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Capí tulo 4Capí tu lo 4

MICRÔMETROSMICRÔMETROS

4.1 INTRODUÇÃO4.1 INTRODUÇÃO

Há poucas décadas atrás o micrômetro era considerado o principal instrumento demedição de comprimento.

Os micrômetros foram os primeiros instrumentos que atenderam ao princípio deERNEST ABBÉ. As máquinas de medir modernas operam com o mesmo princípio domicrômetro , ou seja, são construídas de forma a minimizar os erros de 1ª ordem e emalguns casos até de 2ª ordem.

O desenvolvimento dos micrômetros deslanchou o avanço tecnológico nafabricação de roscas e fusos de alta qualidade. Modernamente microprocessadoresestão sendo integrados à estrutura dos micrômetros, os quais executam, além damedição de forma versátil, uma série de cálculos estatísticos.

4.2 PARAFUSOS DE MEDIÇÃO4.2 PARAFUSOS DE MEDIÇÃO

Um fuso roscado possui, da mesma forma que uma escala, uma divisão contínua euniforme, representada pelos filetes da rosca. Num fuso roscado de 1 mm de passo, oafastamento de um filete para o seguinte é de 1 mm; ele corresponde, portanto, a umaescala dividida em milímetros. A tomada de medida é efetuada girando o fuso na porcacorrespondente, obtendo-se entre estes elementos um movimento relativo de um passopara cada volta completa. Frações de passo podem ser obtidas, subdividindo-se umavolta completa em tantas partes quantas se queira.

O movimento axial do fuso ou da porca, determinado pelo número de voltas,pode ser usado para alterar o afastamento entre duas superfícies de medição de umdeterminado valor, como se verifica, por exemplo, nos micrômetros.

Como já referido, o movimento longitudinal pode ser realizado quer pelo fuso querpela porca, o mesmo pode-se dizer do movimento giratório. Nos parafusos de medição,ambos os movimentos são realizados geralmente pelo fuso. A face frontal do fuso,normal ao eixo do mesmo, constitui usualmente uma superfície de medição. O fuso levaum tambor com divisões na periferia, no qual são lidas as frações de volta.

Os erros do movimento de avanço de um fuso de medição que corresponde aoserros de divisão de uma escala, depende de diversos fatores:

- os erros do passo da rosca;- do perpendicularismo dos sensores de medição em relação ao eixo do parafuso de

medição;

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- da planicidade dos sensores de medição;- do paralelismo dos sensores de medição- da cilindricidade do tambor de leitura;- do erro da divisão do tambor.

Em primeiro lugar, deve-se citar os erros do passo da rosca. O passo pode estarafetado de erros, que se somam de filete, denominados " erros progressivos ". O valordestes erros, só se verifica depois de uma ou mais voltas completas, emboraevidentemente afetem também comprimentos que não correspondem a uma voltacompleta. No espaço de uma volta há, entretanto, erros na rosca que perturbam auniformidade do avanço. Como estes erros se repetem de volta em volta, denominam-se" erros periódicos ".

Os erros de fuso de medição dependem destes dois tipos de erros, isto é, dos erros" progressivos " e " periódicos ". Como hoje se pode executar roscas de elevadaqualidade, considera-se em geral, o erro global.

Para minimizar os erros de um sistema que utiliza parafuso micrométrico, ajusta-seo zero do instrumento de forma a indicar o valor Eo ( figura 4.1), que corresponde aoerro relativo à " linha zero ". Esta linha é localizada de forma a melhor distribuir os errosglobais em torno de si. Ele pode ser colocada simetricamente em relação aos errosmáximos e mínimos ( figura 4.1) ou ser a linha média ( aritmética ou quadrática ) doserros sistemáticos globais.

F igu ra 4 .1 : A j u s t e do pon to ze ro de um pa ra fu so m i c romé t r i co .F igu ra 4 .1 : A j u s t e do pon to ze ro de um pa ra fu so m i c romé t r i co .

A norma ISO 3611, que especifica os limites de erros permissíveis para micrômetrosexternos, permite um erro residual de zero. Por exemplo, um micrômetro de 0 - 25 mmpode apresentar valor Eo igual a ± 2 µm.

Um outro erro pode ocorrer no fuso de medição em virtude do " curso morto ".Designa-se desta forma a folga entre as roscas do fuso e da porca, o que se exteriorizapela parada do fuso por uma determinada fração de volta, por ocasião da inversão nosentido de giro. A fim de eliminar a influência do " curso morto " sobre os resultados demedição, o movimento final do fuso durante a medição deve ser sempre no mesmosentido, o que na maioria das vezes acontece na pratica.

