Tópicos Sobre Metrologia Industrial
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Tópicos Sobre Metrologia Industrial - Romualdo Campos Da Fonsêca
Romualdo Campos da Fonsêca
1
2024
2
Tópicos sobre Metrologia Industrial
Romualdo Campos da Fonsêca
3
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
TÓPICOS SOBRE
METROLOGIA INDUSTRIAL
PROF. ROMUALDO CAMPOS DA FONSÊCA
JOÃO PESSOA
2024
4
Tópicos sobre Metrologia Industrial
CIÊNCIA CAPITAL EDITORA
Caixa Postal 175 – Intermares, Cabedelo/PB
CEP: 58.102-970
https://editora.cienciacapital.com.br
contato@cienciacapital.com.br
Capa: RODRIGO ARAÚJO BEZERRA.
Atribuição 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pt_BR
• Compartilhar — copiar e redistribuir o material em qualquer suporte ou formato.
• Adaptar — remixar, transformar, e criar a partir do material para qualquer fim, mesmo que comercial.
Romualdo Campos da Fonsêca
5
Dedicatória
Dedico esta obra a minha esposa Áurea, aos meus filhos Windson e Fernanda, Artenis e Rodrigo e aos meus netos Felipe, Eduardo, Wanessa, Rafael e Alice, alegrias de um ser na terceira idade.
6
Tópicos sobre Metrologia Industrial
Romualdo Campos da Fonsêca
7
Prefácio
Este trabalho é fruto de um longo período de apresentação do assunto em sala de aula, para possibilitar aos alunos um texto mais sucinto sobre os temas desenvolvidos no tocante a Medições e Sistema de Tolerâncias e Ajustes.
Cada capítulo apresenta de forma breve o assunto abordado, não tendo a pretensão de fornecer todos os detalhes do assunto, mas oferecendo uma introdução sobre os temas abordados. Desta forma recomenda-se que o texto seja visto como um início, para um aprofundamento futuro.
Romualdo Campos da Fonsêca
8
Tópicos sobre Metrologia Industrial
Romualdo Campos da Fonsêca
9
ÍNDICE
Capítulo 1 - Medições com Instrumentos Convencionais 1.1 Introdução .................................................................................................
