Para a realização do desenho da peça são consideradas as tolerâncias dimensionais acima calculadas e as tolerâncias geométricas descritas a seguir.
6.1. TOLERÂNCIAS
Para a confecção de peças, a tolerância dimensional não é o suficiente para garantir seu funcionamento ideal, por isso, mesmo que as medidas estejam dentro das tolerâncias dimensionais previstas é necessário que as peças estejam dentro das formas projetadas para que sejam adequadamente montadas e consequentemente funcionem sem problemas. Sendo assim, são analisadas as tolerâncias que o mensurando em questão deve ter, levando em consideração as tolerâncias geométricas de forma, posição, dimensional, acabamento e orientação.
Considerando as normas brasileiras NBR 6409 - Tolerâncias geométricas – Tolerâncias de forma, orientação, posição e batimento - Generalidades, símbolos, definições e indicações em desenho e NBR ISO 4287 – Especificações geométricas do produto (GPS) – Rugosidade: Método de perfil – Termos, definições e parâmetros da rugosidade tem-se que as seguintes definições:
Tolerância de forma: é um erro de forma, que corresponde à diferença entre a superfície real da peça e a forma geométrica ideal. É dividida em: retitude, planeza, circularidade, cilindricidade, perfil de linha qualquer e perfil de superfície qualquer.
Tolerância de posição: considera a relação entre dois ou mais elementos, estabelecendo o valor permissível de variação de um elemento da peça em relação à sua posição teórica, estabelecida no desenho do produto. É dividida em: posição, concentricidade, coaxilidade e simetria.
Tolerância dimensional: devido a todas as imperfeições que o processo de fabricação possui sempre ocorrem diferenças entre as dimensões projetadas e a peça real. Entretanto, é necessário que peças semelhantes, tomadas ao acaso, sejam intercambiáveis, isto é, possam ser substituídas entre si, sem que haja necessidade de reparos e ajustes. Sendo assim, as medidas das peças podem variar, dentro de certos limites, para mais ou para menos, sem que isto prejudique o seu funcionamento.
Tolerância de acabamento: As superfícies de peças apresentam irregularidades quando observadas em detalhes. Estas irregularidades são provocadas por sulcos ou marcas deixadas pela ferramenta que atuou sobre a superfície da peça, as famosas “rebarbas”. A importância do estudo do acabamento superficial aumenta na medida em que cresce a precisão de ajuste entre as peças a serem acopladas, onde somente a precisão dimensional, de forma e de posição não é suficiente para garantir a funcionabilidade do par acoplado. O acabamento superficial é fundamental onde houver desgaste, atrito, corrosão, aparência, resistência à fadiga, transmissão de calor, propriedades óticas, escoamento de fluidos e superfícies de medição (blocos-padrão, micrômetros, paquímetros, etc.). O acabamento superficial é medido através da rugosidade superficial.
Tolerância de orientação: indica como deve ser a orientação entre as superfícies. É dividido em: paralelismo, perpendicularidade e inclinação.
Cada tipo de tolerância tem a sua forma de indicação no desenho e significado, conforme apresentado na tabela a seguir, em que são apresentadas as tolerâncias identificadas nas peças:
Tolerância
Tipo
Significado
Simbologia
Forma
Retitude
É a condição pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de tolerância especificada.
[pic 1]
Planeza
É a condição pela qual toda superfície deve estar limitada pela zona de tolerância compreendida entre dois planos paralelos.
[pic 2]
Circularidade
Condição pela qual qualquer círculo deve estar dentro de uma faixa definida por dois círculos concêntricos, distantes no valor da tolerância especificada.
[pic 3]
Posição
Posição
Desvio tolerado de um determinado elemento em relação a sua posição teórica.
[pic 4]
Concentricidade
Condição pela qual os eixos de duas ou mais figuras geométricas são coincidentes.
[pic 5]
Dimensional
Dimensão
Vem indicado ao lado da dimensão nominal da cota tolerada por meio de dois afastamentos: o superior e inferior.
Cota nominal ± Tolerância
Acabamento
Rugosidade
Caracteriza uma superfície usinada.
[pic 6]
Orientação
Paralelismo
Quando uma linha ou superfície deve ser equidistante em todos os seus pontos em relação a um eixo ou plano de referência.
[pic 7]
Perpendicularidade
Quando um elemento deve estar dentro do desvio angular, tomado como referência o ângulo reto entre uma superfície, ou uma reta, e tendo como referência uma superfície ou uma reta, respectivamente.
[pic 8]
Inclinação
Indica qual deve ser o máximo desvio angular que a superfície deve ter.
[pic 9]
Justificativa para a determinação das tolerâncias:
Retitude: Cada linha da peça deve ter uma tolerância para garantir que sejam mais retas possíveis, logo as faces dos dentes da engrenagem não podem possuir um desvio muito alto;
Planeza: A superfície do furo deve ser plana para garantir o correto encaixe da peça;
Circularidade: Os furos presentes nas peças devem ser circulares, evitando ao máximo possíveis efeitos de ovalização dos furos;
Posição: A posição dos elementos deve ser respeitada para evitar erros de fabricação;
Concentricidade: Os eixos dos círculos devem ser coincidentes;
Dimensão: As peças devem ter uma tolerância em suas dimensões para garantir a correta fabricação, conforme calculado na seção anterior;
Rugosidade: O acabamento das superfícies não necessita que seja um acabamento muito bem polido, mas também não pode ser um acabamento muito grosseiro, por isso foi definido que todas as superfícies da peça devem possuir a mesma rugosidade;
Paralelismo: As superfícies superior e inferior do mensurando devem ser paralelas, garantindo seu correto funcionamento;
Perpendicularidade: O furo do eixo da peça deve ser perpendicular à sua superfície para que a peça gire corretamente.
