CIBEM PEDASU Artigo[1]

RM Natal Jorge, JMRS Tavares, JL Alexandre, AJM Ferreira, MAP Vaz (Eds)

DESENVOLVIMENTO DE UM PROGRAMA COMPUTACIONAL EDUCATIVO PARA O ESTABELECIMENTO DO ACABAMENTO SUPERFICIAL EM COMPONENTES MECÂNICOS

Rodrigo Rocha Benedicto1*, Jose Eduardo Ferreira de Oliveira2*, Luiz Roberto Oliveira da Silva3* 1-Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio de Janeiro, Avenida Maracanã 229, Rio de Janeiro, Brasil, email: rodrigo_benedicto@hotmail.com

2-Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, Avenida Professor Luiz Freire 500, Pernambuco, Brasil, email: jefocefetpe@yahoo.com.br 3- Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio de Janeiro, Avenida Maracanã 229, Rio de Janeiro, Brasil, email: luizrob@cefet-rj.br Palavras chave: PEDASU, Rugosidade superficial, Parâmetros de rugosidade, Componentes mecânicos.

Resumo

A rugosidade superficial desempenha um importante papel no que tange ao comportamento dos componentes mecânicos influindo, por exemplo, na resistência ao desgaste, no ajuste forçado de acoplamentos, na resistência à corrosão e à fadiga, no escoamento dos lubrificantes e na aparência da peça [1]. De acordo com Rosa [2]), as superfícies dos componentes mecânicos devem ser adequadas ao tipo de função que elas exercem. Da mesma forma Calil [3] menciona que, para o estabelecimento do acabamento superficial, deve-se conhecer como são e quais são as influências que sofrem na cadeia produtiva. O acabamento superficial exerce diversos efeitos na qualidade da peça e, para cada aplicação específica, o valor de um parâmetro deve estar situado em uma faixa de domínio, sendo inválido caso não ocorra essa precisão.

Partindo-se desse principio, com este trabalho visou-se o estudo dos principais parâmetros de rugosidade para uma dada superfície, de modo a possibilitar que o projetista realize a seleção de um parâmetro específico, tomando por base o conhecimento bibliográfico, a experiência e as equações matemáticas sintetizadas em um único programa computacional. Foi então criado e desenvolvido o programa computacional denominado de PEDASU - Programa Educativo e Determinístico de Acabamento Superficial, na linguagem VBA (Visual Basic for Application), o qual foi estruturado em dois módulos, sendo o primeiro para a determinação dos parâmetros de rugosidade e o segundo como módulo educativo.

1. Introdução

Na fabricação mecânica não é possível produzir peças com superfícies geométricamente perfeitas sob o ponto de vista do acabamento superficial, pois por melhor que sejam os métodos de fabricação empregados ao observarmos a superfície resultante num microscópio verificamos que estas superfícies apresentam ondulaçoes e irregularidades, mesmo que a olho nu elas sejam imperceptíveis. O conjunto dessas irregularidades geradas pela ação das ferramentas sobre o material é denominado de rugosidade superficial. A rugosidade superficial desempenha um importante papel no que tange ao comportamento dos componentes mecânicos influindo, por exemplo, na resistência ao desgaste, no ajuste forçado de acoplamentos, na resistência à corrosão e à fadiga, no escoamento dos lubrificantes e na aparência da peça [1]. De acordo com Rosa [2], as superfícies dos componentes mecânicos devem ser adequadas ao tipo de função que elas exercem. Da mesma forma Calil [3] menciona que, para o estabelecimento do acabamento superficial, deve-se conhecer como são e quais são as influências que sofrem na cadeia produtiva. O acabamento superficial exerce diversos efeitos na qualidade da peça e, para cada aplicação específica, o valor de um parâmetro deve estar situado em uma faixa de domínio, sendo inválido caso não ocorra essa situação.

Partindo-se desse principio, com este trabalho visou-se o estudo dos principais parâmetros de rugosidade para uma dada superfície, de modo a possibilitar que o projetista realize a seleção de um parâmetro específico, tomando por base o conhecimento bibliográfico, a experiência e as equações matemáticas sintetizadas em um único programa computacional. Foi então criado e desenvolvido o programa computacional denominado de PEDASU - Programa Educativo e Determinístico de Acabamento Superficial, na linguagem VBA (Visual Basic for Application), o qual foi estruturado em dois módulos, a saber:

 Módulo 1 - Módulo de determinação dos parâmetros de rugosidade e

 Módulo 2 - Modulo educativo. 2. O Programa PEDASU

2.1. Módulo de Determinação dos Parâmetros de Rugosidade

Para a estruturação deste módulo inicialmente foi realizada uma ampla pesquisa bibliográfica com o objetivo de correlacionar os parâmetros de rugosidade às aplicações típicas ligadas ao setor metal-mecânica. A partir desta pesquisa foi possível obter, por exemplo, sessenta e cinco aplicações relacionadas ao parâmetro

R

_a(Desvio aritmético médio do perfil avaliado), sendo que através deste parâmetro, foi possível então, se determinar um valor aproximado do parâmetro de rugosidade

R

_z(Altura máxima do perfil avaliado), através do ábaco apresentado abaixo na Figura 1.

