Blocos Padrao

Prof. Flavio Novaes 1

BLOCOS PADRO

2.1 GENERALIDADES 2.1.1 Definio Blocos padro so padres de comprimento ou ngulo, corporificados atravs de duas faces especficas de um bloco, ditas faces de medio, sendo que estas faces apresentam uma planicidade que tem a propriedades de se aderir outra superfcie de mesma qualidade, por atrao molecular. A caracterstica marcante destes padres est associada aos pequenos erros de comprimento, em geral de dcimos ou at centsimos de micrometros ( mm ), que so obtidos no processo de fabricao dos mesmos. Em funo disto, pode-se afirmar que os Blocos Padro exercem papel importante como padres de comprimento em todos os nvel da Metrologia Dimensional. 2.1.2 Tipos Quanto forma da seo transversal do bloco, esta pode ser quadrada, retangular ou circular (figura 2.1). Os blocos de seco quadrada ou circular podem ou no ser furados no centro. As dimenses dos blocos de seco quadrada so normalizados pela norma GGGG- 15, norma americana. A grande vantagem destes blocos a estabilidade proporcionada pela forma da seco quando o mesmo utilizada na posio vertical. No Brasil praticamente no se utilizam este tipo de bloco. As dimenses dos blocos de seco retangular so normalizadas pela norma ISO 3650 e outras. Os blocos maiores de 100 mm apresentam furos em cada extremidade, cuja finalidade permitir a montagem de um dispositivo que garanta a unio de uma composio formada por dois ou mais blocos. 2.1.3 Fabricao a) Material Os blocos padro so fabricados em ao liga, metal duro, cermica, entre outros. Para os blocos em ao, quando for exigida uma alta resistncia ao desgaste, as superfcies de medio podem ser protegidas por dois blocos protetores, fabricados de metal duro ( carbonetos sinterizados). Como o ao tem tendncia de alterar o seu volume com o decorrer do tempo, a estabilidade dimensional dos blocos padro pode ser significativamente afetada. Para minimizar este fenmeno usa-se liga que tenha uma boa estabilidade dimensional.

2 Na figura 2.2 apresentado o resultado de calibrao de blocos padro entre 1970 e 1991, realizados no PTB, rgo primrio em metrologia na Alemanha. Os blocos padro calibrados, de comprimento 24,5 , 30 , 80 e 100 mm, nunca foram utilizados em processos de medio. Observa-se que dois blocos, o de 100 e 30 mm, apresentavam comprimento de valor prximo a 0,5 mm durante este perodo. Observa-se tambm que esta alterao ocorreu distintamente para cada bloco. Os blocos de 100 e 80 mm tiveram alterao de comprimento positiva e os de 30 e 24,5 mm tiveram alterao de comprimento negativa, isto , reduziram seus comprimentos. Um bloco seria considerado estvel caso seu comportamento fosse prximo daquele do exemplo da figura 2.1, isto , as variaes de comprimento so insignificantes e oscilam em torna da linha zero. As variaes de comprimento permitidas para cada bloco a cada ano, so em geral especificadas nas normas tcnicas, como por exemplo a norma DIN 861.


Os fabricantes de Bloco Padro em cermicas a base de zircnio afirmam que este efeito significativamente menor nestes blocos, como veremos adiante. importante que se tenha conhecimento do coeficiente de expanso trmica do material e do mdulo de elasticidade a fim de que, quando usado em medies criteriosas, os correspondentes erros possam ser compensados. b) Processo Para os blocos de ao at cerca de 100 mm de comprimento, eles so inteiramente temperados. Nos comprimentos maiores apenas os extremos so endurecidos. Para realizar o alvio de tenses, aplicam-se diversos processos de envelhecimento artificial de acordo com a composio qumica do ao utilizado. O elevado grau de acabamento das superfcies de medio obtido atravs de lapidao fina, que assegura grau de planicidade e ao mesmo tempo, uma rugosidade baixssima das mesmas. 2.1.4 Normas e Fabricantes Relaciona-se a seguir algumas normas e recomendaes tcnicas referentes a definio, tipos e uso de blocos padro. Alem : DIN 861, DIN 2260 VDE/VDI 2605 (Blocos Padro angulares) Francesa : NF E 11-010 Inglesa : BS 4311 (Blocos Padro de seo retangular) BS 5317 (Blocos Padro de seo circular, barras) e NPL SPECIFICATION MOY/SCMI/1B (Blocos Padro angulares). Sua : VSM 57100 Japonesa : JIS B 7506