15
1.2 Tipos de indicação ..................................................................................
16
1.2.1 Indicação por coincidência .................................................................
17
1.2.1.1 Sistema métrico .............................................................................
17
1.2.1.2 Sistema inglês ................................................................................
18
1.2.2 Indicação por estimativa ....................................................................
20
1.2.3 Indicação por aproximação ................................................................
21
1.3 Erros de indicação ...................................................................................
22
1.4 Princípio de funcionamento do nônio ....................................................
23
1.5 Princípio de funcionamento do micrômetro ..........................................
26
1.5.1 Força de medição ...............................................................................
27
1.5.2 Indicação com micrômetro ................................................................
27
1.5.2.1 Micrômetro sem nônio ..................................................................
28
1.5.2.2 Micrômetro com nônio ..................................................................
30
1.6 Cuidados e recomendações para uso de instrumentos .......................
32
1.6.1 Cuidados com o paquímetro e recomendações para seu uso .........
33
1.6.2 Cuidados com o micrômetro e recomendações para seu uso .........
33
1.6.3 Cuidados ao apresentar a indicação do instrumento .......................
34
1.7 Regras de arredondamento ....................................................................
35
Capítulo 2 - Noções sobre Normalização
2.1 Definições .................................................................................................
39
2.2 Normalização técnica ..............................................................................
39
2.3 Histórico ...................................................................................................
39
2.4 Objetivos da normalização ......................................................................
40
2.5 Princípios da normalização .....................................................................
41
2.6 Níveis de normalização ...........................................................................
41
Capítulo 3 – Sistema de Tolerâncias e Ajustes
3.1 Introdução ................................................................................................
45
3.2 As Irregularidades na fabricação e os desvios admissíveis .................
46
3.3 Posições do campo de tolerância ........................................................... 47
3.4 Algumas relações numéricas para um determinado campo de tolerância ................................................................................................... 49
3.5 Sistema de tolerância ............................................................................... 49
3.6 Algumas características do sistema ISO de tolerância ......................... 50
3.6.1 Temperatura padrão de referência ..................................................... 51
3.6.2 Grupos de dimensões .......................................................................... 51
3.6.3 Graus de tolerância-padrão (IT) ........................................................... 52
10
Tópicos sobre Metrologia Industrial
3.6.4 Fator de tolerância-padrão (i, I) ............................................................ 53
3.6.5 Campos de tolerância .......................................................................... 55
3.6.6 Simbologia ...........................................................................................
58
Exercícios ...............................................................................................
60
3.7 Ajustes ....................................................................................................... 62
3.7.1 Classes de ajustes ............................................................................... 62
3.7.1.1 Ajuste com folga ............................................................................. 62
3.7.1.2 Ajuste com interferência ................................................................ 63
3.7.1.3 Ajuste incerto .................................................................................. 63
3.7.2 Limites do ajuste .................................................................................. 64
3.7.3 Sistemas de ajuste ............................................................................... 66
3.7.3.1 Sistema de ajuste eixo-base ........................................................... 66
3.7.3.2 Sistema de ajuste furo-base ........................................................... 66
3.7.3.3 Sistema misto ................................................................................. 67
3.7.4 Variação de um ajuste ......................................................................... 67
3.7.5 Simbologia e indicação nos desenhos ................................................ 68
3.7.5.1 Informações contidas numa notação simbólica normalizada de um ajuste ...................................................................................
69
3.7.5.1.1 Exemplo 1 .................................................................................. 69
3.7.5.1.2 Exemplo 2 .................................................................................. 71
3.7.5.1.3 Exemplo 3 .................................................................................. 72
3.7.6 Ajuste entre peças com tolerância unilateral e bilateral (JS/js) ........ 73
3.8 Análise estatística do ajuste ..................................................................... 77
3.8.1 Valores estatísticos do ajuste ............................................................. 77
3.8.2 Vantagem da análise estatística do ajuste ......................................... 79
3.8.3 Exemplo 4 ............................................................................................. 81
3.8.3 Exemplo 5 ............................................................................................. 82
Exercícios ............................................................................................
83
3.9 Ajustes equivalentes ................................................................................. 86
3.10 Escolha de um ajuste normalizado a partir das condições limites ....... 88
3.10.1 Roteiro para escolha .......................................................................... 89
3.10.1.1 Exemplo 5 ...................................................................................... 89
3.10.1.2 Exemplo 6 ...................................................................................... 95
