RUGOSIDADERUGOSIDADE

1. INTRODUÇÃO

O que é rugosidade?

• É o conjunto de irregularidades superficiais, de peças mecânicas, que se caracteriza por apresentar um padrão de textura abrangente, com espaçamento regular ou irregular e que pode se repetir de forma aperiódica ou aproximadamente periódica.

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1. INTRODUÇÃO

O que é rugosidade?

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1. INTRODUÇÃO

Como se origina?• Origina-se do método empregado para

sua obtenção:• Torneamento,• Fresamento,• Retífica,• Brunimento,• Lapidação,• Ações químicas,• Jato de areia.

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1. INTRODUÇÃORugosidade e ondulosidade são iguais?• A rugosidade está contida na ondulosidade. • São separadas por filtragem.

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1. INTRODUÇÃORugosidade e ondulosidade são iguais?A ondulosidade pode ocorrer devido:• Deficiência nos movimentos da máquina operatriz,• Deformações por tratamento térmico,• Tensões residuais do processo de conformação,• Montagens excêntricas de ferramentas de corte giratórias

(fresa módulo).

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1. INTRODUÇÃORugosidade e ondulosidade são iguais?A rugosidade pode ocorrer devido:• Agente que atacou a superfície no processo de usinagem ou

de conformação (ferramenta de corte, rebolo, partículas abrasivas, ação química);

• Formação do cavaco;• Microestrutura do material da peça.

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1. INTRODUÇÃORugosidade e ondulosidade são iguais?A relação C/A é bem maior para a ondulosidade.Segundo VDI/VDE 2601 parte 1,

5 < C/A < 150 RUGOSIDADE100 < C/A < 1000 ONDULOSIDADE

Segundo GORODETSKY,C/A < 50 RUGOSIDADE

50 < C/A < 1000 ONDULOSIDADEC/A > 1000 FORMA

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1. INTRODUÇÃOQual a importância de estudar a rugosidade?

Depende do tipo de função que a superfície do componente mecânico deverá desempenhar.

Exemplos:Bloco padrão superfície de medição extremamente lisa.Superfície a pintar requer-se certa rugosidade para

favorecer a aderência de pintura.

Os diferentes graus de acabamento dependem dos diversos processos de fabricação escolhidos para obter as texturas superficiais desejadas.

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1. INTRODUÇÃOQual a importância de estudar a rugosidade?As funções da superfície são relacionadas a parâmetros tais

como:� Resistência à fadiga devido a carregamentos dinâmicos

cíclicos (maior rugosidade – menor resistência);� Atrito e desgaste entre peças (escolha do lubrificante em

mancais);� Corrosão (superfícies lisas resistem mais à corrosão);� Ajustes (montagens com interferência);� Aparência (peças de aço inox lisas têm melhor aparência);� Propriedades óticas (blocos padrão e peças de reflexão de

luz para interferometria);� Escoamento de fluídos (maior rugosidade – mais perda de

carga);

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1. INTRODUÇÃOQual a importância de estudar a rugosidade?As funções da superfície são relacionadas a parâmetros tais

como:� Aderência de pintura (peças muito lisas descascam a tinta

ou a tinta sai com raspagem);� Adesão de peças (uma certa rugosidade é mais favorável à

adesão, como nos strain gages);� Rigidez estática e dinâmica de juntas mecânicas

(rugosidade excessiva causa folgas nos reapertos, como nas montagens com interferência e juntas aparafusadas).

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

Como estabelecer linhas de referência para definir os desvios de forma e a rugosidade?

Dois sistemas são adotados pelas normas de diferentes países: O sistema E (envolvente) e o sistema M (linha média).

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

sistema E.

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

sistema E.Linha AA é referência para a rugosidade.Linha BB é referência para ondulosidade.Linha BB é o desvio de forma em relação ao perfil geométrico.

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

sistema E.Vantagens:� Propicia a medição direta da rugosidade porque é baseado em geometria;� É ideal como um padrão universal;� A separação da forma e da rugosidade pode ser conseguida em função dos

diferentes diâmetros do apalpador sem necessidade de filtragem eletrônica ou digital.

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

sistema M.A linha de referência para rugosidade é definida como a linha

média do perfil da rugosidade.

Segundo a NBR 6405/1988 da ABNT, a linha média é a linha do perfil de rugosidade com a mesma forma do perfil geométrico, disposta paralelamente à direção geral do perfil e posicionada de tal modo que a soma das áreas superiores e inferiores a ela sejam iguais.

