Metrologia Mec

Metrologia e instrumentosde diagnose mecânica

Mecânica

Metrologia e instrumentos de diagnose mecânica

ÍNDICE

Introdução 05

1ª Parte 06

Sistemas de medida 06

Unidades de medida 12

O sistema inglês de medida - a polegada 20

Os erros de medição 20

Fontes de erros e incertezas 22

No instrumento de medição 22

Qualificação de sistemas de medição 23

No operador 27

No ambiente 29

Tolerância 30

2ª Parte 32

O paquímetro 32

Condições de um bom paquímetro 34

Cuidados com o paquímetro 36

Sistemas de leitura 40

Medição de dimensões externas 41

Medição de dimensões internas 43

Medição de profundidades 44

Medição da altura de ressalto 45

Alguns tipos de paquímetros 47

Paquímetro para medir profundidade 48

3ª Parte 51

O micrômetro 51

Micrômetro para medição externa simples 52

Cuidados especiais com o micrômetro 53

Recomendações especiais 54

Cálculo de aproximação do micrômetro 55

Leitura da bainha 55

Leitura do tambor 56

Micrômetro com vernier 57

Utilização do micrômetro para medidas externas 58

Micrômetros para medições internas (três contatos) 59

Micrômetro de profundidade 59

Micrômetro de bicos para medições internas 60

4ª Parte 62

O relógio comparador 62

Recomendações especiais 67

Relógio apalpador 68

Porta comparador universal 69

Comparador de diâmetros internos 70

Cuidados na medição 71

5ª Parte 74

Medição angular 74

Divisão em graus 75

Operações com graus 77

Adição 77

Subtração 77

Multiplicação 78

Divisão 79

Instrumentos utilizados para medir e verificar ângulos 79

O esquadro 79

O goniômetro 80

6ª Parte 81

O torquímetro 81

Torquímetro de indicação de torque 85

Acessórios 86

05


Introdução

A tecnologia tem necessidade, a cada dia, de garantias que proporcionem qualidade, por isso é que há uma constante preocupação em desenvolver cada vez mais os instrumentos de medi-ção. Essa apostila reúne instrumentos muito importantes no campo da metrologia, e é com eles que vamos passar algum tempo agora. Aproveite!


06

1ª Parte

Sistemas de medida

07


Desde os mais remotos tempos, o homem tem a necessidade de obter valores numéricos que correspondam a determinadas dimensões.

Diversas unidades surgiram como jarda, pé, légua, braça, palma, polegada, metro, etc. Algumas foram padronizadas e outras abandonadas.


08

Quase todas as medidas consideravam o corpo humano como a principal referência.

O sistema métrico francês e a polegada inglesa foram os que predominaram, embora a polega-da esteja em desuso em vários países.

09


O metro é hoje a unidade padrão do Sistema Internacional de Medidas, e é o mais usado no Brasil.

A medição é muito importante em todas as áreas da vida, principalmente nos trabalhos científi-cos,...


10

...e na geografia.

...no comércio...

Podemos dizer que medir uma grandeza é compará-la com outra da mesma espécie, que cha-mamos de unidade de medida.

Evidentemente, o resultado da medição será um valor numérico.

11


Para se chegar a uma definição de metro padrão, muito cálculo foi desenvolvido e sua precisão foi aumentando durante os tempos.

Essa definição é universal e utilizada desde o lar...

A definição atual é a “distância percorrida pela luz, no vácuo, no intervalo de tempo de 1 299.792.458 segundo”.

de


12

...até a astronomia nas mais diversas aplicações.

Unidades de medida

São muitas as unidades de medida, por isso foi necessário que se calculassem os valores equi-valentes em metros para facilitar a leitura.

13


Vejamos alguns exemplos:

Unidade Unidade equivalência em metros

1 Jarda 0,9144 m

1 Pé 0,3048 m

1 Légua 6.600 m

1 Braça 2,2 m

1 Palmo 0,22 m

1 Polegada 0,0254 m

Além dessas equivalências, o meio industrial exigiu ainda mais, procedimentos para racionali-zar as medições.

Unidade Símbolo Valores em metro

Quilômetro km 1.000

Hectômetro hm 100

Decâmetro dam 10

Metro m 1

Decímetro dm 0,1

Centímetro cm 0,01

Milímetro mm 0,001


14

Mas não parou por aí. Tem ainda outras unidades, dentre elas, o Angstrom (A) para distâncias pequenas e o Terâmetro (Tm) para distâncias muito grandes.

Quando uma medida é menor que o milímetro, os algarismos após a vírgula são lidos da seguinte maneira:

8,239 mm oito milímetros, duzentos

e trinta e nove milésimos”

milésimos

centésimos Frações

décimos

milímetros Inteiro

}}

Dessa forma, quando deparamos com o valor 1,8 m, lemos: “um metro e oito decímetros” ou simples-mente “um vírgula oito metro”.

15


Para usar bem o Sistema Métrico Decimal, é necessário que saibamos fazer as conversões das unidades, a fim de efetuarmos as operações.