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A aplicação mais conhecida da rosca como porta-medida encontra-se nomicrômetro.

4.3 MICRÔMETROS4.3 MICRÔMETROS

Na figura 4.2 encontra-se o desenho, com cortes parciais, de um micrômetro juntocom a denominação das partes principais do mesmo.

O micrômetro têm como porta-medida um fuso roscado, cujo passo devecorresponder em precisão e grandeza aos objetivos da medição. Os micrômetros temem geral um passo de 0,5 mm. O deslocamento longitudinal para uma rotaçãocompleta do parafuso é portanto 0,5 mm. Existem micrômetros cujo parafuso possuiuma rosca com passo de 1 mm.

F igu ra 4 .2 : M ic rôme t ro s imp le s .F igu ra 4 .2 : M ic rôme t ro s imp le s .

Os materiais empregados para fabricação do parafuso micrométrico são: açoliga ou aço inoxidável. O aço inoxidável confere ao parafuso micrométrico maiorresistência à oxidação, mas por outro lado, a sua dureza é menor quando comparada aum fuso de aço liga.

Os parafusos micrométricos são retificados, temperados e estabelecidos comdureza de aproximadamente 63 HRc para garantia da durabilidade do mesmo.

O tambor graduado está fixado ao fuso micrométrico executando assim o mesmomovimento como aquele. A fim de determinar o deslocamento longitudinal do fuso demedição, na parte dianteira do tambor acha-se gravada uma escala que subdivide umarotação ( deslocamento de 0,5 mm ) em 50 partes. O deslocamento de uma divisão deescala no tambor corresponde a um deslocamento longitudinal de 0,01 mm.

O tubo graduado possui duas outras escalas lineares que indicam os milímetros eos meios milímetros. Estando o micrômetro ajustado, isto é, quando o traço do limiteinferior da Faixa de Medição ( FM ) coincidir com o traço zero no tambor graduado,com os sensores de medição se tocando ( FM até 25 mm ), ou em contato com uma

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haste padrão de comprimento ( FM maior que 25 mm ) então o mesmo pode serempregado para realizar medição, dentro de sua faixa de medição, com divisão deescala de 0,01 mm. O tubo graduado pode apresentar ainda outra escala auxiliar,geralmente com 10 divisões que é o nônio. Neste caso a resolução de leitura para omicrômetro é dada pelo próprio nônio e vale 1 µm.

A resolução comumente adotada em micrômetros quando o mesmo não possuinônio é igual a 1/5 da divisão de escala, ou seja 2 µm. Nos micrômetros digitais aresolução é equivalente ao incremento digital, que em geral é 1 µm.

É importante salientarmos que a resolução não deve ser confundida com aincerteza de medição (erro máximo ) do micrômetro, sendo esta última determinada pelacalibração do mesmo.

A trava do parafuso micrométrico permite fixar a haste de medição em qualquerposição arbitrária. Ela deve impedir o deslocamento do fuso quando acionada, semporém, deslocá-lo do seu eixo.

A catraca é ligada ao parafuso micrométrico possibilitando força de mediçãoconstante. Se a força for superior à resistência da catraca, a mesma gira emfalso sobre o parafuso ( a catraca limita o torque transmissível ao fuso ).

As plaquetas fixadas ao arco devem possibilitar a fácil acomodação domicrômetro na mão do operador e permitir o isolamento contra o calor transmitido pelamesma, de modo a evitar erros na medição provenientes da dilatação térmica do arco.

A cromação do tubo e do tambor de medição aumentam a resistência ao desgastee ataques pelos agentes químicos ( suor, óleo, etc. ). Procurando facilitar a leitura, acromação deve ser opaca, e não brilhante, para evitar reflexos.

Por estarem em contato com a peça a ser medida, os sensores de medição estãosujeitos ao desgaste e por isso nas extremidades dos mesmos, emprega-se placas demetal duro. Estas placas devem ser manuseadas com cuidado, pois o metal duro éfrágil. A dureza dos sensores é de aproximadamente 63 HRc. A qualidade da superfícieda peça também influenciará no desgaste dos sensores.

De importância capital para a minimização da incerteza de medição, são aretificação e a lapidação paralela dos sensores.

O tubo graduado e tambor graduado ( figura 4.2 ) devem ser usinados comtolerâncias estreitas e com forma geométrica cilíndrica, a fim de garantir concentricidadepara os diâmetros externos e interno. Com isto, tem-se rotação fácil para o tambor demedição e leitura simplificada. Graças a uma pequena folga entre o tubo e o tambor,evita-se ao máximo os erros de paralaxe.