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

sistema M.

Depois de separada da forma e da ondulosidade, a linha média em geral é apresentada como uma linha reta.

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2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA PARA DEFINIR PARÂMETROS DE RUGOSIDADE

sistema M.É um sistema mais adequado a instrumentos de medição que

lidam com sinal elétrico e principalmente com sensores de contato.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

São apresentadas definições da ABNT NBR 6405/1988.

Superfície geométrica. Superfície ideal de projeto.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

Superfície real. Superfície que limita o corpo e o separa do meio que o envolve.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

Superfície efetiva. Superfície avaliada pela técnica de medição, com forma aproximada da superfície real de uma peça. É a superfície apresentada e analisada pelo aparelho de medição.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

Perfil geométrico. Interseção da superfície geométrica com um plano perpendicular.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

Perfil real. Intersecção da superfície real com um plano perpendicular.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Perfil efetivo. Imagem aproximada do perfil real, obtido por um meio de avaliação ou medição. Por exemplo: o perfil apresentado por um registro gráfico, sem qualquer filtragem e com as limitações atuais da eletrônica.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Perfil de rugosidade. Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação, após filtragem. É o perfil apresentado por um registro gráfico, depois de uma filtragem para eliminar a ondulação a qual se sobrepõe geralmente à rugosidade.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Percurso inicial. Primeira parte do trecho apalpado. Não éutilizado na avaliação. Tem a finalidade de permitir o amortecimento das oscilações mecânicas e elétricas iniciais do sistema e centragem do perfil de rugosidade.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Percurso de medição. Extensão do trecho útil do perfil de rugosidade usado diretamente na avaliação. O percurso de medição é sempre o mesmo, qualquer que seja o perfil considerado: efetivo ou de rugosidade.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Percurso final. Extensão da última parte do trecho apalpado, projetado sobre a linha média e não utilizado na avaliação. O trecho final tem a finalidade de permitir o amortecimento das oscilações mecânicas e elétricas finais do instrumento.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Percurso de apalpamento. Soma dos percursos inicial, de medição e final.

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3. DEFINIÇÕES PRELIMINARES

• Comprimento de amostragem. Um quinto do comprimento de medição. O comprimento de amostragem nos aparelhos eletrônicos também é chamado de comprimento de onda limite (cut-off)

le = λc =lm/5

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra. • Para registros analógicos, é definida por

∫= ml

m

dxyl

Ra0

1

∫= ml

m

dxyl

Ra0

1

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra. • Para registros digitais (discretos), é definida por

∑=

=n

iiy

nRa

1

||1

∑=

=n

iiy

nRa

1

||1

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra.

O parâmetro Ra pode ser usado nos seguintes casos:• Quando for necessário o controle contínuo da rugosidade nas

linhas de produção;• Em superfícies em que o acabamento apresenta sulcos de

usinagem bem orientados (torneamento, fresagem etc.);• Em superfícies de pouca responsabilidade, como no caso de

acabamentos com fins apenas estéticos.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra. Vantagens do parâmetro Ra:• É o parâmetro de medição mais utilizado em todo o mundo.• É aplicável à maioria dos processos de fabricação.• Devido a sua grande utilização, quase todos os equipamentos

apresentam esse parâmetro (de forma analógica ou digital eletrônica).

• Os riscos superficiais inerentes ao processo não alteram muito seu valor.

• Para a maioria das superfícies, o valor da rugosidade nesse parâmetro está de acordo com a curva de Gauss, que caracteriza a distribuição de amplitude.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADERugosidade média Ra.

Desvantagens do parâmetro Ra:• O valor de Ra em um comprimento de amostragem indica a

média da rugosidade. Por isso, se um pico ou vale não típico aparecer na superfície, o valor da média não sofrerá grande alteração, ocultando o defeito.

• O valor de Ra não define a forma das irregularidades do perfil. Dessa forma, poderemos ter um valor de Ra para superfícies originadas de processos diferentes de usinagem.

• Nenhuma distinção é feita entre picos e vales.• Para alguns processos de fabricação com freqüência muito

alta de vales ou picos, como é o caso dos sinterizados, o parâmetro não é adequado, já que a distorção provocada pelo filtro eleva o erro a altos níveis.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADERugosidade média Ra.

A rugosidade Ra é um dos parâmetros da ABNT NBR 6405/1988 e, segundo a ABNT NBR 8404/1984, tem as seguintes classes de rugosidade:

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra.