Quando queremos converter uni-dades a uma outra imediatamente superior, dividimos o valor por “dez” e para uma inferior, multipli-camos por dez”.

km hm dam m dm cm mm

cada casa x 10

cada casa : 10

Vamos converter 36 mm em metros. Como a unidade que queremos converter (m) está à esquerda, dividiremos 36 por 10 e obteremos a resposta em cm, ou 3,6 cm.

m dm cm mm

:10


16

Dividiremos novamente por 10 e encontraremos a resposta em dm ou 0,36 dm.m dm cm mm

:10:10

Para obter a resposta em metro como queremos, basta dividirmos novamente por 10 que teremos 0,036 metro.

m dm cm mm

:10:10:10

múltiplos submúltiplos

km hm dam m dm cm mm

1000 100 10 1 0,1 0,01 0,001

Perceba que para fazer essas operações, o número 10 é constante, pois cada múltiplo ou sub-múltiplo do metro aumenta ou diminui em 10 unidades.

E ainda, quando multiplicamos por 10, a vírgula desloca-se uma casa decimal para a direita e quando dividimos, a vírgula desloca-se para a esquerda também uma “casa”.

17


Esteja atento quando efetuar operações com unidades diferentes.

Quando somarmos 0,0022 m + 32 cm + 0,30 hm + 0,02 dm, devemos converter todas as unidades em apenas uma.

Vamos transformar tudo para centímetros.

0,0022 m 0,22 cm

32 cm 32,00 cm

0,30 hm 3000,00 cm

0,02 dm 0,20 cm

3.032,42 cm

+


18

Para a subtração o procedimento é o mesmo que na adição. Vamos subtrair 0,028 cm de 0,586 m.

Convertendo as unidades, temos:

Lembrando que devemos alinhar as vírgulas e completar os espaços do minuendo com zeros.

Na multiplicação, efetuamos a operação como se fossem números inteiros. Vamos multiplicar 2,248 cm por 3,47 mm.

0,586 m 58,600 cm

0,028 cm 0,028 cm

58,572 cm

-

2,248 cm 22,48 mm

3,47 mm 3,47 mm

15736

8992

6744

78,0056m mm2

x

19


Contamos quantas são as “casas” depois das vírgulas do multiplicando e multiplicador e colo-camos a mesma quantidade de casas decimais no resultado (produto), ou seja, 4 “casas” conta-das da direita para a esquerda.

22,48 mm

3,47 mm

15736

8992

6744

78,0056 mm2

4ª3ª2ª1ª

4ª

2ª1ª

3ª

x

Para a divisão é necessário, inicialmente, igualar o número de casas decimais acrescen-tando zeros. Vamos dividir 1,29 cm por 22 mm.

1,29 cm 12,9 mm

22 mm 22 mm

12,90 220

1100 0,586

1900

1760

01400

1320

0080


20

A polegada (inch) é derivada da jarda (yard). É representada por dois tracinhos acima e à direita do número. 1”

15”32

A polegada equivale a 25,4 mm. Pode vir expressa em fração ordinária ( ) ou fração decimal 1,532”.

Seja qual for o sistema, as medições podem apresentar erros por vários motivos. É o que vere-mos a seguir.

Os erros de medição

Quando um mesmo operador, utilizando a mesma máquina, procede uma medição verificamos que ocorrem ligeiras variações de leitura gerando incertezas de valor constante.

O sistema inglês de medida - a polegada

Essa unidade está em desuso, contudo, ainda é utilizada para denominação de roscas inglesas e para indicação de diâmetros de tubos.

21


Essa incerteza consiste em um intervalo limita-do pelos valores “maxi e mini” que podem ser lidos no aparelho que mede uma grandeza real e constante.

O erro consiste no intervalo existente entre um valor lido e a dimensão real correspondente.

Valor “maxi” é o maior valor encontrado para uma medida em um determinado número de leituras.

Valor “mini” é o menor valor encontrado num determinado número de leituras.


22

Fontes de erros e incertezas

No instrumento de medição

Erros provocados por desgaste em qualquer parte do instrumento.

Esse erro pode ser evitado quando há um programa de calibração periódica dos ins-trumentos.

23


Qualificação de sistemas de medição

Calibração

Conjunto de operações que estabelece, sob condições específicas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição (SM) ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. Buscando-se um equilíbrio técnico-econômico adota-se como padrão um elemento que, nas condições de calibração e para cada ponto de calibração, apresente incerteza não superior a um décimo da incerteza esperada para o sistema de medi-ção a calibrar. Logo no processo de calibração de um micrômetro com aproximação de 0,01 mm devemos utilizar um micrômetro 0,001 mm que também esteja calibrado e com isso seja confiável.

O resultado de uma calibração pode ser registrado em um documento, denominado certifica-do de calibração ou relatório de calibração. Este documento geralmente contém os seguintes dados:

a) descrição e identificação individual do SM a calibrar

b) data da calibração

c) os resultados da calibração obtidos após, e quando relevante, os obtidos antes dos ajustes efetuados

d) identificação do(s) procedimento(s) de calibração utilizado(s)

e) identificação do SM padrão utilizado, com data e entidade executora da sua calibração, bem como sua incerteza

f) as condições ambientais relevantes e orientações expressas sobre quaisquer correções neces-sárias ao SM a calibrar

g) uma declaração das incertezas envolvidas na calibração e seus efeitos cumulativos

h) detalhes sobre quaisquer manutenções, ajustes, regulagens, reparos e modificações realiza-das

i) qualquer limitação de uso (ex: faixa de medição restrita)

j) identificação e assinatura(s) da(s) pessoa(s) responsável(eis) pela calibração bem como do gerente técnico do laboratório

k) identificação individual do certificado com número de série ou equivalente


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Certificado de calibração

Número: 60339030507-05 Data da calibração: 03/05/07 Página: 2 de 2

Código de identificação: 874312009

Denominação: Paquímetro: 150 x 0,05 mm

Resultados

BICOS

Referência

Parâmetros

51,20 51,20 150,00

Posição Posição Posição

A B C A B C A B C

Men

sura

ção 1 5,00 5,00 5,00 51,20 51,20 51,20 150,0 150,0 150,0

2 5,00 5,00 5,00 51,20 51,20 51,20 150,0 150,0 150,0

3 5,00 5,00 5,00 51,20 51,20 51,20 150,0 150,0 150,0_X 5,00 5,00 5,00 51,20 51,20 51,20 150,0 150,0 150,0

Erro aleatório (µm) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Incert. Herdada ± (µm) 0,22 0,25 0,56