Inclinação: O ângulo identificado não pode ter uma grande variação angular para que a peça seja encaixada corretamente.
Ante o exposto, foi realizado o desenho detalhado do mensurando que está apresentado no Anexo D, com todas as tolerâncias dimensionais e geométricas que devem ser consideradas. A seguir são apresentados os efeitos da temperatura ambiente na medição da peça.
5.3. EFEITOS DA TEMPERATURA
Será que o comportamento variável da temperatura do ar pode afetar a indicação de um instrumento de medição que está operando naquele ambiente? Sempre foi evidenciado que a temperatura é o inimigo maior do metrologista, pois geralmente atua no sentido de prejudicar ou invalidar os resultados obtidos.
Mais importante do que medir é planejar a medição detalhadamente. Outros cuidados são necessários para a redução de erros durante a medição a fim de garantir resultados confiáveis.
A maioria dos instrumentos de medição é sensível às alterações nas condições ambientais, principalmente à temperatura. Observando o manual de um instrumento de medição, na seção especificação ou dados técnicos, conseguirá a informação de como se comporta este instrumento se a temperatura mudar durante o seu uso. Os fabricantes analisam o comportamento dos instrumentos realizando calibrações em diferentes temperaturas. No final deste estudo é determinado um “coeficiente de dilatação térmica” que é uma característica do material.
Por exemplo, se em um manual de uma balança encontrar um coeficiente de temperatura igual a ± 2 ppm/°C implica que a indicação se altera em 2 vezes o valor da indicação, dividido por um milhão (que é o ppm = partes por milhão) a cada grau Celsius de variação de temperatura no ambiente. Note que neste exemplo não aparece o termo “indicação” no próprio coeficiente, mas é necessário multiplicar por este valor para encontramos o erro, devido ao efeito da temperatura, em unidade de massa.
A grande maioria dos materiais muda suas dimensões em função da temperatura, essa é uma propriedade chamada de dilatação térmica. Por meio da Equação 6 calcula-se a variação do comprimento (∆L) a partir da variação da temperatura (∆T), do comprimento inicial (L) e o coeficiente de dilatação térmica do material (α).
[pic 10]
Devido a esta variação foi convencionado que as dimensões das peças em desenhos e especificações é considerado a temperatura de 20°C para as medições. Portanto, para evitar os efeitos da temperatura é importante realizar as medições em 20°C, mas na prática não é o que ocorre. Por isso a grande maioria dos paquímetros é constituída em aço, pois, na indústria, a utilização do aço é ampla e dessa forma, quando a peça e o sistema de medição são do mesmo material ou são de materiais que possuem o mesmo coeficiente de dilatação térmica e estão na mesma temperatura, a dilatação térmica não produz erros de medição.
Nesta prática o paquímetro e o mensurando são de mesmo material (aço) em que o coeficiente de dilatação térmica é . Com o termômetro infravermelho foi medido que o sistema de medição estava à TSM = 29,0°C, enquanto que a peça estava à TP = 26,7°C. Portanto a correção (C) a ser aplicada nas medições é calculada pela Equação 7 abaixo.[pic 11]
[pic 12]
Desse modo, foi montada a Tabela 02 a seguir, em que foi calculada a correção a ser aplicada em cada parâmetro levando em consideração o valor verdadeiro convencionado (VVC) anteriormente. As variações nos ângulos não foram consideradas, mas existem, porém não é de grande representatividade no caso.
TABELA 02 - EFEITO DA TEMPERATURA NAS MEDIÇÕES
PARÂMETRO
VVC [mm]
CORREÇÃO [mm]
INDICAÇÃO CORRIGIDA [mm]
PARÂMETRO
VVC [mm]
CORREÇÃO [mm]
INDICAÇÃO CORRIGIDA [mm]
D1
55,80
0,001540
55,801540
L6
9,33
0,000258
9,330258
D2
46,40
0,001281
46,401281
L7
0,27
0,000007
0,270007
D3
37,80
0,001043
37,801043
L8
5,00
0,000138
5,000138
D4
20,00
0,000552
20,000552
L9
9,00
0,000248
9,000248
D5
26,00
0,000718
26,000718
L10
16,00
0,000442
16,000442
D6
20,00
0,000552
20,000552
L11
5,00
0,000138
5,000138
L1
19,50
0,000538
19,500538
L12
1,20
0,000033
1,200033
L2
17,30
0,000477
17,300477
L13
5,30
0,000146
5,300146
L3
2,00
0,000055
2,000055
L14
4,00
0,000110
4,000110
L4
2,70
0,000075
2,700075
L15
0,50
0,000014
0,500014
L5
2,00
0,000055
2,000055
R
3,00
0,000083
3,000083
Fonte: Elaborado pelos autores.
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