2

Introdução

Componentes mecânicos? Superfície geométrica: Superfície ideal prescrita

no projeto, na qual não existem erros.

3

Um erro (ou desvio) de forma corresponde à diferença entre a superfície real da peça e a

forma geométrica teórica.

Tolerâncias Geométricas

Meios para verificação

Introdução

4

Classificação dos desvios de forma

Macrogeométricos

Retitude, Circularidade, Cilindricidade, Planeza,

etc.

Microgeométricos

Rugosidade superficial

Introdução

5

Introdução

6

Caracterização de Superfícies

Separação:

Erros de Forma

Ondulação

Rugosidade

Caracterização

7

Caracterização

Erros de forma:

• ajuste ruim da máquina ferramenta

• imperfeições geométricas da máquina

• defeito nos mancais e nas árvores, etc.

• descuidos dos operador.

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Caracterização

Ondulações:

• erros nas guias da máquina ferramenta

• vibrações entre a peça e a ferramenta

• deformações da máquina ou da peça durante a

usinagem.

• Influência do tratamento térmico.

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Caracterização

Rugosidade:

•Processo de Remoção de Material

• Marcas da ferramenta • Inerente ao processo de usinagem

Faixa dimensional: Plaina ≈ 20 um Lapidação < 1 um

Não existe um ponto em que rugosidade torna-se ondulação e vice versa. É totalmente dependente do tamanho e tipo de aplicação

Ex.: ondulação em componentes Ópticos podem ser considerados rugosidade em componentes automobilísticos

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Rugosidade Superficial

Rugosidade Superficial

Ou textura primária: Sulcos ou marcas deixados pelo agente que atacou a superfície durante a

usinagem (ferramenta de tornear, rebolo, etc.). (Profundidade de corte e o avanço)

11

ABNT NBR ISO 4287 Set. 2002 “Especificações

geométricas do produto (GPS) – Rugosidade: Método do perfil – Termos, definições e parâmetros da rugosidade”. Objetivos: Especificar termos, definições e parâmetros para a determinação do estado da superfície.

NORMAS

ABNT NBR ISO 4288 Nov. 2008 “Especificações

geométricas do produto (GPS) – Rugosidade: Método do perfil – Regras e procedimentos para avaliação de rugosidade”. Objetivos: Especificar as regras para comparação dos valores medidos com os limites de tolerância para parâmetros de rugosidade de superfície. Apresentar regras para seleção do comprimento de onda cut-off (λc) (instrumentos por apalpação).

12

ABNT NBR 8404 “Indicação do estado de superfícies

em desenhos técnicos” Março 1984.

Objetivos: Esta Norma fixa os símbolos e indicações complementares para a identificação do estado de superfície em desenhos técnicos.

NORMAS

ABNT NBR ISO 12179 Ago. 2002 “Especificações geométricas do produto (GPS) – Rugosidade: Método do perfil – Calibração de instrumentos de medição por contato (com sapata de apalpação)”

ABNT NBR ISO 3274:2008 “Especificações geométricas do produto (GPS) - Rugosidade: Método do perfil – Características nominais de instrumentos por contato (pontas de apalpação)

13

Superfície geométrica: Superfície ideal prescrita no projeto, na qual não existem erros.

Conceitos básicos

14

Superfície real: Superfície que resulta do método empregado durante a fabricação da peça.

Conceitos básicos

15

Superfície efetiva: Superfície que resulta da medição. Esta superfície poderá ser diferente quando aplicados diferentes sistemas de medição.

Conceitos básicos

16

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

Conceitos básicos

17

Perfil real: Interseção da superfície real com um plano perpendicular.

Conceitos básicos

18

Perfil efetivo: Obtido pela medição sem filtragem.

Rugosidade + ondulações

Conceitos básicos

19

Conceitos básicos

Perfil de rugosidade: Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação, após filtragem.