Incert. Medição ± (µm) 0,22 0,22 0,22 0,25 0,25 0,25 0,56 0,56 0,56

Erro Sistemático (µm) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

ORELHA

Referência

Parâmetros

75,00

Posição

A B

Men

sura

ção 1 75,0 75,0

2 75,0 75,0

3 75,0 75,0_X 75,0 75,0

Erro aleatório (µm) 0,00 0,00

Incert. Herdada ± (µm) 0,33

Incert. Medição ± (µm) 0,33 0,33

Erro Sistemático (µm) 0,00 0,00

Desgaste de haste: não há desgaste

Executor: Luiz Carlos Avaliador: Geraldo Magela Validado por: Mario S. Pinto

Qualidade Manufatura(Laboratório de Metrologia)

AB

A

B

C

25


A calibração pode ser efetuada por qualquer entidade, desde que esta disponha dos padrões rastreados e pessoal competente para realizar o trabalho. Para que uma calibração tenha vali-dade oficial é necessário que seja executada por entidade legalmente credenciada. No Brasil, existe a Rede Brasileira de Calibração (RBC), coordenada pelo INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Esta rede é composta por uma série de laboratórios secundários, espalhados pelo país, ligados a Universidades, Empresas, Fundações e outras entidades, que recebem o credenciamento do INMETRO e estão aptos a expedir certifi-cados de calibração oficiais.

O intervalo de calibração é definido por vários fatores como por exemplo o tipo de instrumento a ser calibrado, as condições de uso do instrumento, etc... Acompanhe nas tabelas abaixo inter-valos iniciais de calibração.

Recomendações para intervalos iniciais de calibração (área dimensional)

Instrumentos Intervalos de calibração (meses)

Blocos padrão (padrão de referência) - angulares/paralelos (Novos) 12

Calibradores (tampão/anel) lisos, de rosca, cilíndricos e cônicos 3 a 6

Desempenos 6 a 12

Escalas mecânicas 12

Esquadros 6 a 9

Instrumentos ópticos 6

Máquinas de medir - (ABBE, peças longas, etc.) 12

Medidores de deslocamento eletroeletrônico 6 a 12

Medidores de deslocamento mecânicos (relógios comparadores/apalpadores 12/3 a 6

Medidores de deslocamento pneumáticos 6 a 12

Medidores de espessura de camada 6 a 12

Micrômetros 3 / 6

Microscópios 12

Níveis de bolha e eletrônico 6

Paquímetros 6

Planos e paralelos ópticos 12

Réguas (aço ou granito) 6 a 12

Rugosímetro e medidor de forma 12

Transferidores 6

Trenas 6


26

Outras grandezas físicas

Instrumento/padrão Intervalos de calibração (9 meses)

1. MASSA, VOLUME, DENSIDADE

Massas padrão

Balanças

Balanças padrão

Hidrômetros

Densímetros

24

12 a 36

12

36

12 a 24

2. PRESSÃO

Manômetros

Máquinas de peso morto

Barômetros

Vacuômetros

Transdutores de pressão

6 a 12

24 a 36

6 a 12

6 a 12

12

3. FORÇA

Transdutores de força (Células de carga)

Anéis dinamométricos

Máquinas de tração-compressão (hidráulicas)

Máquina de peso morto

12 a 24

24

12 a 24

24 a 60

4. TORQUE

Torquímetro 12

Ajuste

Operação complementar, normalmente efetuada após uma calibração, quando o desempenho metrológico de um sistema de medição não está em conformidade com os padrões de compor-tamento esperados. Trata-se de uma “regulagem interna” do SM, executada por técnico espe-cializado. Visa fazer coincidir, da melhor forma possível, o valor indicado no SM, com o valor correspondente do mensurado submetido.

Após o término da operação de ajuste é necessário efetuar uma recalibração, visando conhe-cer o novo comportamento do sistema de medição, após os ajustes terem sidos efetuados.

Regulagem

É também uma operação complementar, normalmente efetuada após uma calibração, quando o desempenho metrológico de um sistema de medição não está em conformidade com os padrões de comportamento esperados. Envolve apenas ajustes efetuados em controles externos, nor-malmente colocados à disposição do usuário comum. É necessária para fazer o SM funcionar adequadamente, fazendo coincidir, da melhor forma possível, o valor indicado com o valor cor-respondente do mensurado submetido. São exemplos:

- Procedimento de zeramento de um micrômetro utilizando a chave de regulagem que acompa-nha o instrumento.