Classes de rugosidade para alguns processos de usinagem.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra.

Relação entre grau de tolerância IT e rugosidade Ra.

Segundo a norma italiana UNI – 3963 (1960), se Ra for a máxima admissível para um determinado grau de tolerância IT, vale a seguinte relação aproximada:

30

ITRa ≅

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra. Aplicações típicas:Ra = 0,01 - blocos padrão;Ra = 0,02 - superfícies de medição de micrômetros;Ra = 0,03 - elementos de válvulas de alta pressão;Ra = 0,04 - agulhas de rolamentos;Ra = 0,05 - pistas de rolamentos;Ra = 0,06 - camisa de bloco de motor;Ra = 0,08 - colos de virabrequim;Ra = 0,1 - eixos sobre mancais de bronze, teflon, etc.;Ra = 0,15 - colos de rotores de turbinas e redutores;Ra = 0,20 - cones de cubos sincronizadores de caixas de câmbio;Ra = 0,30 - flancos de engrenagens, guias de mesas de máquinas;Ra = 0,40 - superfícies de guias de elementos de precisão;

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Ra. Aplicações típicas:Ra = 0,60 - válvulas de esfera, tambores de freios;Ra = 1,50 - eixos e furos para engrenagens; Ra = 2,00 - superfícies usinadas em geral, eixos, chavetas;Ra = 3,00 - superfícies usinadas em geral, superfícies de apoio;Ra = 4,00 - superfícies desbastadas por operações de usinagem;Ra=5 a 15 – superfícies fundidas e estampadas;Ra > 15 - peças fundidas, forjadas e laminadas.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade média Rz. Média aritmética dos 5 valores de rugosidade parcial (conforme figura):

554321 ZZZZZ

Rz

++++=

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade média Rz.

O parâmetro Rz pode ser empregado nos seguintes casos:• Pontos isolados não influenciam na função da peça a ser

controlada. Por exemplo: superfícies de apoio e de deslizamento, ajustes prensados etc.;

• Em superfícies onde o perfil é periódico e conhecido.

É um parâmetro definido na ABNT NBR 6405/1988.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade média Rz.

Vantagens do parâmetro Rz:• Informa a distribuição média da superfície vertical.• É de fácil obtenção em equipamentos que fornecem

gráficos.• Em perfis periódicos, define muito bem a superfície.• Riscos isolados serão considerados apenas parcialmente,

de acordo com o número de pontos isolados.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade média Rz.

• Desvantagens do parâmetro Rz:• Em algumas aplicações, não é aconselhável a consideração

parcial dos pontos isolados, pois um ponto isolado acentuado será considerado somente em 20%, mediante a divisão de 1/5.

• Não possibilita nenhuma informação sobre a forma do perfil, bem como da distância entre as ranhuras.

• Nem todos os equipamentos fornecem esse parâmetro.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade máxima Rmax. Maior valor das rugosidades parciais Zi que se apresenta no percurso de medição lm.Na figura, Rmax = Z3.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade máxima Rmax.

O parâmetro Rmax pode ser empregado nos seguintes casos:• Superfícies de vedação;• Assentos de anéis de vedação;• Superfícies dinamicamente carregadas;• Tampões em geral;• Parafusos altamente carregados;• Superfícies de deslizamento em que o perfil efetivo é

periódico.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade máxima Rmax.

• Vantagens do parâmetro Rmax:• Informa sobre a máxima deteriorização 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.• Fornece informações complementares ao parâmetro Ra

(que dilui o valor dos picos e vales).

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADERugosidade máxima Rmax.

Desvantagens do parâmetro Rmax:• Nem todos os equipamentos fornecem o parâmetro. E,

para avaliá-lo por meio de um gráfico, é preciso ter certeza de que o perfil registrado é um perfil de rugosidade. Caso seja o perfil efetivo (sem filtragem), deve ser feita uma filtragem gráfica.

• Pode dar uma imagem errada da superfície, pois avalia erros que muitas vezes não representam a superfície como um todo. Por exemplo: um risco causado após a usinagem e que não caracteriza o processo.

• Individualmente, não apresenta informação suficiente a respeito da superfície, isto é, não informa o formato da superfície.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

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

RUGOSIDADERUGOSIDADE4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Rugosidade total Rt.O parâmetro Rt tem o mesmo emprego do Rmax, mas com

maior rigidez, pois considera o comprimento de amostra igual ao comprimento de avaliação.