3 Americana : GGG-G-15 Internacional : ISO 3650

Como principais fabricantes no mundo citam-se: CARL ZEISS, KOBA, MITUTOYO, KURODA, MATRIX, STARRETT-WEBBER, CEJ, MAHR, TESA, etc. Figura 2.1: Tipos de Blocos Padro (BP).


Figura 2.2: Alterao do Comprimento de Blocos Padro.

4 Figura 2.1: Tipos de Blocos Padro (BP).


2.1.5 Apresentao Jogos

A fim de alcanar um bom aproveitamento dos blocos padro, estes so reunidos em jogos que se diferem entre si pelos seguintes fatores: mnimo escalonamento, faixa que o escalonamento abrange nmero de peas que os constituem. Estes jogos consistem de vrias sries dimensionais ( sub-grupos de dimenses). Partindo de base 1,000 mm, existem sries dimensionais em milsimos de mm (1,001 at 1,009), centsimos (1,01 at 1,09), dcimos, etc. Os jogos mais usuais so padronizados pela DIN 2260. Um jogo de blocos padro bastante usado o chamado jogo normal, denominado jogo N. Compe-se de 45 peas que formam 5 sries dimensionais conforme consta na figura 2.3. O jogo permite compor qualquer dimenso entre 3 103 mm com escalonamento de 0,001 mm. Fora dos limites mencionados, o jogo permite a realizao de algumas medidas (porm, no todas) com o escalonamento indicado. No se pode compor, por exemplo, as medidas 1,011, ..., 1,019. Outra limitao que para a composio de medidas fora dos limites necessrio juntar maior nmero de blocos padro, do que o previsto pela norma, o que resulta na introduo de maiores erros.


2.2 ASPECTOS OPERACIONAIS 2.2.1 Recomendaes de Utilizao Enorme cuidado tomado pelo fabricante de um jogo de blocos padro: na seleo do material, na retificao, no tratamento trmico, nos processos de lapidao, na inspeo, na gravao das inscries e nmeros, na calibrao e na embalagem dos mesmos. Mesmo os Blocos Padro de grau 2 (DIN 861), usados nas oficinas, devem ser manuseados por pessoal experiente a fim de que em pouco tempo os blocos no estejam desgastados. Alem disto, o operador deve: - Evitar o aparecimento de oxidaes nas superfcies de medio resultante de umidade, agentes corrosivos, etc. Para isto necessrio que aps cada dia de trabalho os blocos sejam limpos com benzina ou similar e untados com uma camada de vaselina. Este material de limpeza deve ser de preferncia de uso exclusivo dos blocos padro. - Usar pinas de madeira ou plstico para manipular blocos pequenos. - Evitar usar os blocos em superfcies oxidadas, speras ou sujas. - Evitar a todo custo um coque mecnico (queda, batida com outro slido). Mas ocorrendo, deve-se examinar ambas as faces de medio, usando um plano tico, a fim de verificar se h amassamentos (deformaes permanentes) que prejudicaro a aderncia e a prpria planicidade de outros colocados em contato. - Evitar a atuao de radiao trmica, campos magnticos e eltricos. - Manter em suas respectivos embalagens quando no usados. - Evitar de deixar os blocos padro aderidos por muito tempo. Todas as recomendaes citadas devem ser mais rigorosas quanto melhor for a classe de erro do Bloco Padro. 2.2.2 Composio de Blocos Padro muito comum na indstria, ser necessrio a utilizao de comprimento padro no disponveis diretamente atravs de um bloco, sendo necessrio a combinao de duas ou mais peas. As superfcies de medio de blocos padro (em funo de sua elevada planicidade e acabamento superficial) aderem uma outra (colam-se) quando se ajustam progressivamente entre si, atravs do deslizamento e leve presso. Para obter esta aderncia indispensvel (alm do bom estado das superfcies sem riscos, batidos, amassamentos, etc, mesmo que mnimos) que no fiquem quaisquer partculas estranhas ( ps, por exemplo), entre as superfcies em questo. Recomenda-se o seguinte procedimento: as superfcies devem ser primeiramente limpas com benzina retificada ou similar, eliminando-se graxa velha oxidada e p. Aplica-se, em seguida, uma quantidade mnima de vaselina pura, especial, que espalha-se com pano limpo. Procedendo desta maneira, a superfcie do bloco padro fica limpa (brilhante) sendo coberta apenas por um filme mnimo (invisvel) de vaselina. Uma vez preparadas as superfcies correspondentes de dois blocos a serem aderidos, os mesmos so justapostos com os eixos maiores de seo transversal inicialmente perpendiculares entre si, de acordo como apresentado na figura 2.4a , usando-se um certo movimento relativo deslizante no sentido da flecha. Por giro e leve presso (figura 2.4b) ambas as superfcies so levadas a uma superposio completa (figura 2.4c) ligando-se entre si por adeso entre as molculas dos dois blocos e ficando aderidas (coladas). 2.2.3 Acessrios Os blocos, principalmente os de trabalho, nem sempre so usados isoladamente.