27


Estrutura organizacional para rastrear resultados de medição de empresas a padrões

nacionais

Padrão(meios de medição) Usuário Atividades

Condições preliminares da calibra-

ção/medição

Documentação da calibração/

medição

Pa-drão na-

cional

Laboratório do INMETRO

Desenvolvimen-to, manutenção e transferência dos padrões nacionais

Garantia da rastreabilidade

da unidade até os padrões

primários através de inter-comparações internacionais

Certifi cado de cali-bração INMETRO para padrões de

referência

Padrão de referência

Laboratórios da RBC

Garantia da infra-estrutura metrológica in-

dustrial

Certifi cado de calibração

INMETRO

Certifi cado de calibração RBC para padrões de

trabalho

Padrão de trabalho

Laboratórios de calibração das empresas

Calibração dos meios de medição para atender a de-manda interna

Certifi cado de calibração RBC

Certifi cado de calibração da

empresa ou outro que comprove a

qualifi cação

Padrões/instrumentos de uso geral

Todas as áreas de

atuação da empresa

Medições e calibrações

no âmbito do sistema da qualidade

Certifi cados de calibração da empresa

ou outros que comprovem a qualifi cação

Marca, selo ou plaqueta de verifi -

cação

No operador

O operador pode cometer erros devido ao poder separador dos traços que os olhos possuem, se limitar a distâncias ≥ 0,1 mm.

O operador pode cometer erros devido ao poder sepa-rador dos traços que os olhos possuem, se limitar a distâncias ≥ 0,1 mm.


28

Pode haver erro também, se o observador encontra-se em posição não perpendicular ao instrumento (paralaxe).

Instrumentos que não possuem controle de pressão sobre a peça, dependem muito da habilida-de do observador. Se for excessiva...

...ou escassa, será fonte de incertezas e erros de medida.

29


No ambiente

Quando a temperatura muda, a peça se expande (dilatação)…

...ou se contrai afetando o resultado da medição.

Essa deformação é bastante comum em peças que são usinadas com retirada de cavacos, impli-cando em dilatação do material devido ao aumento de temperatura.


30

A temperatura de calibração e empregos de verificadores recomendada é de 20°C.

Os erros mais sistemáticos decorrem da deficiência de visão do observador, deslocamento do zero da escala, temperatura imprópria ou escolha inadequada do instrumento.

Alguns procedimentos podem ajudar a eliminar os erros pessoais, como o uso de observadores mecânicos, elétricos ou fotoelétricos.

Tolerância

É o conjunto de valores mínimos e máximos admitidos para uma peça, que são especificados pelo fabricante.

31


Quando temos a medida 40 mm +0,02 quer dizer que os valores admitidos para essa peça são: -0,02

Dizemos que esses valores constituem a tolerância para a medida de 40 mm. Todos esses con-ceitos são simples, contudo de grande importância para a compreensão das próximas partes, onde abordaremos os instrumentos de medição.


32

2ª Parte

O paquímetro

33


O Paquímetro é um instrumento de medição direta linear, conhecido também como calibre ou cursor.

É construído em aço inoxidável tratado termicamente, graduado em milímetros e em polegadas.

O cursor tem uma graduação especial que chamamos de nônio ou vernier que permite leituras em décimos e centésimos de milímetros.


34

É constituído basicamente de uma escala fixa onde desliza um cursor ajustado à haste.

Condições de um bom paquímetro

Algumas condições são essenciais para que se tenha um bom paquímetro:

35


Deve ser polido

Não apresentar bolhas ou amassamentos

O cursor deve deslizar sem jogo excessivo.

As indicações dos traços devem ser nítidas.


36

E as superfícies de contato dos bicos com o cursor fechado devem se encostar perfeitamente quando colocado contra a luz.

Cuidados com o paquímetro

É bom saber que alguns cuidados muito sim-ples, podem aumentar a vida útil do paquí-metro, como evitar quedas...

37


golpes nas orelhas...

...e nunca usá-lo como chave de aperto. Antes e após o uso, limpá-lo e...


38

...lubrificar superfícies deslizantes com óleo fino.

Manter parafusos pressionadores ajustados de maneira que o cursor deslize de forma suave.

Ao guardar o paquímetro, não o expo-nha diretamente à luz do sol. Guarde-o em ambiente de baixa umidade, ventila-do e livre de poeira.

39


Não deixe o cursor travado.

Quando for selecionar o paquímetro, observe se ele atende à necessidade de sua medição.

Confira se o tipo escolhido tem acesso ao lugar que será medido…


40

se a precisão do instrumento atende às especificações de tolerâncias indicadas na peça...

…e se a posição escolhida pelo observador é perpendicular de forma a evitar erros de paralaxe.

Leitura falsaPosição visual

correta

Leitura falsa

Sistemas de leitura

Ao fazer a leitura, duas situações podem ocorrer.

Na primeira, o traço zero do cursor coin-cide com um traço da escala principal.

Neste caso, o valor da medida é dado em números inteiros.

41


Na segunda, o zero do cursor encontra-se entre dois traços da escala principal.

Assim o valor da medida é dado em milímetros, contando à esquerda do zero do vernier (16 mm) e a coincidência do traço do vernier com o traço da escala principal.

Observe que o traço coincidente é o quarto do vernier. Como a precisão desse paquímetro é de 5 centésimos, então é só multiplicarmos 4 vezes 0,05 = 0,20 e somarmos à medida inteira que é 16. O resultado será de 16,20 mm.

Para saber qual a precisão do paquímetro é muito fácil. Basta dividirmos 1 mm pelo número de divisões do vernier.

