Tolerâncias de acabamento superficial - rugosidade

Tolerâncias de acabamento superficial - rugosidade

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6. TOLERÂNCIAS DE ACABAMENTO SUPERFICIAL - RUGOSIDADE

6.1 Introdução

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.

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, a qual é expresso em microns (m ou m).

No Brasil, os conceitos de rugosidade superficial são definidos pela norma ABNT NBR 6405-1985.

A rugosidade superficial é função do tipo de acabamento, da máquina-ferramenta ou do processo de fabricação utilizado. Na análise dos desvios da superfície real em relação à superfície geométrica (ideal, de projeto), pode-se distinguir os seguintes erros: • Erros macro-geométricos ou erros de forma: Podem ser medidos com instrumentos de medição convencionais. Foram estudados no capítulo 3;

• Erros micro-geométricos: Podem ser medidos somente com instrumentos especiais tais como rugosímetros, perfilógrafos. Estes instrumentos podem ser óticos, a laser ou eletromecânicos.

A Fig. 6.1 mostra a medição da rugosidade superficial através de um rugosímetro eletro-mecânico.

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Fig. 6.1: Rugosímetro eletro-mecânico

A Fig. 6.2 mostra um resultado de uma medição real obtida através de um rugosímetro semelhante ao da Fig. 6.1.

Perfil Composto

Rugosidade (3 ª e 4 ª ordem)

Ondulação (2 ª ordem)

Fig. 6.2: Resultado da medição com um rugosímetro eletro-mecânico

SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE RUGOSIDADE: Existem basicamente dois sistemas de medição de rugosidade:

) O sistema da linha média M e

) O sistema da envolvente E. O sistema da linha média é o mais utilizado. A norma ABNT NBR 6405-1985 adota no Brasil o sistema M. Além do Brasil, os EUA, Inglaterra, Japão e Rússia adotam o sistema M. A Alemanha e Itália adotam o sistema E. A França adota ambos os sistemas.

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6.2 Rugosidade e Ondulações: Filtragem

As superfícies reais distinguem-se das superfícies geométricas (teóricas ou ideais) através dos erros de forma, sejam eles macro ou micro-geométricos.

Quando se mede a rugosidade, o instrumento mostrará o perfil da peça composto da rugosidade e da ondulação.: • Ondulações ou textura secundária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento bem maior que sua amplitude. A freqüência destas ondas é pequena.

• Rugosidade superficial ou textura primária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento semelhantes à sua amplitude. A freqüência destas ondas são bastantes elevadas.

Quando se mede a rugosidade, o aparelho mostrará o perfil composto da rugosidade e das ondulações, como mostra a Fig. 6.3 (Observe também a Fig. 6.2).

Fig. 6.3: Perfil da peça: Rugosidade + Ondulações

Para a medição da rugosidade, esta deve ser separada da ondulação e dos desvios macro-geométricos. Esta separação é realizada através da filtragem. Um filtro de rugosidade separa o perfil de rugosidade dos demais desvios de forma.

O comprimento de onda do filtro, chamado de "cutt-off", determina o que deve passar

6. Tolerâncias de Acabamento Superficial - Rugosidade - 113 - e o que não deve passar. O sinal da rugosidade apresenta altas freqüências (pequenos comprimentos de onda) e as ondulações e demais erros de forma apresentam sinais com baixas freqüências (altos comprimentos de ondas). Os rugosímetros utilizam assim, filtros que deixam passar os sinais de altas freqüência e eliminam os sinais de baixa freqüências. (Fig. 6.4) ⇒ Estes filtros são denominados Filtro Passa-alta.

Fig. 6.4: Perfil da peça: Rugosidade + Ondulações

) Os rugosímetros utilizam filtros passa-alta: Somente freqüências maiores que um valor pré-determinado são analisadas. Esta freqüência pré-determinada é chamada de "cut-off". Sinais com freqüências inferiores à freqüência de "cut-off"são eliminados.

6.3 Sistemas de Medição da Rugosidade Superficial pelo Método da Linha Média - M

No sistema da linha Média, ou sistema M, todas as grandezas são definidas a partir de uma linha de referência, a linha média.

Linha Média: É definida como uma linha disposta paralelamente à direção geral do perfil, dentro do percurso de medição, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendida entre ela e o perfil efetivo seja igual à soma das áreas inferiores.

Conforme mostra a Fig. 6.5a ⇒ A1+A2 = A3.

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A2 A1

A3 Comprimento de Amostragem

Superfície

A1 - A2 - Área acima da linha média A3 - Área abaixo da linha média

Linha Média

Linha Média dx

+y - y

(a)(b)

Fig. 6.5: Conceito da linha média

Pode-se definir a linha média de maneira mais precisa: Conforme mostra a Fig 6.5b, pode-se afirmar que, para um comprimento L do perfil, a somas das áreas superiores e inferiores é igual a zero, ou seja

ydx(6.1)

Como ydx é a área de uma faixa elementar, a área total (A) dos picos e vales dentro do comprimento de referência L será

(6.2)

Durante o processo de medição da rugosidade, o rugosímetro apalpa a superfície a ser medida. Pode-se definir vários percursos e/ou comprimentos neste processo de medição (Fig. 6.6):

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Lv Lm Ln Lt

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