Em conjunto com outros acessrios podem ter diversas funes (figura 2.5). - Base: til quando se utilizar blocos grandes sem que haja o perigo de tombarem. Junto com outros acessrios pode formas um graminho de preciso. - Porta blocos: serve para manter vrios blocos aderidos em conjunto com blocos de transferncia. - Blocos de transferncia: h vrios tipos que junto com o porta blocos cria uma gama de instrumentos: graminho, calibrador de roscas internas, etc.

- Blocos protetores: so Blocos Padro de metal duro aderidos superfcies extremas de blocos padro comuns, quando estes estiverem sendo usados em meio hostil, isto , provocando desgaste. Conjunto Especial Conjunto Standard ( Normal ) Srie Blocos Escalonamento Srie Blocos Escalonamento dimensional nmero dimenses dimensional nmero dimenses

1 9 1,001 at 1,009 0,001 1 9 1,001 at 1,009 0,001 2 49 1,01 at 1,49 0,01 2 9 1,01 at 1,09 0,01 3 19 0,5 at 9,5 0,5 3 9 1,1 at 1,9 0,1 4 9 10 at 90 10 4 9 1 at 9 1 5 9 10 at 90 10 Conjunto Conjunto Conjunto Standard Standard Especial ( 2 combinao ) 1,005 1,002 1,08 1,005 1,003 1,9 1,48 1,03 3 4,5 1,05 90 90 1,1 96,985 96,985 1,8 40 50 96,985 Dimenses Comprimento a b dos blocos Medida Tolerncia Medida Tolerncia b b de 0,5 at 10,1 30 +0 9 -0,05 a de 10,1 at 1000 35 -0,3 -0,2 Figura 2.3: Padronizao de BP.


Figura 2.4: Colagem de Blocos Padro.

7 2.3 DEFINIO DE COMPRIMENTO DE UM BLOCO PADRO E ERROS 2.3.1 Comprimento de um Bloco Padro O comprimento de um bloco padro de superfcies plano-paralelas igual ao afastamento entre duas superfcies planas de medio das quais uma a superfcie de um corpo auxiliar na qual o bloco padro est inteiramente ligado por uma das suas faces e a outra a face livre do bloco padro. As premissas so: - o bloco padro no est solicitado mecanicamente de maneira alguma que poderia provocar variao de comprimento; - o corpo auxiliar do mesmo material e com a qualidade (e textura) da superfcie igual s do bloco padro; - a ligao entre o bloco padro e o corpo auxiliar feita da mesma maneira como descrito para ligao de blocos padro entre si, sendo excludos expressamente quaisquer meios que poderiam favorecer a adeso. Por outro lado, conta-se com um filme infinitesimal de lubrificante entre as superfcies de medio, como ocorre no uso normal de blocos padro justapostos. Os blocos padro so executados e medidos quanto ao comprimento que corporificam, bem como quanto a sua forma geomtrica: planicidade, paralelismo e o


