BLOCOS PADRÃO Definição

Apresentação em tema: "BLOCOS PADRÃO Definição"— Transcrição da apresentação:

1 BLOCOS PADRÃO Definição Blocos padrão são padrões de comprimento ou ângulo, corporificados através de duas faces específicas de um bloco, ditas “faces de medição”, sendo que estas faces apresentam uma planicidade que tem a propriedades de se aderir à outra superfície de mesma qualidade, por atração molecular. Característica marcante: pequenos erros de comprimento, em geral de décimos ou até centésimos de m. Exercem papel importante como padrões de comprimento em todos os níveis da Metrologia Dimensional. Tipos

2 BLOCOS PADRÃO Fabricação a) Material Aço liga, metal duro, cerâmica, entre outros. Para os blocos em aço, quando for exigida uma alta resistência ao desgaste, as superfícies de medição podem ser protegidas por dois blocos protetores, fabricados de metal duro. Como o aço tem tendência de alterar o seu volume com o decorrer do tempo, a estabilidade dimensional dos blocos padrão pode ser significativamente afetada. Para minimizar este fenômeno usa-se uma liga que tenha uma boa estabilidade dimensional. Os fabricantes de Blocos Padrão em cerâmicas a base de zircônio afirmam que este efeito é significativamente menor nestes blocos. Importante conhecer o coeficiente de expansão térmica do material e o módulo de elasticidade a fim de que, quando usado em medições criteriosas, os correspondentes erros possam ser compensados.

3 BLOCOS PADRÃO Fabricação b) Processo Blocos de aço até cerca de 100 mm de comprimento  inteiramente temperados. Comprimentos maiores  apenas os extremos são endurecidos. Para realizar o alívio de tensões, aplicam-se diversos processos de “envelhecimento artificial” de acordo com a composição química do aço utilizado. O elevado grau de acabamento das superfícies de medição é obtido através de lapidação fina, que assegura grau de planicidade e ao mesmo tempo, uma rugosidade baixíssima das mesmas. Normas e Fabricantes Alemã : DIN 861, DIN 2260 VDE/VDI 2605 (Blocos Padrão angulares) Francesa : NF E Inglesa : BS 4311 (Blocos Padrão de seção retangular) BS 5317 (Blocos Padrão de seção circular, “barras”) e NPL SPECIFICATION MOY/SCMI/1B (Blocos Padrão angulares). Suíça : VSM 57100 Japonesa : JIS B 7506 Americana : GGG-G-15 Internacional : ISO 3650 Como principais fabricantes no mundo citam-se: CARL ZEISS, KOBA, MITUTOYO, KURODA, MATRIX, STARRETT-WEBBER, CEJ, MAHR, TESA, etc.

4 BLOCOS PADRÃO Apresentação – Jogos A fim de alcançar um bom aproveitamento dos blocos padrão, estes são reunidos em jogos que se diferem entre si pelos seguintes fatores: mínimo escalonamento, faixa que o escalonamento abrange número de peças que os constituem. Estes jogos consistem de várias séries dimensionais ( sub-grupos de dimensões). Partindo de base 1,000 mm, existem séries dimensionais em: milésimos de mm (1,001 até 1,009), centésimos (1,01 até 1,09), décimos, etc. Os jogos mais usuais são padronizados pela DIN 2260. Um jogo de blocos padrão bastante usado é o chamado jogo normal, denominado jogo “N”. Compõe-se de 45 peças que formam 5 séries dimensionais. Permite compor qualquer dimensão entre 3 e 103 mm com escalonamento de 0,001 mm. Fora dos limites mencionados, o jogo permite a realização de algumas medidas (porém, não todas) com o escalonamento indicado. Não se pode compor, por exemplo, as medidas 1,011, ..., 1,019. Outra limitação é que para a composição de medidas fora dos limites é necessário juntar maior número de blocos padrão, do que o previsto pela norma, o que resulta na introdução de maiores erros.