Vantagens do parâmetro Rt:• É mais rígido na avaliação que o Rmax, pois considera todo

o comprimento de avaliação e não apenas o comprimento de amostragem (1 valor de cut off).

• É mais fácil para obter o gráfico de superfície do que com o parâmetro Rmax .

• Tem todas as vantagens indicadas para o Rmax.

Desvantagem do parâmetro Rt:• Em alguns casos, a rigidez de avaliação leva a resultados

enganosos.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

• Rugosidade média do terceiro pico e vale (R3Z). Consiste na média aritmética dos valores de rugosidade parcial (3Zi), correspondentes a cada um dos cinco módulos (cutoff).

5

33333 54321 ZZZZZRz

++++=

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADERugosidade média do terceiro pico e vale (R3Z).

O parâmetro R3Z pode ser empregado em:• Superfícies de peças sinterizadas;• Peças fundidas e porosas em geral.

Vantagens do parâmetro R3Z:• Desconsidera picos e vales que não sejam representativos da

superfície.• Caracteriza muito bem uma superfície que mantém certa

periodicidade do perfil ranhurado.• É de fácil obtenção com equipamento que forneça gráfico.

Desvantagens do parâmetro R3Z:• Não possibilita informação sobre a forma do perfil nem sobre a

distância entre ranhuras.• Poucos equipamentos fornecem o parâmetro de forma direta.

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Desvio médio quadrático (Rq). Para registros analógicos, édefinido por:

∫= ml

mq dxy

lR

0

21

∫= ml

mq dxy

lR

0

21

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Desvio médio quadrático (Rq). Para registros digitais (discretos), é definido por:

∑=

=n

i

iq n

yR

1

2

∑=

=n

i

iq n

yR

1

2

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4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Desvio médio quadrático (Rq).

Embora válido, a elevação ao quadrado aumenta mais o efeito da irregularidade que se afasta da média.

O valor de Rq é cerca de 11% maior que o valor de Ra e esta diferença pode ser importante em muitos casos.

RUGOSIDADERUGOSIDADE4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Altura das irregularidades dos 10 pontos (Rz10). Diferença entre o valor médio das ordenadas dos cinco pontos mais salientes e o valor médio dos cinco pontos mais reentrantes, a partir de uma linha paralela à linha média.

5510864297531

10

yyyyyyyyyyRz

++++−++++=

RUGOSIDADERUGOSIDADE4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Comprimento de contato a uma profundidade c (Lc).

...++++= DCBALc

RUGOSIDADERUGOSIDADE4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Coeficiente de esvaziamento (Ke).

Obs.: Rp = ymaxt

pe R

RK =

RUGOSIDADERUGOSIDADE

4. PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

Coeficiente de enchimento (Kp ).

Fração de contato (Tc ).

Comprimento de ranhura (LR ).

ep KK −=1

m

cc l

LT =

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5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOS

RUGOSIDADERUGOSIDADE

5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOSNBR 8404/1984 – Indicação do estado de superfície em

desenhos técnicos.Anexo da norma.

RUGOSIDADERUGOSIDADE

5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOSNBR 8404/1984 – Indicação do estado de superfície em

desenhos técnicos.Anexo da norma.

RUGOSIDADERUGOSIDADE5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOSNBR 8404/1984 – Indicação do estado de superfície em

desenhos técnicos.Anexo da norma.

RUGOSIDADERUGOSIDADE5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOSNBR 8404/1984 – Indicação do estado de superfície em

desenhos técnicos.Anexo da norma.

RUGOSIDADERUGOSIDADE5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOSNBR 8404/1984 – Indicação do estado de superfície em

desenhos técnicos.Símbolo geral:

• a = valor da rugosidade Ra, em µm, ou classe de rugosidade N1 até N12

• b = método de fabricação, tratamento ou revestimento• c = comprimento de amostra, em milímetro (cut off)• d = direção de estrias• e = sobremetal para usinagem, em milímetro• f = outros parâmetros de rugosidade (entre parênteses)

RUGOSIDADERUGOSIDADE5. SÍMBOLOS PARA

ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOS

NBR 8404/1984 –Indicação do estado de superfície em desenhos técnicos.

RUGOSIDADERUGOSIDADE5. SÍMBOLOS PARA ESPECIFICAÇÃO EM DESENHOSNBR 8404/1984 – Indicação do estado de superfície em desenhos

técnicos.

Exemplo do telecurso 2000 (desenho):