grau de acabamento das suas superfcies de medio. 2.3.2 Caracterizao dos Erros Os parmetros mais importantes que caracterizam metrologicamente os blocos padro so o erro do meio e a constncia de afastamento (paralelismo e planicidade associadas). a) Erro do meio (Em) O erro do meio a diferena entre o comprimento efetivo do bloco padro na regio central (Lm), e o comprimento nominal (Ln), (figura 2.6). Em = Lm Ln b) Constncia de Afastamento (CA) a combinao dos erros de paralelismo e planicidade, e corresponde a diferena entre o maior e o menor comprimento entre as faces do bloco padro, quando medido nos quatro cantos e no centro. caracterizada na figura 2.6 como sendo a soma do desvio positivo (D.pos. = comprimento mximo menos o comprimento do meio) com desvio negativo (D.neg. = comprimento do meio menos o comprimento mnimo). Assim: CA = Lmax - Lmin


Figura 2.5: Acessrios de Blocos Padro.

Figura 2.6: Erros de Blocos Padro.

9 2.4 AS CLASSES DE ERRO E SUAS APLICAES Pela norma DIN 861 e ISO 3650 os blocos so classificados quanto ao erro do meio e constncia de afastamento em cinco classes de erro, a saber: 00, K, 0, 1 e 2. O mximo erro admitido em cada uma das classes (tolerncia de fabricao) dado em funo do comprimento, conforme pode ser observado na tabela figura 2.7. A seleo da classe de erro depende da finalidade para a qual o bloco padro se destina. Pode-se adotar as seguintes recomendaes: - Classe de erro 00 especialmente indicada como padro de referncia em laboratrios de Secundrios de Metrologia (laboratrios credenciados na RBC, por exemplo). usada na calibrao de blocos padro com classe de erro 0, 1 e 2 pelo mtodo diferencial de medio (mtodo de comparao). - Classe de erro K apresenta a mesma tolerncia de constncia de afastamento da classe 00, porm tolerncias no comprimento (Em) iguais ao da classe 1. A principal vantagem em ralao a classe 00 o custo mais baixo com a mesma


qualidade metrolgica, j que os erros do meio (Em) so corrigidos durante a sua utilizao. - Classe de erro 0 para altas exigncias, em medies criteriosas no ajuste de mquinas de medio, em medies diferenciais criteriosas durante a qualificao de padres e calibradores quando se exige pequena incerteza de medio. a classe de erro utilizada como referncia para calibrao de blocos da classe 1 e 2. O uso restrito, quase que exclusivamente para laboratrios de metrologia dimensional. - Classe de erro 1 usa-se para as mesmas finalidades acima, porm, onde as tolerncias no so to rgidas, por exemplo, no posto central de controle de qualidade da fbrica. - Classe de erro 2 para uso geral, ajuste de instrumentos convencionais, medies diferenciais onde o nvel de tolerncia no apertado. Quanto a sua aplicao (no quanto classe de erro) os blocos padro classificamse em: - blocos padro de trabalho - blocos de verificao - blocos de comparao - blocos de referncia Em geral, a classe superior (exemplo, referncia) serve como padro para calibrar e controlar classes imediatamente inferior (exemplo, comparao).