A gravação dos traços sobre o tubo bem como sobre o tambor é feita emmáquinas especiais que permitem traçar divisões com mínimos erros e com grandeconstância e nitidez, o que facilita a leitura. Algumas fábricas usam gravação inclinada

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dos traços dos milímetros; assim é possível distinguir com maior facilidade os traçosreferentes aos milímetros daqueles referentes aos meios-milímetros, já que o tambor nãooculta o traço.

No eliminador de folga, graças ao ajuste cônico sobre o guia do fuso, com oaperto da porca consegue-se eliminar o curso morto, permitindo ainda deslizamentosuave ao girar o fuso.

O comprimento de medição do fuso é geralmente de 25 mm, podendo-seencontrar também parafusos com 13 mm e 30 mm. O comprimento do arco cresce deacordo com o aumento da faixa de operação do micrômetro, normalmente comescalonamento de 25 mm, sendo pois, 0 a 25, 25 a 50, 50 a 75 mm, etc. Osmicrômetros de arcos são construídos para diâmetros de até cerca de dois metros (2 m).

O arco é construído com aço forjado ou ferro fundido especial. O arco deve estarlivre de tensões, e deve ser envelhecido artificialmente. A seção retangular em forma deI, confere ao arco maior rigidez.

Para medidas grandes, a bigorna, e às vezes também o mecanismo micrométricosão construídos de modo ajustável, permitindo faixas de medição maiores do que 25mm, por exemplo, de 300 a 350 mm. Nestes casos deve-se ajustar a bigorna e omecanismo micrométrico de 25 em 25 mm, com auxílio de blocos padrão ou hastespadrão calibradas.

4.3 .1 T ipos de M ic rôme t ro s4 .3 .1 T ipos de M ic rôme t ro s

Além dos micrômetros convencionais com sensores de medição planos, existemmicrômetros especiais com sensores de medição adaptados aos objetivos da medição.

São utilizados para as mais diversas operações como medição de roscas externas einternas, módulos de engrenagens, rasgos de chavetas, etc.Para medição do diâmetro de flancos ( diâmetro primitivo ) de roscas, utilizam-sesensores de medição do tipo cone e prisma, cujas dimensões são adaptadas ao perfil darosca a controlar. A fim de evitar a necessidade de um micrômetro para cada passo epara cada perfil da rosca, os sensores de medição de roscas são substituíveis ( figura 4.7). Na mesma figura 4.7 tem-se também, o aspecto geral do micrômetro e um exemplode medição.

Na figura 4.8 tem-se diversos micrômetros especiais, inclusive para medição deroscas internas, usando o mesmo tipo de sensores de medição tipo " cone e V ".

Outros tipos de micrômetros são os comparadores de roscas. Os sensores são cônicose fabricados especialmente para utilização em rápidas comparações da qualidade darosca em operações de usinagem de parafusos, e ainda para a medição de rasgos dechavetas, rebaixos, ranhuras e muitas outras aplicações inacessíveis com micrômetroscomuns.

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F igu ra 4 .3 : M i c rôme t ro .F i gu ra 4 .3 : M i c rôme t ro .

F i gu ra 4 .4 : M i c rôme t ro D ig i t a l .F i gu ra 4 .4 : M i c rôme t ro D ig i t a l .

F i gu ra 4 .5 : M i c rôme t ro D ig i t a l .F i gu ra 4 .5 : M i c rôme t ro D ig i t a l .

A medida sobre dentes de engrenagens ( valor médio sobre vários dentes ) pode serdeterminada com o micrômetro que tem os sensores de medição em forma de discosrasos ( figura 4.8). É empregado também para medição de ranhuras, aletas, rasgos dechaveta e ainda outros materiais moles onde se faz necessária maior área de contato( menores deformações do material ).

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F igu ra 4 .6 : Usos pa ra m i c rôme t ro s .F igu ra 4 .6 : Usos pa ra m i c rôme t ro s .

F i gu ra 4 .7 : M i c rôme t ro s pa ra ro s cas , com pon ta s de med i çãoF igu ra 4 .7 : M i c rôme t ro s pa ra ro s cas , com pon ta s de med i çãosubs t i t u í ve i s .subs t i t u í ve i s .

Medidas de ressaltos e profundidades são efetuadas com um micrômetro deprofundidade ( figura 4.8 ), comumente equipado de um conjunto de hastes de várioscomprimentos que são parafusadas, intercambiavelmente, no corpo do micrômetro.Quando o local é de difícil acesso geralmente usa-se micrômetros com meia base.

