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Rugosidade INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA Professor: Anderson Lus Garcia Correia Unidade Curricular de Metrologia 08 de outubro de 2013

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Um problema O supervisor de uma empresa verificou que os trabalhos de usinagem no estavam em condies de atender aos requisitos do projeto. Por isso, contratou um tcnico para explicar ao seu pessoal as normas e aparelhos utilizados para a verificao do acabamento superficial das peas. Vamos acompanhar as explicaes?

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Rugosidade das superfcies As superfcies dos componentes mecnicos devem ser adequadas ao tipo de funo que exercem. Por esse motivo, a importncia do estudo do acabamento superficial aumenta medida que crescem as exigncias do projeto. As superfcies dos componentes deslizantes, como o eixo de um mancal, devem ser lisas para que o atrito seja o menor possvel. J as exigncias de acabamento das superfcies externas da tampa e da base do mancal so menores.

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A produo das superfcies lisas exige, em geral, custo de fabricao mais elevado. Os diferentes processos de fabricao de componentes mecnicos determinam acabamentos diversos nas suas superfcies. As superfcies, por mais perfeitas que sejam, apresentam irregularidades. E essas irregularidades compreendem dois grupos de erros: erros macrogeomtricos e erros microgeomtricos.

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Erros macrogeomtricos So os erros de forma, verificveis por meio de instrumentos convencionais de medio, como micrmetros, relgios comparadores, projetores de perfil etc. Entre esses erros, incluem-se divergncias de ondulaes, ovalizao, retilineidade, planicidade, circularidade etc.

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Durante a usinagem, as principais causas dos erros macrogeomtricos so: defeitos em guias de mquinas-ferramenta; desvios da mquina ou da pea; fixao errada da pea; distoro devida ao tratamento trmico.

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Erros microgeomtricos So os erros conhecidos como rugosidade.

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Rugosidade o conjunto de irregularidades, isto , pequenas salincias e reentrncias que caracterizam uma superfcie. Essas irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrnicos, a exemplo do rugosmetro. A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecnicos.

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Ela influi na: qualidade de deslizamento; resistncia ao desgaste; possibilidade de ajuste do acoplamento forado; resistncia oferecida pela superfcie ao escoamento de fluidos e lubrificantes;

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qualidade de aderncia que a estrutura oferece s camadas protetoras; resistncia corroso e fadiga; vedao; aparncia.

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A grandeza, a orientao e o grau de irregularidade da rugosidade podem indicar suas causas que, entre outras, so: imperfeies nos mecanismos das mquinas- ferramenta; vibraes no sistema pea-ferramenta; desgaste das ferramentas; o prprio mtodo de conformao da pea.

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Conceitos bsicos Para estudar e criar sistemas de avaliao do estado da superfcie, necessrio definir previamente diversos termos e conceitos que possam criar uma linguagem apropriada. Com essa finalidade utilizaremos as definies da norma NBR 6405/1988.

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Superfcie geomtrica Superfcie ideal prescrita no projeto, na qual no existem erros de forma e acabamento. Por exemplo: superfcies plana, cilndrica etc., que sejam, por definio, perfeitas. Na realidade, isso no existe; trata-se apenas de uma referncia.

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Superfcie real Superfcie que limita o corpo e o separa do meio que o envolve. a superfcie que resulta do mtodo empregado na sua produo. Por exemplo: torneamento, retfica, ataque qumico etc. Superfcie que podemos ver e tocar.

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Superfcie efetiva Superfcie avaliada pela tcnica de medio, com forma aproximada da superfcie real de uma pea. a superfcie apresentada e analisada pelo aparelho de medio. importante esclarecer que existem diferentes sistemas e condies de medio que apresentam diferentes superfcies efetivas.

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Perfil geomtrico Interseo da superfcie geomtrica com um plano perpendicular. Por exemplo: uma superfcie plana perfeita, cortada por um plano perpendicular, originar um perfil geomtrico que ser uma linha reta.

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Perfil real Interseco da superfcie real com um plano perpendicular. Neste caso, o plano perpendicular (imaginrio) cortar a superfcie que resultou do mtodo de usinagem e originar uma linha irregular.

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Perfil efetivo Imagem aproximada do perfil real, obtido por um meio de avaliao ou medio. Por exemplo: o perfil apresentado por um registro grfico, sem qualquer filtragem e com as limitaes atuais da eletrnica.

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Perfil de rugosidade Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliao, aps filtragem. o perfil apresentado por um registro grfico, depois de uma filtragem para eliminar a ondulao qual se sobrepe geralmente a rugosidade.

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Composio da superfcie Tomando-se uma pequena poro da superfcie, observam-se certos elementos que a compem. A figura representa um perfil efetivo de uma superfcie, e servir de exemplo para salientar os elementos que compem a textura superficial, decompondo o perfil.

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(A) Rugosidade ou textura primria o conjunto das irregularidades causadas pelo processo de produo, que so as impresses deixadas pela ferramenta (fresa, pastilha, rolo laminador, etc.). Lembrete: a rugosidade tambm chamada de erro microgeomtrico.

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(B) Ondulao ou textura secundria o conjunto das irregularidades causadas por vibraes ou deflexes do sistema de produo ou do tratamento trmico.

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(C) Orientao das irregularidades a direo geral dos componentes da textura, e so classificados como: orientao ou perfil peridico - quando os sulcos tm direes definidas; orientao ou perfil aperidico - quando os sulcos no tm direes definidas.

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(D) Passo das irregularidades a mdia das distncias entre as salincias. D1: passo das irregularidades da textura primria; D2: passo das irregularidades da textura secundria. O passo pode ser designado pela freqncia das irregularidades. (E) Altura ou amplitude das irregularidades. Examinamos somente as irregularidades da textura primria.

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Critrios para avaliar a rugosidade Comprimento de amostragem (Cut off) Toma-se o perfil efetivo de uma superfcie num comprimento lm, comprimento total de avaliao. Chama-se o comprimento le de comprimento de amostragem (NBR 6405/1988). O comprimento de amostragem nos aparelhos eletrnicos, chamado de cut-off (le), no deve ser confundido com a distncia total (lt) percorrida pelo apalpador sobre a superfcie.

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recomendado pela norma ISO que os rugosmetros devam medir 5 comprimentos de amostragem e devem indicar o valor mdio.

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A distncia percorrida pelo apalpador dever ser igual a 5 le mais a distncia para atingir a velocidade de medio lv e para a parada do apalpador lm. Como o perfil apresenta rugosidade e ondulao, o comprimento de amostragem filtra a ondulao.

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A rugosidade H2 maior, pois le2 incorpora ondulao. A rugosidade H1 menor, pois, como o comprimento le1 menor, ele filtra a ondulao.

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Sistemas de medio da rugosidade superficial So usados dois sistemas bsicos de medida: o da linha mdia M e o da envolvente E. O sistema da linha mdia o mais utilizado. Alguns pases adotam ambos os sistemas. No Brasil - pelas Normas ABNT NBR 6405/1988 e NBR 8404/1984 -, adotado o sistema M.

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Sistema M No sistema da linha mdia, ou sistema M, todas as grandezas da medio da rugosidade so definidas a partir do seguinte conceito de linha mdia: Linha mdia a linha paralela direo geral do perfil, no comprimento da amostragem, de tal modo que a soma das reas superiores, compreendidas entre ela e o perfil efetivo, seja igual soma das reas inferiores, no comprimento da amostragem (le).

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A1 e A2 reas acima da linha mdia = A3 rea abaixo da linha mdia.