10 Os blocos padro de trabalho, j que so usados no nvel de oficina, entram em contato com superfcies relativamente speras, e sofrem por isso uma forte solicitao de desgaste. indispensvel uma calibrao dos blocos padro em intervalos de tempos definidos, dependendo da intensidade de uso. Os blocos de referncia, por outro lado, devido ao pouco freqente, limitado aos casos de grande importncia (calibrao) sofrem desgaste mnimo e conservam suas caractersticas metrolgicas por perodos prolongados de tempo. Em laboratrios de metrologia imprescindvel a existncia de padres de referncia, que so blocos padro com certificados de calibrao nos quais so indicados os erros do meio e constncia ser recalibrados. 2.5 ERRO DE UMA COMPOSIO DE BLOCOS O erro DL de uma composio de blocos padro calcula-se a partir dos erros do meio (Em) dos blocos padro que formam a composio do comprimento em questo. Como exemplo, analisar-se- o erro da composio os comprimento de 138,345 mm, composta dos blocos padro de classe de erro 1, de acordo com a primeira coluna da tabela 2.1. COLUNA 1 COLUNA 2 COLUNA 3 COLUNA 4 COLUNA 5 COLUNA 6 Comprimento Erros Erros Quadrados dos 2/3 do erro Quadrados dos dos blocos individualmente mximos erros mximos mximo valores da padro na medidos (dados permitidos permitidos permitido coluna 5 composio de calibrao) (mm) (mm) (mm) (mm) 1,005 + 0,20 0,20 0,04 0,133 0,018 1,04 - 0,18 0,20 0,04 0,133 0,018 1,3 - 0,15 0,21 0,04 0,140 0,020


5 - 0,20 0,22 0,05 0,147 0,022 40 + 0,32 0,36 0,13 0,240 0,058 90 + 0,48 0,56 0,31 0,373 0,140 138,345 + 0,47 1,75 0,61 1,166 0,276 Tabela 2.1 Avaliao dos erros de um comprimento formado com blocos padro classe de erro 1. Se o erro Em, em cada um dos blocos padro usados na composio realmente conhecido (fixado, por exemplo, pela medio comparativa, ou seja, atravs de calibrao, com um jogo de blocos padro da classe de erro K), o erro da composio obtido como uma soma algbrica simples dos erros individuais dos blocos. Os erros dos blocos padro, individualmente estabelecidos em uma operao de calibrao, encontram-se, junto com os sinais reais, na Segunda coluna da tabela, sendo o erro da composio igual soma algbrica dos mesmos, ou seja, DL = +0,47 mm.

11 Se os erros individuais no so conhecidos, utiliza-se para avaliao do erro da composio os desvios admissveis de cada bloco padro, de acordo com a norma e a sua classe de erro. Na terceira coluna da tabela, tem-se os erros admissveis dos blocos para classe de erro 1. A soma dos valores positivos (negativos) d o valor mximo positivo (negativo) do erro da composio. Este valor mximo poderia ocorrer quando na composio todos os blocos tivessem o mximo erro permitido e, mais ainda, todos com o mesmo sinal. J que isto muito pouco provvel, O erro assim estabelecido no tem sentido prtico. De acordo com a teoria de erros usa-se pois, a frmula: 2 2 2 2 1 ... Mn M M E E E L = D onde: EM1 ... EM2 so erros mximos permitidos. Os quadrados destes erros encontram-se na quarta coluna da tabela, sendo a soma dos mesmos igual a 0,61. Ao se usar a frmula lembrada, obtm-se para o erro da composio: m L m 8 , 0 78 , 0 61 , 0 = = = D Como o procedimento que melhor corresponde realidade, recomenda-se s vezes, calcular o erro no com os desvios mximos como constam na terceira coluna da tabela, mas com apenas 2/3 destes valores. Os valores respectivos podem ser apreciados na quinta coluna da tabela e os quadrados dos mesmos na sexta coluna, resultando nas somas 1,166 e 0,276 respectivamente. O erro da composio pois, m L m 5 , 0 53 , 0 276 , 0 = = = D Para o clculo informativo rpido pode-se usar a seguinte frmula aproximada que dispensa o clculo moroso com quadrados e raiz quadrada. 2.6 BLOCOS PADRO DE CERMICA Estes blocos padro so fabricados com um tipo de cermica cujo componente base o ZIRCNIO, que um dos materiais mais durveis encontrados at hoje. A seguir sero apresentadas as caractersticas mais importantes destes padres, sempre fazendo-se um paralelo com os blocos fabricados em ao e em metal duro. Chama-se a ateno para o fato de que somente os resultados que sero descritos adiante foram divulgados pelos fabricantes destes padres. Somente o tempo poder