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F igu ra 4 .8 : M i c rôme t ro s e spec ia i s .F igu ra 4 .8 : M i c rôme t ro s e spec ia i s .

F i gu ra 4 .9 : M i c rôme t ro s i n t e rno com cabeça comb inada .F igu ra 4 .9 : M i c rôme t ro s i n t e rno com cabeça comb inada .

F i gu ra 4 .10 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade : e xemp lo de med i ção .F i gu ra 4 .10 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade : e xemp lo de med i ção .

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F igu ra 4 .11 : M i c rôme t ro s pa ra cana i s : e xemp lo de med i ção .F i gu ra 4 .11 : M i c rôme t ro s pa ra cana i s : e xemp lo de med i ção .

F igu ra 4 .12 : M ic rôme t ros i n t e rno t ubu la r com qua t ro e x t ensões .F igu ra 4 .12 : M ic rôme t ros i n t e rno t ubu la r com qua t ro e x t ensões .

Para medição de espessura de chapas numa posição afastada da borda é usado omicrômetro de arco profundo ( figura 4.8 ).

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Para medições externas existem também micrômetros com indicação " digital "mecânica ou com cristal líquido, e ainda micrômetros com parafuso micrométricoassociado com relógio comparador montado no lugar da bigorna.

Para a medição de espessura de parede de tubos usa-se um micrômetro cujabigorna tem um sensor de medição abaulado ou esférico ( figura 4.16 ), a fim degarantir o contato bem definido entre o sensor de medição e a peça a medir ( Exemplo:tubo ).

F igu ra 4 .13 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .F igu ra 4 .13 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .

F igu ra 4 .14 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .F igu ra 4 .14 : M i c rôme t ro s de p ro fund idade .

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F igu ra 4 .15 : Usos pa ra m i c rôme t ro s de p ro fund idade .F i gu ra 4 .15 : Usos pa ra m i c rôme t ro s de p ro fund idade .

F igu ra 4 .16 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .F igu ra 4 .16 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .

Micrômetros para medidas internas possuem ponteiras de medição ( figura 4.16 ),assemelhando-se até certo ponto aos paquímetros.

Para medição de ferramentas de corte podem ser usados micrômetros especiais,cuja bigorna em forma de prisma ( figura 4.16 ) com vários ângulos, permite a mediçãode ferramentas com um número ímpar de dentes, o que é o caso comum. Para umnúmero par de dentes a medição poderia ser efetuada sem problemas, utilizando ummicrômetro convencional, ideal para medir peças cilíndricas, possibilitando ao mesmotempo verificar a ovalização.

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F igu ra 4 .17 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .F igu ra 4 .17 : M ic rôme t ro s e spec ia i s .

F i gu ra 4 .18 : M i c rôme t ro s pa ra ap l i cações e spec ia i s .F i gu ra 4 .18 : M i c rôme t ro s pa ra ap l i cações e spec ia i s .

Micrômetros para medidas de diâmetros internos de grandes dimensões são construídosem forma tubular (para maiores faixas de medição) . Os micrômetros tubulares,(figura 4.12), são comumente equipados com extensões. Deste modo com um únicocorpo principal e quatro extensões pode-se medir numa faixa de 100 até 300 mm com omesmo parafuso micrométrico de 25 mm de faixa de operação. As superfícies demedição I e II ( figura 4.12 ) encontram-se nas peças a e b. O diagrama na figura4.12 mostra o princípio das combinações de extensões na faixa de 100 até 200 mm.

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Micrômetros tubulares de vários sistemas de tubos telescópios são fabricados parafaixas de operação de até alguns metros.

Micrômetros com sensor fixo esférico são também utilizados para medir capas derolamentos, buchas, anéis, etc. ( figura 4.17a ).

Os micrômetros com sensores tipo faca ( figura 4.17b ) são utilizados para medirranhuras estreitas, entalhes, rasgos de chaveta e outras aplicações.

Para medição de ressaltos internos recomenda-se o micrômetro com arco curto ( figura 4.17c ).

Há também os micrômetros de medição de espessura e profundidade da solda erebordo em latas comuns e de aerosóis. São indispensáveis durante a fabricação eimprescindíveis no envasamento de produtos gasosos, aerosóis, etc.

Para medição de diâmetros internos, os micrômetros são fabricados com trêssensores defasados de aproximadamente 120º, o que permite definir com segurança odiâmetro a ser medido ( três pontos definem uma circunferência ).

4.3 .2 M ic rôme t ro s D ig i t a i s4 .3 .2 M ic rôme t ro s D ig i t a i s

O micrômetro digital apresenta os elementos básicos do micrômetroconvencional, porém permitem a realização de medições com menor incerteza demedição devido a facilidade de leitura no instrumento, diminuindo os erros de mediçãoassociados principalmente a construção da escala e de paralaxe.

Os primeiros micrômetros digitais fabricados apresentavam resolução demedição de 2 µm e eram puramente mecânicos. Micrômetros de fabricação modernossão constituídos por um microprocessador e um mostrador ( display ) de cristal líquido. Aresolução destes instrumentos é de 1 µm ( figura 4.5).

A introdução do microprocessador e do mostrador de cristal líquidorevolucionaram todo o processo de medição com os micrômetros. Estes permitem:

- Zeragem do instrumento em qualquer posição do fuso permitindo mediçõesabsolutas e diferenciais.

- Introdução de limites de tolerância na memória, permitindo identificar se a peçasatisfaz ou não as especificações de normas, fabricação, etc.;

- Análise estatística dos dados, informando o número de medições realizadas,máximos e mínimos valores das medições, valor médio e desvio padrão dasmedições;

- Saída para impressora, obtendo-se além dos parâmetros citados acima ohistograma relativo as medições.

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Segundo especificações de fabricantes, as características metrológicas são:

- Resolução : 0,001 mm.

- IM (segundo fabricante)1: ± 2 µm para faixas de operação 0 - 25, 25 - 50 e 50 -75 mm e 3 µm para faixa de operação de 75 - 100 mm.

- Planicidade dos sensores : 0,3 µm.

- Paralelismo entre os sensores: para micrômetros com faixa de 0 - 25 e 25 - 50 mmé de 1µm e para faixas de 50 - 75 e 75 - 100 mm é de 2 µm.

- Força de medição : 6 a 10 N.

4.4 4 .4 FONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROSFONTES DE ERROS NAS MEDIÇÕES COM MICRÔMETROS

É importante o estudo das fontes de erros em micrômetros para sua minimizaçãodurante o processo de medição.

Uma das grandezas físicas que mais influi sobre as medições é a temperatura.Uma parcela do erro dos micrômetros se deve à transferência de calor no momento emque o operador trabalha com o mesmo, segurando-o. Este procedimento causa erro deleitura, desalinhamento dos sensores pela dilatação do arco, etc. Pode ser reduzido peloemprego de um plástico ( isolante ) no arco do micrômetro ou segurando o mesmo porintermédio de um pedaço de couro.

Mais correto ainda é segurar o micrômetro num suporte especial que se fabricapara este fim. ( A peça segura-se na mão esquerda ). O emprego de um suporte parafixação do micrômetro é recomendado sempre que possível.

A incidência direta de luz solar, proximidade de um forno ou ventilador, sãotambém situações a evitar.

Outro problema comum é a deflexão do arco. A aplicação de uma força demedição sem uso da catraca pode causar a deflexão do arco resultando na separaçãodas superfícies de medição. Além da deflexão do arco, forças excessivas provocamdeformações e achatamneto nas peças submetidas a medição, o que é uma fonte deerro significativa.

O emprego da catraca, aliado a um movimento suave e lento garante força demedição constante e com isto, resultados com pequena dispersão de medição.

Na própria medição, é necessário tomar cuidado para que a força de mediçãoseja igual aquela usada na ajustagem e que não seja demasiada ( o valor normalizadoé 5 até 10 N ). Por isso, o fuso deve se apertado lentamente ( sem impulso ) sempre por 1Na prática a IM, considerando-se a soma da tendência e da repetitividade, destes micrômetro é superior apelo menos ± 4 µm.

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intermédio da catraca, deixando-se a mesma deslizar durante 3 a 5 voltas. A velocidadede aproximação rápida dos sensores projudica os componentes do mesmo.

Erros de leitura por paralaxe são evitados lendo-se o tambor perpendicularmente.

Durante a medição não se deve empurrar o micrômetro sobre as superfíciesásperas ou sujas. Também não se deve abrir o micrômetro para uma certa medida,acionar a trava e forçá-lo sobre a peça como se fosse um calibrador de boca. Com esteprocedimento tem-se um desgaste rápido dos sensores.

4.5 . PROCEDIMENTO DE CAL IBRAÇÃO4.5. PROCEDIMENTO DE CAL IBRAÇÃO

4 .5 .1 C4 .5 .1 Cu idados I n i c i a i su idados I n i c i a i s

Antes de iniciar a calibração de um micrômetro, ou qualquer outro instrumento, háa necessidade de uma rigorosa inspeção do mesmo no que se refere aos aspectos deconservação, como por exemplo, verificação visual da qualidade da superfície dossensores, condição de funcionamento do instrumento, por exemplo catraca, trava, folgasno parafuso micrométrico, etc., identificando-se a necessidade ou não de manutençãocorretiva prévia.

4.5 .2 4 .5 .2 Normas Técn i cas Normas Técn i cas

Além da norma ISO 3611 a nível internacional, é importante destacarmos tambémas normas existentes em alguns países, como por exemplo a NBR EB-1164 ( Brasil ),DIN 863 ( Alemanha ), JIS B 7502 ( Japão ) e VSM 58050 ( Suíça ). Além delas, ospróprios fabricantes de micrômetros podem ter normas internas para qualificar seusinstrumentos.

4 .5 .3 Pa râme t ro s a Se rem Qua l i f i cados4 .5 .3 Pa râme t ro s a Se rem Qua l i f i cados

A seguir são apresentados os parâmetros a serem verificados na qualificação deum micrômetro.

a) Erros de indicação e repetitividade

Estes erros englobam os efeitos de todos os erros individuais, como por exemplo,erro de passo do parafuso micrométrico, das faces de medição (planeza e paralelismodos sensores de medição), da construção da escala, etc, e sem dúvida é o item maisimportante a ser verificado. A calibração é executada ao longo de toda a faixa demedição do instrumento.

O erro de indicação é determinado com o auxílio de blocos padrão classe I. Éfundamental que os blocos padrão estejam calibrados , de modo a garantiar aconfiabilidade dos resultados.

As normas citadas no item 4.5.2 especificam que os comprimentos dos blocosutilizados na calibração sejam os seguintes : 2,5 - 5,1 - 7,7 - 10,3 - 12,9 - 15,0 - 17,6

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- 20,2 - 22,8 e 25 mm. Com estes comprimentos é possivel detectar-se a influência doserros do parafuso micrométrico e do paralelismo para diferentes posicões angulares dosensor móvel. O ponto zero ou o limite inferior da faixa de medição também é um pontode calibração.

Alguns fabricantes de blocos padrão já dispõem de um conjunto com oscomprimentos citados anteriormente, o que facilita em muito o trabalho do metrologista,evitando-se a necessidade de realização de montagens com dois ou mais blocos. Alimpeza dos blocos, bem como dos sensores do instrumento é fundamental. Caso hajanecessidade de montagem dos blocos padrão, todo cuidado deve ser consideradodurante o procedimento de aderência dos mesmos a fim de evitar danos às superfíciesde medição.

Para micrômetros de faixa de medição superior a 25 mm, os comprimentos dosblocos a serem utilizados como comprimento padrão na calibração são obtidospela a aderência (montagem) de um bloco, de comprimento equivalente ao limiteinferior da faixa de medição, aos blocos citados anteriormente. Como exemplo, parafazermos a calibração de um micrômetro de 25 a 50 mm , devemos utilizar um bloco de25 mm para aderir aos blocos do conjunto citado anteriormente de modo a obter-mosos seguintes comprimentos: 25 / 27.5 / 30.1 / 32.7 / 35.3 / 37.9 / 40 / 42.6 / 45.2 /47.8 / e 50 mm .

O erro máximo (por norma) para qualquer ponto na faixa de medição domicrômetro é determinado por:

Emax=(4+L/50) (µm),/2/

onde L é o limite inferior da faixa de operação em milímetros.

Infelizmente, como a grande maioria das normas técnicas, o valor do erro máximodado pela expressão matemática apresentada anteriormente só considera a parcela deerros sistemáticos (tendência), como pode ser observado na figura 4.19. A parcela doserros aleatórios não é citada por estas normas, o que é uma deficiência das mesmas.

Como exemplo, um micrômetro de 0 - 25 mm não deve apresentar Emaxsuperior a 4 µm (observe que neste caso L é igual a zero). Recomenda-se, apóscalibração, construir uma curva de erros para o instrumento.

A interpretação deste erro é importante. A normas definem que o micrômetro deveatender a dois requisitos simultâneos, e que serão comentados a seguir considerando-seo processo de calibração de um instrumento com faixa de medição de 0-25 mm:

- a tendência, para cada ponto de calibração, não pode ser superior a 4 µm. Istosignifica que este erro pode assumir sinal positivo ou negativo ( ISO 3611 ) e;

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- a máxima diferença entre as ordenadas da curva de erros, isto é, a diferença entrea tendência máxima e mínima determinada na calibração não pode exceder a 4µm (ver figura 4.19) ( DIN 863 ).