Medição de dimensões externas

Seguramos o paquímetro pela escala principal e com o polegar sobre o cursor, imprimimos uma ligeira pressão nos bicos que prendem a peça.


42

Se a peça for cilíndrica, será necessário ajustar os bicos sobre a peça através de pequenos movimentos oscilatórios para obter uma boa pressão de fecho.

Outra recomendação é que se coloque a peça o mais profundo possível entre os bicos de medição, para evitar des-gastes nas pontas.

E lembre-se que essas pontas são chanfradas e destinadas à medição de aberturas estreitas.

43


Sempre que fizer qualquer medição, faça antes o zeramento do instrumento, ou seja, os traços do zero devem coincidir.

Medição de dimensões internas

Para medições internas, vamos uti-lizar as orelhas da parte superior dos paquímetros.

Nessa situação, o posicionamento correto é muito importante para uma medição perfeita.


44

Para a medição de furos cilíndricos, o melhor posicionamento das orelhas do paquímetro, é obtido através das pequenas oscilações.

Quando os furos estiverem menores que Ø 10 mm, o valor da leitura será sempre menor que a real. Isso é devido à folga existente entre as orelhas e as faces planas de medi-ção.

Medição de profundidades

Essa medição é feita através da vareta de profundidade.

45


Esteja atento! Assegure-se de que a vareta, com o paquímetro fechado, esteja alinhada com a extremida-de do instrumento.

Existe ainda, outra forma de observar a precisão da vare-ta de profundidade. É só colocar o paquímetro vertical-mente sobre um plano de controle (mesa) empurrando o cursor para baixo com ligeira pressão. A seguir, observe se o zero da escala principal coincide com o zero da escala do cursor.

Medição da altura de ressalto

Para efetuar essa medição, posicione corretamente as faces do paquímetro. Primeiramente a face da escala principal e depois encoste suavemente a face do cursor.


46

Esse recurso garante precisão de leitura superior ao sistema de vareta de profundidade.

O paquímetro ainda possui algumas aplica-ções especiais como: auxílio à traçagem de centro...

...e auxílio à traçagem de alturas com graminho.

47


Alguns tipos de paquímetros

Paquímetro com parafuso micrométrico de chamada vernier. Possui dois cursores liga-dos entre si pelo parafuso micrométrico que possibilitam o ajuste fino.

Alguns paquímetros com parafuso de aproximação não possuem orelhas para medidas internas. Nesse caso, são usadas as partes externas dos bicos.

Os bicos são perfilados para permitir o posiciona-mento nos furos.


48

Tenha muita atenção ao valor da leitu-ra. É necessário somar, 10 mm à medi-da final, devido à espessura das pontas. Por isso não é possível efetuar medições inferiores a 10 mm.

Paquímetro para medir profundidade

É também muito fácil de ser utilizado. Apoiamos o braço do paquímetro sobre a superfície de referência da peça a ser medida e abaixamos a haste milimetrada.

Atenção! não esqueça de afrouxar o parafuso de fixação.

49


Deixe tocar no fundo da peça a ser medida, feche o parafuso de fixação e faça a leitura.

Você pensa que acabou?

Existem vários tipos e modelos que chamamos paquímetros para usos especiais.

Dentre os vários paquímetros destacamos aqueles com bicos de medição cônicos que são utilizados para medição da distân-cia entre centros de furos.

E ainda instrumentos mais modernos que facilitam a leitura e proporcionam menor incidência de erros, como paquímetros com relógios...


50

...e paquímetros digitais alimentados por baterias.

Mesmo assim foi necessário um outro instrumento que permitisse leitura direta com aproximação de até 0,001 (um milésimo). Desenvolveram então o Micrômetro, instrumento que veremos na próxima parte.

51


3ª Parte

O micrômetro


52

O micrômetro é um instru-mento de dimensão variável que permite leitura direta com aproximação de 0,001 mm.

Existem vários tipos de micrômetros para as mais diversas medições.

Micrômetro para medição externa simples

Os micrômetros para esse fim se caracterizam de acordo com a capacidade de medida, variando de 0 - 25 mm a 100 - 125 mm.

Podemos dizer que esquematica-mente o micrômetro se apresenta assim:

53


Quando as faces do batente e do fuso estiverem juntas, o zero da bainha deve coincidir com o zero do tambor e com a reta longitudinal gravada na bainha.

Cuidados especiais com o micrômetro

Quando não estiver utilizando o micrômetro guarde-o no estojo e em lugar seguro. Quedas acidentais podem prejudicar a precisão do instrumento.

Girar violentamente o instrumento pode provocar desgaste prematuro.

Não deixar o fuso travado.


54

Recomendações especiais

Ao selecionar o instrumento cuide para que o mesmo atenda à necessidade de medição.

Considere para isso, o local a ser medido e o campo de tolerância que será usado.

Poeiras abrasivas podem provocar desgastes prema-turos, por isso limpe bem as partes móveis.

55


As medições de alta precisão, devem ser feitas em ambientes com temperatura controlada, tomando o cuidado de esperar estabilizar a temperatura tanto da peça quanto do instrumento.

Assegure-se da posição correta do micrômetro no suporte.

É muito fácil! Basta dividirmos o passo da rosca do parafuso micrométrico pelo número de divisões do tambor.

Cálculo de aproximação do micrômetro

Leitura da bainha

Nos micrômetros milimétricos o comprimento da escala da bainha mede 25,00 mm. Quando dividimos o comprimento da escala pelo número de divisões existentes temos a distância das divisões, ou seja, o passo do parafuso micrométrico.