confirmar integralmente as vantagens destes padres em relao aos tradicionais blocos padro de ao. 2.6.1 Resistncia a Corroso Os blocos padro cermicos so totalmente imunes ao ataque de agentes corrosivos. uma grande vantagem, principalmente em funo do contato constante destes padres com o suor humano. Em funo disto, estes blocos dispensam tratamento anti-corrosivos ou outros cuidados de armazenamento. 2.6.2 Resistncia Abraso E resistncia abraso dos blocos cermicos de cinco a dez vezes maior do que os fabricados em ao e de quatro a cinco vezes maior de que os fabricados em metal duro. Esta superioridade dos blocos cermicos devido ao seu baixo coeficiente de atrito e tambm sua densa e homognea estrutura granular. Na figura 2.8 apresentado o resultado da perda de material devido a abraso para blocos de diferentes materiais. Cada bloco foi carregado igualmente e friccionado com movimentos circulares sobre um desempeno de ferro fundido (DIN-1693-77). 2.6.3 Estabilidade Dimensional Diferente dos blocos fabricados em ao, os blocos no apresentam variao dimensional significativa no decorrer do tempo. A figura 2.9a mostra comparativamente as variaes dimensionais de um bloco cermico de 100 mm (aps a sinterizao) e as de um bloco de ao, tambm de 100 mm, aps seu tratamento trmico. 2.6.4 Coeficiente de Expanso Trmica, Mdulo de Elasticidade, Dureza e Condutibilidade Trmica Na figura 2.10 so apresentadas as principais propriedades fsicas e mecnicas dos blocos padro de cermica, ao e metal duro. Em funo da proximidade entre os coeficientes de expanso trmica da cermica a base de zircnio e o ao, os blocos padro de cermica podem ser usados normalmente como padro de comprimento para medir peas em ao, o que constitui mais uma vantagem para o uso destes ltimos. O fator de condutibilidade trmica da cermica relativamente baixa comparada ao do ao, o que significa dizer que o bloco cermico necessita o dobro do tempo, comparativamente ao ao, para alcanar a temperatura ambiente (equilbrio trmico). No entanto, em algumas situaes isto poder se tornar to rapidamente devido as mudanas da temperatura ambiente, comparada ao sue similar de ao. O tempo necessrio para a estabilizao trmica dos blocos de cermica depende das condies ambientais, do comprimento do bloco, bem como da diferena inicial de temperatura entre o bloco e o ambiente. Na figura 2.9b apresentado o resultado da estabilizao trmica de dois blocos de 100 mm, um de ao e outro de cermica, que foram segurados na mo durante trs minutos e a seguir suas variaes dimensionais foram medidas. Valores dos erros em mm Comprimento 00 0 1 2 K nominal Figura 2.7: Tolerncias para Blocos Padro segundo a norma DIN 861. 2.6.5 Aderncia das Superfcies Devido ao alto grau de uniformidade e densidade de sua estrutura granular, a superfcie dos blocos cermicos se auto aderem com a mesma facilidade dos blocos padro de ao em estado de novo. A fora requerida para desmontagem de blocos


cermicos aproximadamente 30% superior quela necessria para desmontagem de blocos de ao.