20

Conceitos básicos

Composição da superfície:

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Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição

Inspeção

Tato

Visão

22

Rugosímetro

Talysurf 1 (1941)

William Taylor

1886 – Taylor Robson

Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição

23

Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição

24

Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição

25

Rugosímetros

• Contato/Agulha

• Ótico

Métodos de Medição

26

Direção de Translação (X)

Movimento da Agulha (Z)

Espaçamento entre Pontos (X)

Instrumento de Contato

Métodos de Medição

27

Agulha

Braço

Pivôs Tipo Faca e Berço

EntreFerro

Espiras

Espiras

Transdutor Indutivo

Métodos de Medição Transdutor

28

Agulha

Braço Elemento Piezo Elétrico

Transdutor Piezo-Elétrico

Métodos de Medição Transdutor

29

Laser

Photo

Diodo

Agulha

Braço

Transdutor Laser

Métodos de Medição Transdutor

30

Sapata como Superfície de Referência

Sapata

(Skid) Movimento da Agulha (Z)

Direção de Translação (X)

Métodos de Medição Referência

31

Carro de Translação como

Referência

Direção de Translação

Referência Independente

Métodos de Medição Referência

32

Métodos de Medição Nivelamento

33

5 µm

Agulha Conesférica

Geometria da Agulha

Métodos de Medição Agulha

34

Geometria da Agulha

Métodos de Medição Agulha

35

Influência da Agulha

Métodos de Medição Agulha

36

Raio da Ponta da agulha (Apalpador)

Redução da amplitude aparente de irregularidades muito próximas.

Métodos de Medição Agulha

37

Perfil Produzido pela Agulha

Ponta da Agulha

B

B

A

A

Tangenciamento da Agulha

Métodos de Medição Agulha

38

Direção de Medição

Riscas

39

Perfil efetivo: Obtido pela medição sem filtragem.

Rugosidade + ondulações

40

Perfil de rugosidade: Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação, após filtragem.

41

Aliasing

Intervalo de Amostragem

Sinal Verdadeiro Sinal com “Aliasing”

Efeito da Amostragem

42

Linha média É definida como uma linha disposta paralelamente à direção geral do perfil, dentro do percurso de medição, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendida entre ela e o perfil efetivo seja igual à soma das áreas inferiores.

A1+ A2 = A3

43

44

Comprimento de amostragem (cut-off) L1 =L2 =L3 =L4 =L5 - Comprimento de amostragem (cut-off)

Lv – percurso inicial Ln – percurso final Lm = L1 +L2 +L3 +L4 +L5 - Percurso de medição Lt =Lv + Lm + Ln – percurso de apalpamento

45

Os sistemas de medição da rugosidade baseados na linha média podem ser divididos em: – Parâmetros de Amplitude: são determinados por alturas dos picos, profundidades dos vales ou os dois, sem considerar o espaçamento entre as irregularidades ao longo da superfície. – Parâmetros de Espaçamento: são determinados pelo espaçamento do desvio do perfil ao longo da superfície. – Parâmetros Híbridos: são determinados pela combinação dos parâmetros de amplitude e espaço.

46

Parâmetros

47

Parâmetros

Nomenclatura

• Prefixo R – Rugosidade

• Prefixo W – Ondulação

• Prefixo P – Primário

48

Parâmetros Classificação

Classificação

• Parâmetros de Amplitude Coordenada Z

• Parâmetros de Espaçamento Coordenada X

• Parâmetros Hibridos

Coordenadas X e Z

49

NBR ISO 4287 Set. 2002. Simbologia Parâmetros de amplitude (pico-vale) Símbolo Altura máxima do pico do perfil Rp Profundidade máxima do vale do perfil Rv Altura máxima do perfil Rz Altura média dos elementos do perfil Rc Altura total do perfil Rt

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NBR ISO 4287 Set. 2002. Simbologia Parâmetros de amplitude (média das coordenadas) Símbolo Desvio aritmético médio do perfil avaliado Ra Desvio médio quadrático do perfil avaliado Rq Fator de assimetria do perfil avaliado Rsk (skewness) Fator de achatamento do perfil avaliado Rku (kurtosis)

