Introdução. Componentes mecânicos? Superfície geométrica: Superfície ideal prescrita no projeto, na qual não existem erros.

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2 Introdução Componentes mecânicos? Superfície geométrica: Superfície ideal prescrita no projeto, na qual não existem erros. 2

3 Introdução 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 3

4 Introdução Classificação dos desvios de forma Macrogeométricos Retitude, Circularidade, Cilindricidade, Planeza, etc. Microgeométricos Rugosidade superficial 4

5 Introdução 5

6 Caracterização Caracterização de Superfícies Separação: Erros de Forma Ondulação Rugosidade 6

7 Caracterização Erros de forma: ajuste ruim da máquina ferramenta imperfeições geométricas da máquina defeito nos mancais e nas árvores, etc. descuidos dos operador. 7

8 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. 8

9 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 9

10 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) 10

11 NORMAS ABNT NBR ISO 4287 Set 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. ABNT NBR ISO 4288 Nov 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). 11

12 NORMAS ABNT NBR 8404 Indicação do estado de superfícies em desenhos técnicos Março Objetivos: Esta Norma fixa os símbolos e indicações complementares para a identificação do estado de superfície em desenhos técnicos. ABNT NBR ISO Ago 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) 12

13 Conceitos básicos Superfície geométrica: Superfície ideal prescrita no projeto, na qual não existem erros. 13

14 Conceitos básicos Superfície real: Superfície que resulta do método empregado durante a fabricação da peça. 14

15 Conceitos básicos Superfície efetiva: Superfície que resulta da medição. Esta superfície poderá ser diferente quando aplicados diferentes sistemas de medição. 15

16 Conceitos básicos Perfil geométrico: Interseção da superfície geométrica com um plano perpendicular. 16

17 Conceitos básicos Perfil real: Interseção da superfície real com um plano perpendicular. 17

18 Conceitos básicos Perfil efetivo: Obtido pela medição sem filtragem. Rugosidade + ondulações 18

19 Conceitos básicos Perfil de rugosidade: Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação, após filtragem. 19

20 Conceitos básicos Composição da superfície: 20

21 Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição Inspeção Tato Visão 21

22 Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição William Taylor 1886 Taylor Robson Rugosímetro Talysurf 1 (1941) 22

23 Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição 23

24 Desenvolvimento Histórico Instrumentos de Medição 24

25 Métodos de Medição Rugosímetros Contato/Agulha Ótico 25

26 Métodos de Medição Instrumento de Contato Espaçamento entre Pontos (X) Movimento da Agulha (Z) Direção de Translação (X) 26

27 Métodos de Medição Transdutor Transdutor Indutivo Espiras EntreFerro Braço Espiras Agulha Pivôs Tipo Faca e Berço 27

28 Métodos de Medição Transdutor Transdutor Piezo-Elétrico Braço Elemento Piezo Elétrico Agulha 28

29 Métodos de Medição Transdutor Transdutor Laser Laser Braço Photo Diodo Agulha 29

30 Métodos de Medição Referência Sapata como Superfície de Referência Direção de Translação (X) Sapata (Skid) Movimento da Agulha (Z) 30

31 Referência Independente Métodos de Medição Referência Carro de Translação como Referência Direção de Translação 31

32 Métodos de Medição Nivelamento 32

33 Métodos de Medição Agulha Geometria da Agulha 5 µm Agulha Conesférica 33

34 Métodos de Medição Agulha Geometria da Agulha 34

35 Métodos de Medição Agulha Influência da Agulha 35

36 Métodos de Medição Agulha Raio da Ponta da agulha (Apalpador) Redução da amplitude aparente de irregularidades muito próximas. 36

37 Métodos de Medição Agulha Tangenciamento da Agulha Perfil Produzido pela Agulha A B Ponta da Agulha A B 37

38 Direção de Medição Riscas 38

39 Perfil efetivo: Obtido pela medição sem filtragem. Rugosidade + ondulações 39

40 Perfil de rugosidade: Obtido a partir do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação, após filtragem. 40

41 Aliasing Efeito da Amostragem Sinal Verdadeiro Sinal com Aliasing Intervalo de Amostragem 41

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 42

43 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 44

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. 45

46 Parâmetros 46

47 Parâmetros Nomenclatura Prefixo R Rugosidade Prefixo W Ondulação Prefixo P Primário 47

48 Parâmetros Classificação Classificação Parâmetros de Amplitude Coordenada Z Parâmetros de Espaçamento Coordenada X Parâmetros Hibridos Coordenadas X e Z 48

49 NBR ISO 4287 Set Simbologia Parâmetros de amplitude (pico-vale) Símbolo Altura máxima do pico do perfil Profundidade máxima do vale do perfil Altura máxima do perfil Altura média dos elementos do perfil Altura total do perfil Rp Rv Rz Rc Rt 49

50 NBR ISO 4287 Set Simbologia Parâmetros de amplitude (média das coordenadas) Símbolo Desvio aritmético médio do perfil avaliado Desvio médio quadrático do perfil avaliado Fator de assimetria do perfil avaliado (skewness) Fator de achatamento do perfil avaliado (kurtosis) Ra Rq Rsk Rku 50

51 NBR ISO 4287 Set Simbologia Símbolo Parâmetros de espaçamento Largura média dos elementos do perfil RSm Parâmetros híbridos Inclinação quadrática média do perfil avaliado RΔq 51

52 NBR ISO 4287 Set Simbologia Curvas e parâmetros relacionados Razão material do perfil Coeficiente de preenchimento Símbolo Rmr(c) (Curva de Abbott Firestone) Diferença de altura na seção do perfil Razão de preenchimento relativa Rδc Rmr Curva de amplitude das alturas do perfil 52

53 Altura máxima do pico do perfil (Rp) Maior altura dos picos do perfil Zp no comprimento de amostragem. 53

54 Profundidade máxima do vale do perfil (Rv) Maior profundidade do vale do perfil no comprimento de amostragem. 54

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. 55

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. 56

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 57

58 Desvio médio aritmético Ra 58

59 Rugosidade (Ra) dos processo de fabricação mecânica 59

60 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. 60

61 Ra - Limitações 61

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 62

63 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. 63

64 Rugosidade máxima (Ry) Está definido como o maior valor das rugosidades parciais (Zi) que se apresenta no percurso de medição (lm). 64

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). 65

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. 66

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). 67

68 Rugosidade (Rt) dos processo de fabricação mecânica 68

69 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. 69

70 Rugosidade média (Rz) Corresponde à média aritmética dos cinco valores de rugosidade parcial. 70

71 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. 71

72 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. 72

73 Curva de Abbot-Firestone Coeficiente de preenchimento Curva MR (Material Ratio) 73

74 Curva de Abbott-Firestone 74

75 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 75

76 Cut-off: 2,5 V: 2000 vezes (divisão 0,5 mm) H: 100 vezes (divisão de 0,1 mm) Ry? Rt? Rz? Ra? Rp? Rv? 76

77 n i 1 n y i y s 1 Ry: s Rt: Rz: 77

78 Ra Rv Rp 78