56

Se o micrômetro está fechado, e damos uma volta completa no tambor rotativo, o parafuso deslocará 0,50 mm que é igual ao passo da rosca, e aparecerá o primeiro traço da escala da bainha.

Leitura do tambor

Se uma volta no tambor equivale a 0,50 mm, e o mesmo possui 50 divisões, então cada divisão equivale a 0,01 mm.

Exemplificando, se temos a leitura da escala da bainha = 7,50 mm e a leitura do tambor = 0,32 mm basta somarmos e encontraremos a medida de 7,82 mm.

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Micrômetro com vernier

Esse tipo consegue uma aproximação mais rigorosa que os micrômetros normais. Sua aproxima-ção é de 1/1000 de milímetro ou 0,001 mm.

O vernier possui 10 divisões e seu comprimento corresponde a 9 divisões da graduação.

Vamos, então, ao exemplo:

Bainha = 7,500 mm

Tambor = 0,220 mm

Vernier = 0,009 mm

Leitura final = 7,729 mm

+


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Utilização do micrômetro para medidas externas

Para medidas de peças de grandes dimensões, devemos utilizar as duas mãos e, em alguns casos, efetuá-las fazendo uso de suportes.

Não se esqueça que as peças devem estar bem limpas, bem como as faces de medidas dos micrômetros.

Para os micrômetros de maior abertura é necessário utilizar os blocos padrões adequados ao comprimento de cada um.

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Micrômetros para medições internas (três contatos)

Instrumento de precisão para medição de diâmetros inter-nos, especialmente em cilindros e mancais.

As pontas são intercambiáveis para que se permita medição em vários diâmetros.

Micrômetro de profundidade

Fornece medidas de profundidade em geral. Possui aproximação de 0,01 mm.

Sua utilização é simples. É só posi-cionar o instrumento sobre a peça que se quer medir e girar o anel de fricção até que este rode em falso.


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Micrômetro de bicos para medições internas

Esse micrômetro é destinado a medições internas.

Nos rasgos e entalhes posicionamos o micrômetro até obter a mínima distân-cia,...

...e nos furos até obter a maior medida.

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Para efetuar medições de peças maiores devemos posi-cionar o instrumento e travar o afastamento do tambor. Depois retirar o micrômetro e fazer a leitura.

Mas não pára por aí. Existem vários outros tipos especiais com funções diversas, para os mais diferentes tipos de medições. Dentre eles o micrômetro com batente em “V”.

Na próxima parte estudaremos os relógios comparadores.

É só conferir.


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4ª Parte

O relógio comparador

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É um instrumento desenvolvido para medir variações dimensionais através de uma ponta de contato e um sistema de ampliação mecânica.

Transforma o movimento retilíneo de um fuso em movimento circular de um ponteiro, montado em um mostrador graduado.

Esse instrumento possui várias aplicações quando acoplado a outros dispositivos como mesas de medição...


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...suporte de contrapontas...

...e até mesmo a outros instrumentos.

Funciona, basicamente, a partir de um pinhão e de uma cremalheira que acionam o pinhão central onde está o ponteiro de leitura.

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Uma volta completa do ponteiro (360°) corresponde a um valor de movimento do fuso, sendo essa volta subdividida em fra-ções angulares de igual valor.

Para o relógio centesimal, uma volta é divi-dida em 100 partes iguais. A cada 1 mm de fuso deslocado corresponde a uma volta completa do ponteiro do relógio, daí a reso-lução ser de 0,01 mm.

Pode ocorrer algumas vezes o curso do fuso ser maior que uma volta do ponteiro, então será necessário um outro ponteiro menor para contar o número de voltas.


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Acrescentar um ponteiro não complica nada. Pelo contrário, auxilia, pois você não precisará ficar contando as voltas do ponteiro maior.

O relógio comparador pode ser utilizado para:

circularidade

concentricidade

centragem

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Recomendações especiais

Ao selecionar o relógio comparador devemos considerar o tamanho, para facilitar as adapta-ções dos dispositivos.

Observe o campo de variação de medida a ser realizada e escolha um relógio com um curso maior.

Esteja atento ao campo de tolerância especificado. Nada adianta, estar com o instrumento mais moderno, se você não consegue alcançar o nível de tolerância desejável.


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Relógio apalpador

É um relógio comparador de pequeno curso de trabalho e baixa pressão de contato. Esse instru-mento é muito utilizado devido à universalidade de suas funções.

Tem acesso fácil aonde outros modelos não conseguem chegar.

O relógio apalpador foi desenvolvido para tra-balhos de verificação como: perpendicularidade, circularidade e centragem de peças.

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É muito importante lembrar que o relógio comparador não fornece uma medida absoluta, mas uma medida que possa ser comparada a uma grandeza padrão.

Porta comparador universal

É um suporte constituído por uma base de ferro fundido per-feitamente plana, uma haste perpendicular fixa e uma outra orientável que se fixa através de uma articulação em qual-quer posição, e acomoda o relógio comparador.

Geralmente a comparação é feita usando um conjunto de blocos-padrão.


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Uma outra característica do porta comparador universal é que possui um dispositivo apropriado de parafuso micrométrico, para efetuar pequenos deslocamentos e para posicionar melhor o comparador.

Comparador de diâmetros internos

Esse instrumento foi desenvolvido para medições por comparações em diâmetros internos a dife-rentes profundidades.