51

NBR ISO 4287 Set. 2002. Simbologia Símbolo Parâmetros de espaçamento Largura média dos elementos do perfil RSm Parâmetros híbridos Inclinação quadrática média do perfil RΔq avaliado

52

NBR ISO 4287 Set. 2002. Simbologia Curvas e parâmetros relacionados Símbolo Razão material do perfil Rmr(c) Coeficiente de preenchimento (Curva de Abbott Firestone) Diferença de altura na seção do perfil Rδc Razão de preenchimento relativa Rmr Curva de amplitude das alturas do perfil

53

Altura máxima do pico do perfil – (Rp) Maior altura dos picos do perfil Zp no comprimento de amostragem.

54

Profundidade máxima do vale do perfil (Rv) Maior profundidade do vale do perfil no comprimento de amostragem.

55

Altura máxima do perfil (Rz) Soma da altura máxima dos picos do perfil Zp e a maior das profundidades dos vales do perfil Zv, no comprimento de amostragem.

56

Altura total do perfil (Rt) Soma das maiores alturas de pico do perfil Zp e das maiores profundidades dos vales do perfil Zv no comprimento de avaliação.

57

Desvio aritmético médio (Ra) Média aritmética dos valores absolutos das ordenadas Z(x) no comprimento de amostragem. Z(x) – ordenada l – número de ordenadas consideradas

58

Desvio médio aritmético – Ra

59

Rugosidade (Ra) dos processo de fabricação mecânica

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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.

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Ra - Limitações

62

Desvio aritmético quadrático (Rq) Raiz quadrada da média dos valores das ordenadas, Z(x), no comprimento de amostragem. Z(x) – ordenada l – número de ordenadas consideradas

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Vantagens do Rq 11% maior que Ra, esta diferença é importante em muitos casos. Em superfícies onde a detecção de picos e vales se torna importante mesmo quando estes aparecem ao acaso, evidenciando-os mais que o Ra, pois eleva ao quadrado o erro acentuando-o.

64

Rugosidade máxima (Ry) Está definido como o maior valor das rugosidades parciais (Zi) que se apresenta no percurso de medição (lm).

65

Vantagens do parâmetro Ry 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).

66

Desvantagens do parâmetro Ry 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.

67

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).

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Rugosidade (Rt) dos processo de fabricação mecânica

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Vantagens do parâmetro Rt É mais rígido na avaliação que o Ry, 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 Ry . Tem todas as vantagens indicadas para o Ry. Desvantagem do parâmetro Rt Em alguns casos, a rigidez de avaliação leva a resultados enganosos.

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Rugosidade média (Rz) Corresponde à média aritmética dos cinco valores de rugosidade parcial.

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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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Curva de Abbott-Firestone Curva que representa a razão do comprimento material como uma função de nível. NOTA - Esta curva pode ser interpretada como uma amostra acumulativa da função probabilidade do valor da ordenada Z(x), no comprimento de avaliação.

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Curva de Abbot-Firestone

Coeficiente de preenchimento

Curva MR (Material Ratio)

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Curva de Abbott-Firestone

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BIBLIOGRAFIA:

AGOSTINHO. O L; RODRIGUES. A C S; LIRANI, J: Tolerâncias, ajustes,desvios e analise de dimensões, Ed 2004, Editora Edgard Blucher, S Paulo

LEIGH MUMMERY: Surface texture analysis – The handbook, 1992

SANDER, M.: Oberflächenmeβtechnik für den praktiker, 1989

NORMAS

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Ra ? Rp ? Rv ? Ry ? Rt ? Rz ?

Cut-off: 2,5 V: 2000 vezes (divisão 0,5 mm) H: 100 vezes (divisão de 0,1 mm)

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Rz:

Ry:

Rt:

n

s

s

n

i

i yy11

78

Rp

Rv

Ra