3.11 Valores médios dos ajustes ...............................................................
98
3.11.1 Exemplo 7 ......................................................................................... 99
Exercícios ......................................................................................... 106
3.12 Ajustes preferenciais .............................................................................. 109
Exercício ................................................................................................. 110
Romualdo Campos da Fonsêca
11
Capítulo 4 - Noções de Controle Estatístico do Processo 4.1 Introdução ................................................................................................... 113
4.2 Conceitos básicos ...................................................................................... 113
4.2.1 Estimativa de ....................................................................................... 114
4.2.2 Estimativa de com base na amplitude amostral ............................... 114
4.2.3 Limites de controle e limites de especificação .................................... 114
4.3 Interpretação dos gráficos de controle ...................................................... 115
4.3.1 Pontos fora dos limites de controle ...................................................... 116
4.3.2 Sequência ............................................................................................... 116
4.3.3 Tendência ............................................................................................... 116
4.3.4 Proximidade dos limites de controle .................................................... 117
4.3.5 Proximidade da linha média .................................................................. 117
4.3.6 Periodicidade ......................................................................................... 118
4.4 Capacidade do processo ............................................................................ 118
4.4.1 Índice Cp ................................................................................................. 118
4.4.2 Índice Cpk ............................................................................................... 119
4.4.3 Avaliação do processo .......................................................................... 119
4.4.4 Índice de capacidade para casos que só existe um limite de especificação ......................................................................................... 120
4.5 Exemplo 8 .................................................................................................... 120
Apêndice
Tabela A.3.1 ...................................................................................................... 125
Tabela A.3.2 ...................................................................................................... 126
Tabela A.3.3 ...................................................................................................... 127
Tabela A.3.4 ...................................................................................................... 128
Tabela A.3.5 ...................................................................................................... 129
Gráfico A.3.1 ..................................................................................................... 130
Tabela A.4.1 ...................................................................................................... 131
Quadro A.4.1 ..................................................................................................... 132
Quadro A.4.2 ..................................................................................................... 133
Referências ....................................................................................................... 134
12
Tópicos sobre Metrologia Industrial
Romualdo Campos da Fonsêca
13
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Tópicos sobre Metrologia Industrial
Romualdo Campos da Fonsêca
15
1.1 Introdução
De início, achamos conveniente apresentar alguns termos importantes para este trabalho e que são hoje adotados no Brasil através da Portaria No 232 de 08 de maio de 2012 (INMETRO, 2012). Trata-se do Vocabulário Internacional de Metrologia –
Conceitos fundamentais e gerais e termos associados, que relaciona os termos utilizados na linguagem metrológica brasileira. Entre tantos, citaremos:
• Medição – processo de obtenção experimental dum ou mais valores que podem ser, razoavelmente, atribuídos a uma grandeza (INMETRO, 2012, p. 16).
• Grandeza – propriedade dum fenômeno dum corpo ou duma substância que pode ser expressa quantitativamente sob a forma dum número e duma referência (INMETRO, 2012, p. 2).
• Mensurando – grandeza que se pretende medir (INMETRO, 2012, p. 16);
• Resolução dum dispositivo mostrador – menor diferença entre indicações mostradas que pode ser significativamente percebida (INMETRO, 2012, p. 41).
• Intervalo nominal de indicações – conjunto de valores compreendidos entre duas indicações extremas arredondadas ou aproximadas, obtido com um posicionamento particular dos comandos dum instrumento de medição ou sistema de medição e utilizado para designar este posicionamento.
o NOTA 1 Um intervalo nominal de indicações é geralmente expresso em termos de seu menor e maior valor, por exemplo:
100 V a 200 V
.
o NOTA 2 Em alguns domínios, o termo inglês é "nominal range e o adotado no Brasil é
faixa nominal" (INMETRO, 2012, p. 37).
• Sensor – Elemento dum sistema de medição que é diretamente afetado por um fenômeno, corpo ou substância que contém a grandeza a ser medida (INMETRO, 2012, p. 35).
• Indicação – Valor fornecido por um instrumento de medição ou por um sistema de medição (INMETRO, 2012, p. 37).
Neste livro, estaremos preocupados na determinação de uma grandeza como comprimento, largura, altura, diâmetro etc., utilizando um instrumento analógico, já que é com este tipo de instrumento que surgem as dificuldades na hora de se efetuar a verificação de uma indicação.
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Tópicos sobre Metrologia Industrial
1.2 Tipos de Indicação
Ao se verificar a indicação de um instrumento, poderão ocorrer duas situações distintas:
i) Percebe-se claramente que o final da peça coincidiu com uma das marcas da escala do instrumento, ou no caso de um instrumento com ponteiro, que o ponteiro ficou, exatamente, sobre uma das marcas da escala ou em outros instrumentos vemos que uma das marcas da escala móvel está coincidindo com uma das marcas da escala fixa, Figura 1.1.
Figura 1.1 – Exemplos de indicações por coincidência Legenda:
a) O final da peça coincidiu com uma das marcas da escala do instrumento; b) O ponteiro está coincidindo com uma das marcas da escala do instrumento; c) Uma marca da escala móvel está coincidindo com uma das marcas da escala fixa do instrumento.
ii) Percebe-se que não ocorreu nenhuma destas coincidências que foram