Possui hastes intercambiáveis e por isso é necessário que se faça o zeramento sem-pre que ocorrer a troca das hastes.

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Quando fizer a leitura observe que o movimento do pontei-ro no sentido horário indica que a medida tomada é menor que o padrão, e se for no sentido anti-horário, é maior que o padrão.

Para medidas de ressaltos ou rebaixos, observe primeiramente o sentido do movimento do pon-teiro, ou seja, horário ou anti-horário, e tenha atenção à medida inicial (pré-carga).

Cuidados na medição

Na medição, é importante cuidar para que a peça esteja na mesma temperatura que o padrão, per-manecendo no mesmo ambiente um determinado tempo para obter equilíbrio térmico. Essas peque-nas diferenças não podem ser desconsideradas.

O instrumento só permite leituras em peças que não possuem rugosidades. As mesmas podem danificar as pontas de contato.


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Tomar todo o cuidado para que o instrumento não caia no chão.

Não utilizar o instrumento com a máquina em movimento e as pontas de contato encostadas. As conseqüências podem ser danosas.

Para centrar uma peça cilíndrica na máqui-na, jamais “bater” na peça com as pontas do relógio comparador encostadas.

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São cuidados simples que aumentam a vida útil dos instrumentos, além de proporcionar sempre uma medida mais precisa.

As interseções de retas formam aberturas que denominamos ângulos. Mas como medir essas aberturas? Que unidade usamos? Essa unidade possui submúltiplos?

Prepare-se, pois vem aí os instrumentos de medição angulares.


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5ª Parte

Medição angular

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A unidade legal é o ângulo formado por duas retas que se cor-tam perpendiculares formando um ângulo de 90 graus (reto). Esse ângulo é subdividido para dar origem aos submúltiplos.

180°

270°

90° 80°70°60°50°

40°30°

20°10°0°

360°

Divisão em graus

O sistema que divide a circunferência em 360 partes, denominadas graus, é chamado de sistema sexagesimal. Cada parte vale 1/360 e é a unidade angular equivalente a um grau.

O grau se divide em 60 minutos, que por sua vez se divide em 60 segundos. Os símbolos são grau (°), minuto (‘) e segundo (“).

Sendo assim, lê-se:

58° 31’ 12” 58 graus, 31 minutos e 12 segundos.


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Para expressar uma medida em apenas uma unidade basta que façamos as devidas conversões. Exemplo: 20° 3’ 10”. Podemos transformar toda essa expressão para segundos.

Primeiramente vamos converter os graus em minutos.

1° = 60 (minutos)20° = xentão temos: x = 1200’

Agora converter para segundos, ou seja, 1200’ x 60” = 72000” A seguir, vamos converter a outra unidade em segundos.

3’ x 60” = 180”

Agora basta concluir somando as uni-dades convertidas em segundos com os 10” e encontrar o resultado de 72190”.

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Operações com graus

Matematicamente, podemos fazer todas as operações com graus. Temos que atentar para alguns detalhes.

Adição

É muito fácil, basta colocarmos as unidades iguais, umas sob as outras e efetuar.

20° 24’ 18”

25° 32’ 07”

45° 56’ 25”

+

Muita atenção quando o resultado exceder a 60 pois deve-se convertê-lo à unidade imediata-mente superior. Se a soma foi 85’, convertendo teremos 1° e 25’.

Subtração

Armar como na adição e subtrair como se fossem números inteiros.

23° 17’ 28”

8° 10’ 12”

15° 7’ 16”

-


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Quando não for possível fazer a subtração fazemos as conversões devidas como:

20° 15’ 30”

15° 20’ 45”-

Convertendo, temos: 20° 15’ 30” = 19° 74’ 90” possibilitando a subtração.

19° 74’ 90”

15° 20’ 45”

4° 54’ 45”

-

Multiplicação

Efetua-se as operações como se fossem números inteiros fazendo as conversões no final da ope-ração.

Convertendo, teremos um resultado igual a 106° 25’ 10”.

15° 12’ 10”

7

105° 84’ 70”

x

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Divisão

As conversões são feitas no decorrer da operação. 42° 17’ 2

00° 21° 8’ 30”

17’

1’ = 60”

0

Instrumentos utilizados para medir e verificar ângulos

O esquadro

Instrumento muito utilizado nas oficinas mecâ-nicas, apresentando-se em diversas formas e modelos. Um dos mais utilizados é o esquadro combinado.

Suas faces de encosto formam um ângulo rigoroso de 90 graus.


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O goniômetro

É um instrumento desenvolvido para medir ângulos. Alguns tipos de goniômetros com vernier permitem leituras muito mais precisas. Eles possuem lentes de aumento para que não fique nenhum detalhe para trás.

Para calcular a aproximação é muito fácil. É só utilizar a fórmula a = onde:e

n

a = aproximação e = menor valor do disco graduado = 1° n = número de divisões do vernier = 12 divisões

Veja que é aplicação direta de fórmula, sem qualquer

complexidade. a = = = 5’1° 60’

12 12

Você acha que é força ou jeito? Vem aí os torquímetros!

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6ª Parte

O torquímetro


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distânci

a forçaT = F x D

É um instrumento muito utilizado na mecânica, e para usá-lo é necessário que saibamos um pouco sobre o torque.

Torque é uma força aplicada em um ponto por uma alavanca que descreve um movimento de giro. Torque é força vezes distância.

Alguns profissionais insistem em não dar importân-cia devida a esse instrumento. E o que acontece?

O torquímetro é uma ferramenta mecânica específica para apli-cação controlada de torque.

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O principal motivo do uso do torquímetro é a segurança. Um parafuso ou porca mal apertados poderá se soltar e não garantir a vedação necessá-ria ou a fixação, causando acidentes muitas vezes fatais.

Ao contrário, se um parafuso ou porca são apertados em excesso causarão fadi-ga prematura e rupturas nos momentos em que são mais exigidos.

A unidade para expressar o valor dessa força quando linear é o siste-ma métrico e quando são valores de força usamos a unidade Newton.

O torquímetro tem extensões que modificam o seu comprimento. Quando usadas deve-se fazer a correção do torque.


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Muita atenção, pois para cada material e para cada diâmetro temos um valor convencional de torque.

Quando não se tem esse valor, deve-se obtê-lo em uma tabela apresentada a partir do diâmetro do parafuso e largura do sextavado da porca.

São várias as situações de torque, por isso foram desenvolvidos diversos modelos que pudessem atendê-las.

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Torquímetro de indicação de torque

Possibilitam a visualização do valor do torque aplicado ou a aplicar.

Uma das vantagens do torquímetro é ser uma ferramenta que se adequa a várias situações bas-tando para isso usarmos os acessórios.


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Acessórios

Alguns tipos usuais são:

soquetes especiais, ou seja, união entre o torquímetro e a porca ou parafuso a ser torqueado.

Cabeças intercambiáveis que são elementos projetados para determinados torquímetros para que não sejam necessários cálculos de correção.

Quando não usamos essas cabeças específicas, e trabalhamos com prolongadores, temos que fazer cálculos para ajustar o torque indicado no torquímetro, que chamaremos torque indicado, ao torque realmente aplicado, que chamaremos torque efetivo.

TE = TI x (A+E) TI = A x TE / (A+E)

Onde: TE = Torque efetivo

TI = Torque indicado

A = Comprimento do torquímetro

E = Comprimento da extensão

Observação: Para extensões curvas ( sentido lateral ou vertical) considera-se unicamente o seu comprimento efetivo, ou seja, no sentido do eixo do torquímetro.

Existem ainda muitos tipos de instrumentos, como os de medição elétrica ou os medidores de pressão. Os instrumentos tratados nessas apostilas são muito importantes e, sobretudo, muito utilizados. Conhecê-los e saber usá-los é parte importante no processo de qualidade, e isso é que a FIAT quer levar até você.

A A

Extensão Torque indicado

A

F

E

T2

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A tabela seguinte mostra, de forma prática, como fazer conversão de unidades:

Multiplicar Por: Para Obter:

Milímetros 0,03937 Polegadas

Polegadas 25,4 Milímetros

Centímetros 0,3937 Polegadas

Polegadas 2,54 Centímetros

Metros 3,2808 Pés

Pés 0,3048 Metros

Quilômetros 0,62137 Milhas

Milhas 1,60934 Quilômetros

Centímetros quadrados (cm2) 0,155 Polegadas quadradas (pol2)

Polegadas quadradas (Pol2) 6,4516 Centímetros quadrados (cm2)

Metros quadrados (m2) 10,7638 Pés quadrados

Quilômetros quadrados km2) 247,1098 Acres

Acres 0,00405 Quilômetros quadrados (km2)

Centímetro cúbicos (cm3) 0,06102 Polegadas cúbicas (pol3)

Polegadas cúbicas (pol3) 16,3853 Centímetros cúbicos (cm3)

Metros cúbicos (m3) 35,3143 Pés cúbicos

Pés cúbicos 0,02832 Metros cúbicos (m3)

Metros cúbicos (m3) 1,308 Jardas cúbicas

Jardas cúbicas 0,7646 Metros cúbicos (m3)

Litros 61,023 Polegadas cúbicas (pol3)

Polegadas cúbicas (pol3) 0,01639 Litros

Litros 0,2642 Galões (USA)

Galões (USA) 3,7853 Litros

Gramas 15,4324 Grãos

Grãos 0,0648 Gramas

Gramas 0,03527 Onças

Onças 28,3495 Gramas

Quilogramas 2,2046 Libras

Libras 0,4536 Quilogramas

Kg/cm2 14,2231 Libras/pol2

Lb/pol2 0,0703 Kg/cm2

Tonel. métrica 1,1025 Tonelada (USA)

Tonelada (USA) 0,90718 Tonelada métrica

Libra pé 0,138 kgm

Libra polegada 1,152 kgcm


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Veja a seguir algumas equivalências entre unidades:

1 Pé 12 polegadas

1 Jarda 2 pés

1 Milha 5,280 pés

1 Metro 39,37 Pol.

1 Libra 16 Onças

1 Ton. (USA) 2.000 libras

1 kg 2,2046 Lb.

1 Hp 746 WATTS

1 kW 1,34 HP

4 Quartos 1 Galão

1 Quarto 946 C.C.

1 Quarto 57,75 Pol3

1 Litro 1.000 C.C.

1 Litro 61,02 Pol3

1 Galão 231 Pol3

1° 0,0174533 rad

1 rad 57,29578°

1 rotação 360°

1 rpm 0,1047198 rad/s

5 (F-32)°C = ________ 9

°F= ( 9 C ) + 32

__

5

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Impresso n° 53001109 - 05/2008

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