Figura 2.8: Blocos Padro de Cermica: Resistncia abraso. Para ilustrar a eficincia das superfcies destes blocos , apresentamos a seguir os resultados da composio dos comprimentos de 20 mm e 41 mm, atravs da montagem de dois blocos, de 10 mm dois blocos de 20,5 mm, respectivamente. Foram medidos os erros do meio de cada bloco utilizado. A soma dos erros de cada par de blocos foram utilizados como referncia para determinar o erro nominal da composio. Aps montagem dos blocos (10 e 10mm / 20,5 e 20,5 mm), cada uma delas foi tambm medida na posio central. O erro resultante da montagem foi calculado pela diferena entre o erro do meio efetivo da montagem e a soma dos erros individuais de cada bloco como apresentado na tabela 2.2. Comprimento nominal dos blocos (mm) 10 10 20,5 20,5 Erro do meio de cada bloco (mm) +0,24 +0,26 +0,21 +0,25 Soma dos erros individuais (mm) +0,50 +0,46 (erro do comprimento nominal de montagem) Erro do meio efetivo da montagem (mm) +0,47 +0,48 Erro resultante da montagem (mm) +0,03 +0,02 Tabela 2.2 Erros resultantes da montagem de blocos cermicos. Os resultados apresentados mostram que os erros da composio de um comprimento pela aderncia (montagem) de blocos cermicos insignificante. Figura 2.9: Blocos Padro de Cermica: Estabilidade Trmica e Dimemsional. 2.6.6 Resistncia Mecnica a Impactos So altamente resistentes a quedas ou impactos em uso normal. Os erros devidos s deformaes superficiais provocadas por impactos ou rebarbas so totalmente desprezveis e facilmente removveis. MATERIAL PROPRIEDADE CERMICA (ZrO2) AO METAL DURO Dureza (HV) 1350 800 1650 Coeficiente de Expanso Trmica 10 1 11,5 1 5 (10-6 K-1) Mdulo de Elasticidade 2,1 2,1 6,3 (x 105 N/mm2) Fator de Condutibilidade 0,00293 0,0544 0,0795 Trmica (J/mm.s.K) Figura 2.10: Blocos Padro: Propriedades Fsicas e Mecnicas.

16 2.6.7 Gravaes Em funo de serem realizadas por um processo de laser, as gravaes do comprimento e do nmero de fabricao permanecem claras e ntidas durante um longo


tempo (praticamente toda vida til do bloco), ao contrrio do que acontece com seu similar de ao que sensvel corroso. 2.7 MTODOS DE CALIBRAO DE BLOCOS PADRO 2.7.1 Mtodo Diferencial o mtodo mais simples e rpido para medir o erro do meio (Em) e a constncia de afastamento (CA). No caso do Em, a calibrao consiste em comparar um bloco com outro de classe de erro superior, denominado de bloco de referncia. Para este conjunto (referncia) os erros do meio so determinados atravs de calibrao, que so executadas por laboratrios credenciados. Conhecendo-se os erros do padro de referncia, os erros do bloco a calibrar podem ser determinados. Na figura 2.12 temos uma bancada de calibrao de blocos padro. Atravs de medio diferencial, chega-se ao erro do meio do bloco a calibrar pela expresso: Ec = Xc ( Xp Ep ) Sendo: Ec = Erro do meio do bloco a calibrar Ep = Erro do meio do bloco de referncia Xp = Medida obtida no bloco calibrar Xc = Medida obtida no bloco de referncia J no caso da constncia de afastamento (CA), mede-se o comprimento do bloco padro em 5 posies ( figura 2.11). O erro de CA a diferena entre o comprimento mximo e mnimo determinados. Portanto, para sua determinao no necessrio a utilizao do bloco padro de referncia. A fim de tornar a calibrao mais rpida e confivel, o CERTI e o LABMETRO desenvolveram um sistema automatizado de calibrao de blocos padro pelo mtodo diferencial. Este sistema automatizado reduz o tempo de medio e confere confiabilidade calibrao de blocos padro de comprimento, orienta o operador durante o processo de medio, realiza aquisio de dados, processa-os, compensa erros e gera documentao dos resultados (certificado de calibrao). A calibrao realizada tradicionalmente de forma manual, implica em: - Registro manual dos valores das medies em planilhas;

17 - Processamento e comparao das medies de forma manual; - Documentao externa e manual. Este sistema automatizado tem como funes: - Receber os dados nominais dos blocos padro; - Orientar e supervisionar o procedimento de medio; - Efetuar automaticamente as leituras; - Processar as leituras conforme uma metodologia adequada; - Apresentar os resultados. As caractersticas deste sistema so: - Compensao do erro sistemtico do bloco padro de referncia, correes de comprimento devidos aos diferentes coeficientes de expanso trmica, bem como erros de achatamento devido diferena de material entre os blocos (referncia e a calibrar), permitindo que o trabalho de calibrao tenha menor incerteza de medio aumentando a confiabilidade dos resultados; - Emisso de relatrios apresentando:


. erros do meio;

. desvios mximo e mnimo;

. constncia de afastamento;

. classe de erro, segundo norma pr-definida, na qual o bloco padro se enquadra em funo dos erros medidos; - Pequena interferncia do operador no processo de medio, no exigindo maior especializao do mesmo, pois o sotware extremamente simples de ser operado; - Importante economia de tempo, comparativamente ao processo manual; - Criao de uma base de dados diferenciada por cada conjunto de bloco padro calibrado. Figura 2.11: Mtodo Diferencial.

2.7.2 Mtodo Interferomtrico

a) Medio do Erro de Planicidade A planicidade das superfcies de medio verificada utilizando-se o efeito de interferncia luminosa. Sobre a superfcie do bloco padro coloca-se um plano ptico (placa de vidro altamente plana). De acordo com o carter de desvios da planicidade aparecem diversos padres de franjas de interferncia. Na figura 2.12a, tem-se a


configurao de franjas correspondente a uma superfcie convexa. Na figura 2.12b, a superfcie cilndrica, e com um defeito (risco) local. Na figura 2.12c, tem-se um padro de franjas bom: sendo poucas, claro que a inclinao no grande e alm disso, o paralelismo e retilineidade das franjas prova a planicidade. As extremidades quebradas das franjas correspondem a uma faixa marginal de largura de 1 mm no mximo, que representa uma regio de segurana que no pode ser usada para a medio. A figura 2.12d mostra a superfcie levemente convexa. Ao se usar a luz monocromtica, cujo comprimento de onda (l) conhecido (por exemplo cor amarelo-laranja de sdio tem l = 0,575 mm), uma distncia entre franjas que corresponde a diferena em altura dos referidos lugares em l /2 pode ser calculada numericamente. Assim, na figura 2.12d, o afastamento entre os pontos 1 e 2 na direo ortogonal ao plano ptico l /2 ( no caso da luz de sdio acima lembrada), o afastamento (0,28 mm) e a distncia entre os pontos 1 e 3 dois teros da distncia entre as franjas vizinhas, ou seja: ( 2/3 ) . ( l/2 ) = l/3= 0,19 mm Esta medio pode ser realizada atravs de um sistema completamente automatizado, sem contato para medio de planicidade de superfcies altamente planas. Foi inicialmente idealizado para medio de planicidade de blocos padro, porm com pequenas variaes pode ser expendido para medio de paralelismo, ortogonalidade, e constncia de afastamento e possivelmente com aplicaes em superfcies no planas, tais como superfcies esfricas, cilndricas e outras. Este sistema utiliza um laser de HeNe e se baseia em princpios interferomtricos e tem a particular vantagem de no envolver componentes pticos de preciso, uma vez que aberraes pticas so identificadas e corrigidas por software. Os erros de repetitividade deste sistema podem chegar a 0,01 mm (figura 2.13). b) Medio do erro do Meio Para verificao do Erro do meio do blocos padro (essencialmente os de classes de erro 00 e K) utiliza-se a interferncia luminosa. No processo trabalha-se com um sistema padro de medio baseado no comprimento de onda de um luz monocromtica. O erro mximo deste sistema padro de (0,02+L/5000) mm, ou seja, um valor quase metade de um casa decimal melhor que o erro mximo no bloco padro.


Figura 2.12: Controle da Superfcie de Medio de Bloco Padro.

Figura 2.13: Medio Automatizada da Planicidade.

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