamentos fornecem o parâmetro;

-pode dar uma imagem errada da superfície, pois avalia desvios localizados;

- presença de riscos feitos após a usinagem, que não caracteriza o processo, levam a resultados incorretos.

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 Rt ou Rmax = Rugosidade Total (atual Rz):

Corresponde à distância vertical entre o pico mais alto e o vale mais profundo no comprimento de avaliação (lm), independente dos valores de rugosidade parcial (Zi).

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 Rt ou Rmax = Rugosidade Total (atual Rz) - Vantagens: - considera todo o comprimento de avaliação;

- tem o mesmo emprego do Ry, mas mais abrangente, pois é determinado considerando o comprimento total de avaliação (lm). - tem as mesmas vantagens de Ry;

 Rt ou Rmax = Rugosidade Total (atual Rz) - Desvantagens:

- a avaliação pode levar a resultados enganosos, por exemplo, presença de vales profundos.

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 Rp – altura máxima do pico do perfil = distância do pico máximo à linha média;

 Rv - profundidade máxima do vale do perfil = distância do vale mais profundo à linha média.

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 Rq ou RMS - Rugosidade quadrática média:

- Parâmetro bastante usado nos EUA, acentua o efeito dos valores do perfil que se afastam da média.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 49 Parâmetros de Espaçamento:

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 50 Parâmetros de Espaçamento:

Ex: Corrosão, escoamento de fluidos – parâmetros de amplitude iguais, porém diferenças no fator de espaçamento.

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 51 Parâmetros Híbridos:

 R∆q – Inclinação média quadrática do perfil:

- Valores pequenos deste parâmetro indica superfície apropriada para reflexão da luz;

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Parâmetros 52 Parâmetros Híbridos:

 R∆q – Inclinação média quadrática do perfil:

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Representação 53 Norma ABNT NBR 8404:

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Representação 57

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Representação 58

• A tabela ao lado classifica os

acabamentos superficiais

(geralmente encontrados na

indústria mecânica) em 12

grupos, organizando-os de acordo com o grau de rugosidade e o processo de usinagem adequado; • Vale observar que maiores qualidades de acabamento são atingidas somente com alguns processos específicos;

• Quanto melhor o acabamento maior o custo do processo;

• É possível visualizar a relação aproximada entre a simbologia de triângulos e as classes de valores de Ra (μm).

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição Referências Medição 59

 Rugosímetros – determinação do perfil da rugosidade, com contato. Agulha com ponta de diamante, movimento em um eixo.

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 Rugosímetros – Fontes de Erros de Medição:  Diâmetro da ponta da agulha;

 Carga aplicada pela ponta da agulha;

 Velocidade da agulha;

 Deslocamento lateral devido às irregularidades;

 Danos causados pela sapata ou calço;

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 Outros Métodos de Medição:

Perfilômetros óticos:

 por interferometria;

 por detecção do erro focal.

Sondas de Varredura Microscópica:

 microscópio de força atômica (AFM);  microscópio de tunelamento (STM).

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 Outros Métodos de Medição:

Perfilômetros óticos:

 por interferometria;

 por detecção do erro focal.

Sondas de Varredura Microscópica:

 microscópio de força atômica (AFM);  microscópio de tunelamento (STM).

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Rugosidade Parâmetros Representação Medição ReferênciasReferências 63 Fundação Roberto Marinho. Telecurso 2000 profissionalizante. Mecânica: Metrologia. São Paulo: Editora Globo S.A., 2000 240 p. (Telecurso 2000. Profissionalizante) ISBN 8525016705. Número de chamada: 621.9 T267t

INMETRO. Vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais de

metrologia – 2. Ed. Brasília: SENAI/DN, 2000. 75 p. ISBN. 85-87090-90-9. Número de chamada: R 389.15 I57v

Notas de Aula – Prof. Dr. Antonio Piratelli Filho, Universidade de Brasília (UNB), Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica.