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INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
UTILIZAÇÃO E CUIDADOS.
CURSO METROLOGIA BÁSICA
Elson M. Souza
São Paulo, julho de 2016.
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APRESENTAÇÃO Este material didático tem por objetivo apresentar os principais instrumentos da metrologia dimensional, suas características técnicas, modo de operação, leitura e cuidados especiais de utilização. Os conteúdos abordados nesta apostila foram selecionados de forma que todos tenham os conhecimentos básicos, imprescindíveis as profissionais da área industrial. Portanto, requer de você uma dedicação para que sejam aproveitados da melhor forma possível.
Ao colocar este material à sua disposição, esperamos que você possa explorá-lo de forma ampla e tenha o melhor aproveitamento possível.
Esperamos também, que o material seja útil em sua vida profissional, servindo de consulta para tirar dúvidas que por acaso venham aparecer após este curso.
Bons estudos!
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SUMÁRIO
1. CONCEITOS BÁSICOS ....................................................................................................... 4
2. TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES ................................................................................... 7
3. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO ....................................................................................... 11
3.1 PAQUÍMETRO .............................................................................................................. 11
3.1.1 CÁLCULO DA RESOLUÇÃO .................................................................................... 12
3.1.2 TIPOS E USOS .......................................................................................................... 14
3.2 MICRÔMETRO ............................................................................................................. 20 3.2.1 CÁLCULO DA RESOLUÇÃO .................................................................................... 20 3.2.2 TIPOS E USOS .......................................................................................................... 22 3.3 RELÓGIO COMPARADOR .......................................................................................... 25
3.4 COMPARADOR DE DIÂMETRO INTERNO (SÚBITO) ............................................... 28
3.5 GONIÔMETRO ............................................................................................................. 30
3.5.1 CÁLCULO DA RESOLUÇÃO .................................................................................... 31
3.6 MEDIDOR DE DIÂMETRO INTERNO COM RELÓGIO.................................................32
4. ROSCAS ............................................................................................................................ 33
5. SISTEMA DE TOLERÂNCIAS E AJUSTES ...................................................................... 35
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 36
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1. CONCEITOS BÁSICOS
Termos técnicos extraídos do VIM – Vocabulário de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia (INMETRO).
METROLOGIA: É a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos métodos de medição, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões envolvidos na representação de grandezas físicas, bem como da caracterização do comportamento estático e dinâmico dos sistemas de medição.
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Notas:
Metro é uma unidade de medida (unidade de comprimento), cujo símbolo é o m. O milímetro é um submúltiplo do metro, isto é, uma fração deste. O milímetro é igual à milésima parte do metro. 1 mm = 0,001 m
A polegada é uma unidade de medida antiga. Não pertence ao Sistema Internacional de Unidades que é legalmente adotado no Brasil. Sua utilização na mecânica está sendo gradativamente substituída pelo metro e seus submúltiplos.
Exemplos:
Comprimento de um tubo,
Diâmetro de um furo,
A distância entre os centros de dois furos, etc.
Nota:
A incerteza de medição é a dúvida quanto ao resultado ao efetuar uma medição. Nenhuma medição pode ser realizada sem que existam erros associados, devidos a imperfeição do instrumento, ao operador e ao procedimento utilizado. Portanto, alguma dúvida ainda existe quando efetuamos uma medição. Em certos tipos de medição, onde há grande preocupação para com o resultado (medições críticas) é necessário avaliar a incerteza de medição. Para tanto, é utilizado um documento internacional denominado “Guia para Expressão da Incerteza de Medição”. Este guia foi traduzido e é distribuído no Brasil pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial). Não confundir incerteza de medição com tolerância. Tolerância é uma característica construtiva determinada no projeto de uma peça. É aquilo que queremos. Incerteza de medição é uma dúvida, um valor duvidoso que não desejamos, mas que está sempre presente.
ERRO DE MEDIÇÃO: Em geral são gerados devido a imperfeições nos instrumentos de medição ou imperfeições no método de medição e ainda devido a influências externas, como temperatura, umidade, vibração e outros.
UNIDADE DE MEDIDA: Grandeza específica definida e adotada por convenção, com a qual outras grandezas de mesma natureza são comparadas para expressar seu tamanho em relação àquela grandeza.
MEDIÇÃO: É a atividade que visa determinar o valor do mensurando, ou seja, é uma seqüência de ações que permitem efetuar a medida propriamente dita. É aplicável a ensaios, testes, análises ou processos equivalentes. O resultado da medição, em geral numérico, é um valor observado, medido, lido, etc.
RESULTADO DA MEDIÇÃO: Valor atribuído a um mensurando obtido por medição.
MENSURANDO: Objeto da medição. Grandeza específica submetida à medição.
INCERTEZA DE MEDIÇÃO: Parâmetro, associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser atribuídos a um mensurando.
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Nota:
O termo aferição não é mais utilizado pelo INMETRO e sua rede de laboratórios de calibração (RBC). Para facilitar o entendimento com outros países, utiliza-se o termo calibração em lugar de aferição. A tarefa de regular o instrumento com o objetivo de diminuir os erros de medição é agora chamada de ajuste.
EXATIDÃO DE MEDIÇÃO: Grau de concordância entre o resultado de uma medição e o seu valor verdadeiro.
CALIBRAÇÃO: Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição e os valores cor- respondentes das grandezas estabelecidos por padrões.
CALIBRAÇÃO: Conjunto de operações que estabelece, sob condições específicas a relação entre valores indicados por um instrumento de medição, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.
PRECISÃO DE MEDIÇÃO: Grau de concordância entre indicações e valores medidos, obtidos por medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas.
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2. TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES
1º caso:
Transformar polegadas inteiras em milímetros:
Ex.: Transformar 3” em milímetros
25,4 x 3 = 76,2 mm
2º caso: Transformar fração da polegada em milímetro.
Ex.: Transformar 5/8” em milímetros.
25,4 × 5 = 15,875 mm
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3º caso:
Transformar polegada inteira e fracionária em milímetros.
Ex.: Transformar 1.3/4” em milímetros.
Para se transformar polegadas inteiras em milímetros, multiplica-se 25,4 mm pelo valor em polegadas a transformar.
Quando o número for fracionário, multiplica-se 25,4 mm pelo numerador da fração e divide-se pelo denominador.
Quando o número for misto, inicialmente se transforma o número em uma fração imprópria e, a seguir, opera-se como no 2º caso.
×
+
÷
÷
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4º caso:
Transformar milímetros em polegada fracionária.
Ex.: Transformar 9,525 mm em polegadas.
5º caso:
Transformar polegada decimal em milímetro.
Ex.: Transformar 0,875” em milímetro.
0,875 x 25,4 = 22,225 mm
6º caso:
Transformar milímetro em polegada decimal.
Ex.: Transformar 3,175 mm em polegada decimal.
3,175 : 25,4 = 0,125”
7º caso:
Transformar fração de polegada em decimal.
Para se transformar milímetro em polegada fracionária, divide-se o valor em milímetros por 25,4 e multiplica-se o resultado por uma das divisões da polegada, dando-se para denominador a mesma fração tomada, formando-se assim uma fração.
Para se transformar polegada decimal em milímetro, multiplica-se o valor em decimal da polegada por 25,4.
Divide-se o valor em milímetro por 25,4
Para se transformar fração de polegada em decimal, divide-se o numerador da fração pelo denominador.
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Ex.: Transformar 7/8” em decimal.
7 : 8 = 0,875”
8º caso:
Transformar decimal de polegada em fração.
Ex.: Transformar 0,3125” em sistema inglês ordinário.
Transforme em milímetros:
a) 5/32” =
b) 1 5/8” =
Transforme em polegada ordinária:
c) 1,5875 mm =
d) 19,05 mm =
Transforme em polegada decimal:
e) 5/64” =
f) 1 7/8” =
Transforme em polegada ordinária:
g) 0,125” =
h) 1,25” =
Transforme em polegada decimal:
i) 7,144 mm =
j) 60,325 mm =
Para se transformar do sistema inglês decimal para ordinário, multiplica-se o valor em decimal por uma das divisões da polegada, dando-se para denomina- dor a mesma divisão tomada e simplificando-se a fração quando necessário.
Exercícios
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Transforme em milímetros:
k) 0 .001” =
l) 2.625” =
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3. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
3.1 Paquímetro
O paquímetro é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor.
Figura 1 – elementos construtivos do paquímetro
Para se fazer medidas com menores divisões utiliza-se o nônio ou vernier.
O nônio foi inventado por um matemático português (Pedro Nunes) e um francês (Pierre Vernier). O princípio do nônio é aplicado a muitos outros instrumentos, tais como traçadores de altura, paquímetros de profundidade, paquímetro para engrenagens, etc. Utilizando-se o nônio, pode-se dividir a menor divisão da escala principal do paquímetro a até 0,02 mm, nos instrumentos mais comuns.
Os paquímetros podem fornecer resultado de medição com leituras de 0,1 mm, 0,05 mm, 0,02 mm ou 0,01 mm no sistema métrico e 0.001” ou 1/128”no sistema inglês (polegada).
A operação de leitura é muito simples e se realiza da seguinte maneira:
Tomando como referência o primeiro traço do Nônio (traço zero) conte todos os traços da escala principal que ficam à direita e anote. Lembre-se que cada traço menor da escala principal equivale a 1 mm no paquímetro em mm e a .025” no paquímetro em polegada. Verifique qual dos traços do Nônio coincide com outro qualquer da escala principal. Sempre haverá um que fica melhor alinhado do que os restantes. Cada traço menor do nônio equivale a menor divisão que o paquímetro indica.
Some os valores obtidos na escala principal e no Nônio. Este é o resultado da medição.
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3.1.1 Cálculo da resolução
As diferenças entre a escala fixa e a escala móvel de um paquímetro, podem ser calculadas pela sua resolução. A resolução é a menor medida que o instrumento oferece. Ela é calculada pela seguinte fórmula:
Resolução = Unidade da escala fixa
Número de divisões do nônio
Exemplos:
Nônio com 50 divisões
Resolução = 1 mm = 0,02 mm
50 divisões
a) leitura do nônio de 0,05 mm (1/20 mm)
Lembre-se que 0,45 mm é igual nove espaços no nônio multiplicado por 0,05 mm, que é o valor da menor divisão no nônio.
Exemplos de resultados de medições
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b) Leitura do nônio 0,02 mm (1/50 mm)
Lembre-se que 0,62 mm é igual trinta e um espaços no nônio multiplicado por 0,02 mm, que é o valor da menor divisão no nônio.
c) leitura do nônio 1/128” (nônio com oito divisões em polegada ordinária)
No paquímetro com leitura em polegada ordinária, é importante saber ler, somar e simplificar frações, como no caso acima onde somamos primeiramente 1” com 1/16” e depois ainda adicionamos 4/128” do nônio. Somando tudo e simplificando temos:
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3.1.2 Tipos e usos 1 - Paquímetro universaI: É utilizado em medições internas, externas, de profundidade e de ressaltos.
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2 - Paquímetro universaI com relógio: O relógio acoplado ao cursor, facilita a leitura agilizando a medição.
3 - Paquímetro de profundidade: Serve para medir a profundidade de furos não vasados, rasgos, rebaixos, etc. Este tipo de paquímetro pode apresentar haste simples ou com gancho.
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4 - Outros tipos de paquímetros
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Posicione os bicos na medição externa aproximando o máximo possível à peça da escala graduada. Isso evitará erros por folgas do cursor e o desgaste prematuro das pontas onde a área de contato é menor. Verifique também o perfeito apoio das faces de medição. Posicione corretamente a vareta de profundidade. Verifique se o paquímetro está apoiando perpendicularmente ao furo em todo sentido.
Cuidados ao realizar as medições
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Evite o erro de paralaxe ao fazer a leitura. Posicione sua vista, em direção perpendicular à escala e ao nônio, pois isto evitará erros consideráveis de leitura
Cuidado com o erro de leitura!
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Exercícios
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3.2. Micrômetro
O princípio de funcionamento do micrômetro baseia-se no deslocamento axial de um parafuso micrométrico com passo de elevada exatidão dentro de uma porca ajustável. Girando-se o parafuso micrométrico, este avança proporcionalmente ao passo que normalmente é de 0,5 mm. A circunferência da rosca (que corresponde ao tambor, pois este é fixado firmemente ao parafuso por encaixe cônico), é dividida em 50 partes iguais, possibilitando leituras de 0,01 mm.
Assim, uma volta completa do tambor corresponde ao passo da rosca, meia volta corresponde à metade do passo da rosca e assim por diante. A capacidade de medição dos micrômetros normalmente é de 25 mm (ou 1"), variando o tamanho do arco de 25 em 25 mm. Podem chegar a 2000 mm.
Os materiais empregados na fabricação do parafuso micrométrico são o aço liga ou aço inoxidável.
O tubo graduado possui duas outras escalas lineares que indicam os milímetros e os meios milímetros. Quando o micrômetro possui nônio, é possível efetuar a leitura diretamente com resolução de 0,001 mm.
O elemento que garante uniformidade na aplicação da força de medição nos micrômetros é a catraca, que limita o torque transmitido ao fuso.
A catraca é ligada ao parafuso micrométrico. Se a força de medição for superior à resistência da catraca, a mesma gira em falso sobre o parafuso.
3.2.1 Cálculo de resolução
A cada volta do tambor, o fuso micrométrico avalança uma distância chamada passo. A resolução corresponde a seu menor deslocamento, para obtê-la, dividi-se o passo pelo número de divisões do tambor.
Resolução = passo da rosca do fuso micrométrico = 0,5 mm = 0,01 mm
Número de divisões do tambor = 50 divisões
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Para ler as medidas no micrômetro procede-se da seguinte forma:
Verificam-se quantos traços da bainha estão descobertos pelo tambor (traços de cima representam o milímetro inteiro e traços de baixo representam à metade do milímetro.
Agora vamos fazer leituras no micrômetro!
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3.2.2 Tipos e usos
1 - Micrômetro interno (imicro) Tipos de micrômetro interno Para medição de partes internas empregam-se dois tipos de micrômetros: micrômetro interno de três contatos, micrômetro interno de dois contatos (tubular e tipo paquímetro).
a) Micrômetro interno de três contatos Este tipo de micrômetro é usado exclusivamente para realizar medidas em superfícies cilíndricas internas, permitindo leitura rápida e direta. Sua característica principal é a de ser autocentrante, devido à forma e à disposição de suas pontas de contato, que formam, entre si, um ângulo de 120º. Este micrômetro interno também pode ser encontrado com “pontas intercambiáveis”, apropriado para medir furos roscados, canais e furos sem saída, pois suas pontas de contato podem ser trocadas de acordo com a peça que será medida.
b) Micrômetro interno de dois contatos Os micrômetros internos de dois contatos são o tubular e o tipo paquímetro. Micrômetro interno tubuIar O micrômetro tubular é empregado para medições internas acima de 30 mm. Devido ao uso em grande escala do micrômetro interno de três contatos pela sua versatilidade, o micrômetro tubular atende quase que somente a casos especiais, principalmente as grandes dimensões.
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Micrômetro interno tipo paquímetro Esse micrômetro serve para medidas acima de 5 mm e, a partir daí, varia de 25 em 25 mm.
2 - Micrômetro de rosca
3 - Outros tipos de micrômetros
Com batente intercambiável Medição de tubos Profundidade
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Nunca esqueça de utilizar a catraca para efetuar a medição. O micrômetro é um instrumento de elevada exatidão e necessita de uma força de medição constante para não causar grandes erros.
Leia o instrumento na posição correta. Lembre-se do paquímetro...
Mantenha seu micrômetro sempre limpo. Não deixe que ele caia ou sirva de ferramenta. Evite adicionar óleo ao instrumento, pois o mesmo arrasta para dentro da rosca micrométrica muita sujeira. Somente aplique óleo extra fino quando o instrumento for sofrer manutenção. Exercícios Faça a leitura dos micrômetros:
ATENÇÂO!
ERROR: undefined
OFFENDING COMMAND: f‘~
STACK:
