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SEM 0560 - Fabricação Mecânica por Usinagem
Professores
Alessandro Roger Rodrigues
Renato Goulart Jasinevicius
AULA 1
ESTADO DE SUPERFÍCIE
INTRODUÇÃO
Superfícies de peças: devem ser adequadas à função que exercerá
Processo de fabricação: imprime sua rugosidade característica
Quanto mais lisa a superfície, maior o custo de sua produção
Fresamento a seco com fresa de topo esférica em material endurecido
INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO NA RUGOSIDADE
RUGOSIDADE X CUSTO X FUNÇÃO
Rolamento
ERROS GEOMÉTRICOS EM SUPERFÍCIES
Macrogeométricos:
Erros de forma verificáveis em micrômetros, projetores de perfil, relógios
comparadores
Tipos: ondulações, ovalizações, retilineidade, planicidade, circularidade etc
Causas: defeitos em guias, desvios da máquina ou peça, fixação errada da
peça, distorções térmicas da peça etc
Microgeométricos:
Rugosidade: conjunto de irregularidades compostas de picos e vales que
caracterizam qualquer superfície
Influência: deslizamento, desgaste, aderência, ajuste, escoamento de
fluidos, vedação, aparência, corrosão, fadiga etc
Causas: vibrações no contato peça-ferramenta, desgaste da ferramenta etc
SUPERFÍCIES
Ideal Real Efetiva
PERFIS
Ideal Real
Efetiva
COMPOSIÇÃO DA SUPERFÍCIE
CRITÉRIOS PARA AVALIAR A RUGOSIDADE
lm: comprimento total de avaliação
le: comprimento de amostragem (cut-off)
lv: comprimento para atingir a velocidade do apalpador
ln: comprimento para parada do apalpador
Medição de 5 cut-offs (Norma ABNT 6405/1988)
CUT-OFF (le = c) x PROCESSO DE FABRICAÇÃO
SISTEMAS DE MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE
Sistema M (linha média): linha paralela à direção geral do
perfil, no comprimento de amostragem, tal que:
Área A1 + Área A2 = Área A3
PARÂMETROS DE RUGOSIDADE
Amplitude Espaçamento Híbrido
PARÂMETROS DE RUGOSIDADE (AMPLITUDE)
Conhecido como Ra ou CLA (Center Line Average)
Uso: controle contínuo de produção, em processos de fabricação com sulcos bem orientados
(torneamento, fresamento etc) e superfícies estéticas.
Vantagem: mais usado no mundo, aplicado na maioria dos processos de fabricação, todos os
rugosímetros medem.
Desvantagens: oculta efeito de picos ou vales atípicos, não define a forma da rugosidade,
sem distinção entre picos e vales, não adequado a peças sinterizadas.
PARÂMETROS DE RUGOSIDADE (AMPLITUDE)
Conhecido como Rq ou RMS (Root Mean Square). Representa a desvio padrão do perfil de
rugosidade.
Uso: componentes ópticos e eletrônicos.
Vantagem: acentua o efeito dos valores do perfil que se afastam da média.
Desvantagens: não detecta diferenças de espaçamento ou a presença não frequente de
picos altos e vales profundos.
RqRa
PARÂMETROS DE RUGOSIDADE (AMPLITUDE)
Conhecido como Ry. Indica o maior valor das rugosidades parciais Zi.
Uso: superfícies de vedação, superfícies dinamicamente carregadas etc.
Vantagem: indica a deterioração da superfície, fácil obtenção, grande difusão, complementa o Ra.
Desvantagens: nem todos os rugosímetros medem, cuidado ao obtê-lo sem filtragem, não informa o
formato da superfície.
Diversas formas com Ry igual
PARÂMETROS DE RUGOSIDADE (AMPLITUDE)
Conhecido como Rt. Indica a distância vertical entre o pico mais elevado e o vale mais profundo.
Uso: idem ao Ry.
Vantagem: mais rígido que o Ry (considera todo comprimento de avaliação), mais fácil de ser obtido
graficamente e demais vantagens do Ry.
Desvantagens: pode levar a resultados pontuais enganosos (vales isolados e profundos).
PARÂMETROS DE RUGOSIDADE (AMPLITUDE)
Conhecido como Rz. Corresponde à média de 5 valores de rugosidade parcial.
Uso: superfícies periódicas e conhecidas, onde pontos isolados não afetam sua função.
Vantagem: informa a distribuição média das rugosidades, define muito bem superfícies periódicas.
Desvantagens: nem todos os rugosímetros medem, não informa o formato da superfície e nem os
espaçamentos das rugosidades.
PARÂMETRO DE RUGOSIDADE (ESPAÇAMENTO)
Conhecido como Rsm. Largura média de um elemento do perfil de rugosidade.
Uso: superfícies sujeitas à corrosão e escoamento de fluidos.
Mesma amplitude, porém espaçamentos distintos
PARÂMETRO DE RUGOSIDADE (HÍBRIDO)
Conhecido como RDq. Inclinação média quadrática do perfil de rugosidade.
Uso: superfícies ópticas.
Menos reflexão da luz
Mais reflexão da luz
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros R (2D): Rp, Rv etc
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros estatísticos: Rsk, Ssk, Rku, Sku etc
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros estatísticos: Rsk, Ssk, Rku, Sku
Ssk < 0
Ssk > 0
Sku > 3
Sku < 3
ESCOLHA DO COMPRIMENTO DE AMOSTRAGEM
Cut-off recomendados pela Norma ISO 4288 -1996.
FORMAS DE MEDIR A RUGOSIDADE (COM CONTATO)
Perfis reais no fresamento
Portátil
Mesa
MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE COM CONTATO
Ponta diamante: raio = 0,5 a 15 mm
Motor ultrapreciso (deslocamento submicrométrico 0,25 a 0,50 mm)
Resolução eixo z: 1 nm
Força: 0,1 a 10 mN
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
2D
3D
Resolução eixo z: < 1 nm
Resolução eixos x-y: 1 a 2,5 mm
Sem contato: interferência de luz
Perfilômetro ótico
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Perfilômetro ótico: princício de funcionamento
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Sondas de varredura microscópica
Microscópio de força atômica (AFM)
Ponta de Si ou Si3N4: raio = 1 a 20 nm
Resolução eixo z: 0,01 nm
Força: 100 pN a 100 nN
Processo lento
Área: 100 mm x 100 mm
Altura: 10 mm
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Sondas de varredura microscópica
Princípio de funcionamento: Microscópio de força atômica (AFM)
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Sondas de varredura microscópica
Microscópio de Tunelamento (STM)
Ponta de W
Resolução lateral: 0,1 nm
Resolução eixo z: 0,01 nm
Sem contato
Átomos de Si obtidas de SiC
Átomos de C em Grafite
Semicondutor orgânico em moléculas de PTCDA (Dianidrido Perilenetetra
carboxílico)
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Sondas de varredura microscópica
Princípio de funcionamento: Microscópio de Tunelamento (STM)
RUGOSIDADE CINEMÁTICA x DINÂMICA
Interação peça-ferramenta no torneamento externo
Rmax = Rt = f² / 8.re
er
f.0312,0R
2
a
FONTES DE ERROS NA MEDIÇÃO
• Diâmetro da ponta da agulha
• Carga aplicada pela ponta da agulha
• Velocidade da agulha
• Deslocamento lateral devido às irregularidades
• Danos causados pela sapata ou calço
• Elasticidade da superfície
SIMBOLOGIA QUALITATIVA
SIMBOLOGIA QUANTITATIVA
EQUIVALÊNCIA ENTRE SIMBOLOGIAS
INDICAÇÃO EM PROJETO
símbolo básico remoção exigida remoção não permitida
valor único intervalo
INDICAÇÃO BÁSICA EM PROJETO
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRIAS
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRIAS
INDICAÇÃO COMPLETO EM PROJETO
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E RUGOSIDADE
TOLERÂNCIA DIMENSIONAL x RUGOSIDADE
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
blocos padrão,guias de instrumentos de medição de alta precisão = 0,01 μm
superfícies de medidas de micrômetros = 0,02 μm
calibradores,elementos de válvulas de alta pressão = 0,03 μm
agulhas de rolamento, super acabamento de camisas de bloco de motor = 0,04 μm
pistas de rolamentos = 0,05 μm
camisa de bloco de motores = 0,06 μm
eixos montados em mancais de teflon, atuando com velocidade média = 0,1 μm
flancos de engrenagens, guias de mesas de máquinas-ferramentas = 0,3 μm
tambores de freios, válvulas de esferas = 0,6 μm
superfícies usinadas em geral, alojamento de rolamentos = 2 a 3 μm
superfícies desbastadas por usinagem = 4 μm
superfícies fundidas, estampadas = 5 a 15 μm
peças fundidas, forjadas e laminadas = > 15 μm
EXEMPLO DE APLICAÇÃO
EXEMPLO DE APLICAÇÃO
REFERÊNCIAS
Silva, A., Ribeiro, C. T., Dias, J., Souza, L. Desenho Técnico
Moderno. Ed. LTC, 4ª ed., 475p. 2006.
Agostinho, O., Rodrigues, A. C. S., Lirani, J. Tolerâncias, Ajustes,
Desvios e Análise de Dimensões. Ed. Edgard Blücher, 43ª ed.,
295p. 1977.
Novaski, O. Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica.
Ed. Edgard Blücher, 1ª ed., 120p., 1994.
ABNT NBR ISO 4287:2002. Especificações geométricas do produto
(GPS) - Rugosidade: Método do perfil - Termos, definições e
parâmetros da rugosidade.
ABNT NBR ISO 4288:2008. Especificações geométricas de produto
(GPS) - Rugosidade: Método do perfil - Regras e procedimentos
para avaliação de rugosidade.
ABNT NBR 8404:1984. Indicação do estado de superfícies em
desenhos técnicos - Procedimento.