A primeira condição pode ser obtida quando ajustes de zero, ou limite inferior dafaixa de medição, podem contribuir para minimização dos erros. A segunda condição éa mais problemática tendo-se em vista que não é possível nenhum tipo de correção.

F igu ra 4 .19 : E r ro máx imo de m i c rôme t ro s segundo as no rmasF igu ra 4 .19 : E r ro máx imo de m i c rôme t ro s segundo as no rmasABNT -EB 1164 e D IN 863 .ABNT -EB 1164 e D IN 863 .

A grande diferença entre as normas DIN 863 e ISO 3611 está com relação aoajuste do instrumento. A norma ISO permite uma tendência residual de zero, enquanto anorma DIN exige que o instrumento seja ajustado obrigatoriamente de modo aobter erro igual a "zero" no ponto zero ou limite inferior da faixa de medição.

b) Erros de paralelismo dos sensores

O erro de paralelismo dos sensores de micrômetros de 0 - 25 mm é determinadopela observação das franjas de interferência geradas através da aplicação de um planoóptico especial entre os sensores de medição do micrômetro. Para uma análise maisampla utiliza-se um conjunto de quatro planos ópticos, que se diferenciam pelaespessura escalonada de um quarto de passo /2/. O plano óptico deve estar paralelo àsuperfície de um dos sensores ( franjas de interferência devem praticamente desaparecerou formar círculos concêntricos ). O número total de franjas não deve exercer a oito,quando sob luz comum /2/.

Para micrômetros acima de 25 mm, utiliza-se um bloco padrão entre dois planosópticos, devidamente aderidos, para determinação dos erros de paralelismo.

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Evidentemente o bloco utilizado deve ter erros de paralelismo entre as faces de mediçãoinferior a um décimo do erro de paralelismo tolerado para o micrômetro.

c) Erro de planeza dos sensores

O erro de planeza dos sensores de medição é determinado por meio de um planoóptico, colocado de tal maneira que o número de franjas de interferência seja mínimaou que existam círculos fechados. Para superfícies com tolerância de planeza de 0,001mm, não mais do que 4 (quatro) franjas circulares e concêntricas da mesma cor devemser visíveis. As superfícies de medição devem ser lapidadas e cada superfície deve terplanicidade dentro de 1 µm /2/.

d) Rigidez do arco ( estribo )

A rigidez dos arcos de micrômetros deve ser tal que uma força de 10 N aplicada entreos sensores não provoque uma flexão que ultrapasse valores indicados por normas. Ocontrole é efetuado aplicando uma carga de 10 N no eixo de medição do arco /5/.

F igu ra 4 .20 : Pad rões de compr imen to pa ra a j u s t agem de m i c rôme t ro s .F i gu ra 4 .20 : Pad rões de compr imen to pa ra a j u s t agem de m i c rôme t ro s .

e) Força de medição

A força de medição exercida pelo acionamento da catraca sobre a peça a medirdeve apresentar valores entre 5 a 10 N /2/. A força de medição pode ser medida porum dinamômetro de alavanca, por exemplo.

f) Erro de ajuste do zero ou do limite inferior da faixa de medição

O micrômetro deve apresentar dispositivo para ajuste do zero e em geral, quandopara faixas de medição superiores a 0 - 25 mm, devem vir acompanhados de padrõescom dimensão igual ao limite inferior da faixa de medição do instrumento parapossibilitar o ajuste da escala.

Os padrões de comprimento para ajustagem de micrômetros externos são cilíndricose apresentam as superfícies de medição planas e/ou esféricas com raio

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aproximadamente igual a metade do comprimento padrão (figura 4.20a). Sãofabricados de aço ferramenta especialmente selecionado. As superfícies são temperadase lapidadas.

Para ajustagem de micrômetros de roscas pelo método do prisma-cone, os padrõesde comprimento apresentam-se com uma extremidade em forma de " V " e a outra emforma de cone, permitindo o contato entre os sensores com o objetivo de simular umarosca comum ( figura 4.20b).

Anéis padrão são utilizados para ajustagem de micrômetros para medição dediâmetros internos ( figura 4.20c).

Os padrões utilizados em ajustagem de micrômetros, devido ao seu desgaste com ouso, devem ser calibrados periodicamente, isto é, devem ser determinados os seuscomprimentos efetivos de modo a não introduzirem erros sistemáticos, geralmentesignificativos, sobre os resultados das medições. Este é um requisito importante para queum micrômetro possa ser utilizado em controle de qualidade de peças ou medições emgeral.

Deve ser exigido por parte do solicitante do serviço um certificado de calibraçãodestes padrões, que deverá efetivamente relatar o erro sistemático do mesmo e arespectiva incerteza de medição.