Figura 1: Ábaco para conversão entre os parâmetros

R

_a em

z

R

(Tavares, 2007)

Para a obtenção do parâmetro de rugosidade

R

_t em função do parâmetro

R

_a foi utilizada a Equação (1), apresentada por Lima (2008).

)

.

70

,

5

(

088

,

1

a t

R

R





(1) Onde: t

R

= altura total do perfil ou rugosidade total, a

R

= rugosidade média.

Da mesma forma, para a obtenção de um valor aproximado para o parâmetro de rugosidade

R

_q em função do parâmetro

R

_a foi utilizada a Equação. (2) (Ferraresi, 1970). Como o valor de

R

_q pode variar entre 1,02 a 1,05 de

R

_a, o programa adota o valor médio, conforme Equação (3). a q

a

R

R



1

,

02

1

,

05

.

(2) Onde: q

a

q

R

R



1

,

03

.

(3)

Para acessar este módulo, o usuário deverá inicialmente entrar na tela principal, conforme apresentado na Figura 2 e clicar na opção rugosidade. A Figura 3 apresenta a tela do PEDASU para esta opção.

Figura 2: Tela principal do PEDASU

Figura 3: Tela do módulo de determinação dos parâmetros de rugosidade Uma opção adicional do programa torna possível a seleção do cut-off para o rugosímetro em função do valor do parâmetro

R

_a pretendido. Para tal, pressiona-se o ícone cut-off na tela principal e, em seguida, insere-se o valor do

R

a nominal na tela da Figura 4.

Figura 4: Seleção do cut-off em função do valor nominal de

R

_a

2.2. Módulo Educativo

Visando apresentar de maneira objetiva e com uma interface computacional composta por ilustrações e vídeos, foi desenvolvido um módulo educativo para dar suporte ao projetista, com relação a aspectos relacionados ao acabamento superficial, como por exemplo, apresentação dos tipos de desvios, os conceitos dos principais parâmetros de rugosidade [5], como representar a rugosidade em desenhos mecânicos, etc. Para tal, foi utilizado o programa HelpNDoc, o qual possibilitou a criação deste módulo no formato html. A Figura 5 apresenta a estrutura deste módulo, enquanto que a Figura 6 apresenta uma das telas do mesmo.

Figura 6: Tela do módulo educativo apresentando alguns perfis de rugosidade

Entrando-se na tela principal do programa é possível visualizar todo o módulo educativo em forma de apostila no formato pdf, bem como assistir a um vídeo demonstrando o passo a passo de uma medição de rugosidade utilizando-se um rugosímetro portátil, conforme apresentado na Figura 7.

Figura 7: Vídeo apresentando o passo a passo para medição de rugosidade

3. Exemplo de Aplicação

Deseja-se fabricar um eixo para transmissão de potência, sabendo-se que uma das superfícies deverá ter um acabamento superficial típico de uma usinagem por torneamento, porém, em uma das extremidades, deverá funcionar com um ajuste por interferência, através de um acoplamento.

Nessa situação específica, o projetista poderia tomar como base os seguintes parâmetros obtidos diretamente do programa:

Superfícies desbastadas por usinagem

m

R

_a



4



;

m

R

_z



16



;

m

R

_q



4

,

12



e

m

R

t



23

,

89



. Acoplamento apertado

m

R

_a



0

,

4



;

m

R

_z



1

,

6



;

m

R

_q



0

,

41



e

m

R

_t



3

,

37



.

Para a superfície cujo

R

_a vale 4 µm deve-se utilizar um cut-off de 2,5 mm, enquanto que para o

R

_a de 0,4 µm, o cut-off será de 0,80 mm, ambos obtidos através do programa.

4. Conclusões

O programa PEDASU desenvolvido possibilita ao usuário obter, de forma rápida e confiável, valores dos parâmetros de rugosidade para várias aplicações típicas da área metal-mecânica, auxiliando aos profissionais destas áreas a obter informações a respeito de aspectos fundamentais sobre o acabamento superficial, em uma única ferramenta. Convém ressaltar que a pesquisa bibliográfica realizada para encontrar aplicações envolvendo a determinação do acabamento superficial considerou apenas o setor metal-mecânico e visou apenas à apresentação de um valor para servir de repasse ao projeto de sistemas mecânicos. É importante salientar que dependendo da situação, outras ferramentas, principalmente matemáticas, se farão necessárias para a otimização dos valores apresentados. Referências

[1] DO Almeida, " Investigação de Desvios Geométricos no Alargamento de Ferro Fundido com Ferramentas Revestidas”, Dissertação de Mestrado da Universidade Federal de Uberlândia, Minas Gerais, Brasil, 2008. [2] LC Rosa, “Acabamentos de Superfícies – Rugosidade

Superficial”,Oficina Mecânica para Automação, Unesp, Sorocaba, São Paulo, Brasil, 2005.

[3] LFP Calil, “Estudo de Caso Para Avaliação do Tratamento Dado a Tecnologia de Superfície no Meio Fabril”, Dissertação de Mestrado da Universidade Federal de Santa Catarina, Santa Catarina, Brasil, 2001. [4] JMRS Tavares, “Indicação dos Estados de Superfície”,

CFAC, Universidade do Porto, Portugal, 2007. [5] Associação Brasileira de Normas Técnicas, Norma

Produto (GPS) – Rugosidade: Método do Perfil – Termos, definições e parâmetros da rugosidade”, Rio de Janeiro, Brasil, 2002.