É permitido um erro de indicação de ajuste da escala, segundo ISO 3611, dadapela seguinte equação:

± (2 + L/50) µm

sendo L o limite inferior da faixa de medição do instrumento em milímetros /2/. Assim,por exemplo, para um micrômetro de 0 - 25 mm é permitido um erro residual no limiteinferior da faixa de medição igual a ± 2 µm .

Como comentado anteriormente no item a, a Norma DIN 863 não permite errosresiduais no limite inferior da faixa de medição.

g) Qualidade dos traços e algarismos

O micrômetro deve apresentar os traços de graduação nítidos e uniforme, regulares,sem interrupção e sem rebarbas. A distância entre os centros dos traços da graduaçãonão deve ser menor que 0,8 mm /2/. O que evita muitos erros de leitura é a gravaçãoinclinada dos traços da escala sobre o tubo.

h) Erros devido ao acionamento da trava

Quando acionada a trava, a distância entre os sensores de medição não devealterar mais que 2 µm /2/.

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4.5 .4 4 .5 .4 II n t e r va lo s de Ca l i b raçãon te r va lo s de Ca l i b ração

As normas para qualificação de micrômetros não especificam o tempo entrerecalibrações. Recomenda-se que os micrômetros sejam calibrados de acordo com afreqüência de utilização, baseado em levantamentos estatísticos resultando, por exemplo,num regulamento de calibração parcial, diária, isto é, calibração no ponto zero e algunspontos da faixa de medição, alternando com calibrações completas e detalhadas emintervalos semanais ou mensais. Esta periodicidade é necessária em função do rápidodeterioramento das características metrológicas em função do mal uso, choques, etc.Importante citar a necessidade de manutenção ou substituição de instrumentosdanificados ou excessivamente desgastados devido ao uso.

Como intervalo inicial de calibração recomenda-se o período entre 3 a 6 meses,dependendo evidentemente dos aspectos citados anteriormente.

F igu ra 4 .21 : Med i ção do e r ro de pa ra l e l i smo dos senso re s .F i gu ra 4 .21 : Med i ção do e r ro de pa ra l e l i smo dos senso re s .

4.6 EXEMPLOS4.6 EXEMPLOS

O relatório anexo mostra o resultado da qualificação integral de um micrômetro.Este exemplo caracteriza um instrumento de boa qualidade e bom estado deconservação e dentro das especificações previstas pelas normas /1, 2/.

Alguns resultados referentes a um instrumento já recusado pelo Laboratório deCalibração e retirado de uso, são apresentados a seguir, caracterizando-se os aspectosque apresentam irregularidades segundo especificações das normas.

Nas folhas 1 e 2 ( TL 405 ) são apresentados os dados brutos/processados e ográfico da curva de erros. Como pode-se observar neste gráfico, o valor de Emax ésuperior à tolerância estabelecida por norma.

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Na figura 4.21 são apresentadas a franjas obtidas na medição do paralelismo dossensores de medição.

As curvas em forma de “S”, próximo às bordas caraterizam desgaste sofrido pelasmesmas em função do atrito mecânico com as peças.

O estado superficial do sensor móvel é tal que impediu a formação de franjas deinterferência quando da avaliação de planicidade com o plano óptico ( superfície nãoespelhada

A força de medição do micrômetro, quando o deslocamento angular do fuso édado através da catraca foi de ≅ 3N, não satisfazendo portanto as exigências dasnormas.

4.7 REFERÊNCIAS B IBL IOGRÁFICAS4.7 REFERÊNCIAS B IBL IOGRÁFICAS

/1/ DIN 863 Meβschrauben. Bügelmeβschrauben Normalausführung:Begriffe, Anforderungen, Prüfung.

/2/ ABNT EB 1164 Micrômetros externos com leitura em 0,01 mm.

/3/ KOTTHAUS, H. Técnica da Produção Industrial. Medição e controle. Ed.Polígono, São Paulo; V.6, p. 44-8.

/4/ FARAGO, F. T. Handbook of Dimensional Measurement. Industrial Press INC. 2ed, p. 19-26.

/5/ MAHR Längenprüftechnik. p. 16-40

/6/ PTB Diskussionstagung Längenmesstechnik, 03/74.

/7/ LEINWEBER, P. Taschenbuch der Längenmesstechnik.

/8/ SCHOELER, N. Metrologia e confiabilidade metrológica. CERTI. Março/95.FIDÉLIS, G. C.

/9/ SCHOELER, N. Qualificação e Certificação de Instrumentos de Medição.Abril/96.

FIDÉLIS, G. C.