5 BLOCOS PADRÃO ASPECTOS OPERACIONAIS Recomendações de Utilização Enorme cuidado é tomado pelo fabricante de um jogo de blocos padrão: Na seleção do material, na retificação, no tratamento térmico, nos processos de lapidação, na inspeção, na gravação das inscrições e números, na calibração e na embalagem dos mesmos. Mesmo os Blocos Padrão de grau 2 (DIN 861) devem ser manuseados por pessoal experiente a fim de que em pouco tempo os blocos não estejam desgastados. Alem disto, o operador deve: Evitar o aparecimento de oxidações nas superfícies de medição resultante de umidade, agentes corrosivos, etc. Usar pinças de madeira ou plástico para manipular blocos pequenos. Evitar usar os blocos em superfícies oxidadas, ásperas ou sujas. Evitar a todo custo um choque mecânico (queda, batida com outro sólido). Mas ocorrendo, deve-se examinar ambas as faces de medição, usando um plano ótico, a fim de verificar se há amassamentos (deformações permanentes) que prejudicarão a aderência e a própria planicidade de outros colocados em contato. Evitar a atuação de radiação térmica, campos magnéticos e elétricos. Manter em suas respectivas embalagens quando não usados. Evitar de deixar os blocos padrão aderidos por muito tempo. Todas as recomendações citadas devem ser mais rigorosas quanto melhor for aclasse de erro do Bloco Padrão.

6 BLOCOS PADRÃO Composição de Blocos Padrão É muito comum na indústria, ser necessário a combinação de dois ou mais blocos. As superfícies de medição de blocos padrão (em função de sua elevada planicidade e acabamento superficial) aderem uma à outra (“colam-se”) quando se ajustam progressivamente entre si, através do deslizamento e leve pressão. Para obter esta aderência é indispensável (além do bom estado das superfícies sem riscos, batidos, amassamentos, etc, mesmo que mínimos) que não fiquem quaisquer partículas estranhas ( pós, por exemplo), entre as superfícies em questão. Recomenda-se o seguinte procedimento: As superfícies devem ser primeiramente limpas com benzina retificada ou similar, eliminando-se graxa velha oxidada e pó. Aplica-se, em seguida, uma quantidade mínima de vaselina pura, especial, que espalha-se com pano limpo. Uma vez preparadas as superfícies os dois blocos são aderidos conforme a figura:

7 BLOCOS PADRÃO Acessórios Base: é útil quando se utilizar blocos grandes sem que haja o perigo de tombarem. Junto com outros acessórios pode formar um graminho de precisão. Porta blocos: serve para manter vários blocos aderidos em conjunto com blocos de transferência. Blocos de transferência: há vários tipos que junto com o porta blocos cria uma gama de instrumentos: graminho, calibrador de roscas internas, etc. Blocos protetores: são Blocos Padrão de metal duro aderidos à superfícies extremas de blocos padrão comuns, quando estes estiverem sendo usados em meio hostil, isto é, provocando desgaste.

8 DEFINIÇÃO DE COMPRIMENTO DE UM BLOCO PADRÃO E ERROS
Caracterização dos Erros Parâmetros mais importantes: erro do meio e constância de afastamento (paralelismo e planicidade associadas). a) Erro do meio (Em) Diferença entre o comprimento efetivo do bloco padrão na região central (Lm), e o comprimento nominal (Ln), Em = Lm – Ln b) Constância de Afastamento (CA) Combinação dos erros de paralelismo e planicidade, e corresponde a diferença entre o maior e o menor comprimento entre as faces do bloco padrão, quando medido nos quatro cantos e no centro. É a soma do desvio positivo (D.pos. = comprimento máximo menos o comprimento do meio) com odesvio negativo (D.neg. = comprimento do meio menos o comprimento mínimo). Assim: CA = Lmax - Lmin BLOCOS PADRÃO

9 BLOCOS PADRÃO AS CLASSES DE ERRO E SUAS APLICAÇÕES Pela norma DIN 861 e ISO 3650 os blocos são classificados quanto ao erro do meio e constância de afastamento em cinco classes de erro, a saber: 00, K, 0, 1 e 2. O máximo erro admitido em cada uma das classes (tolerância de fabricação) é dado em função do comprimento. A seleção da classe de erro depende da finalidade para a qual o bloco padrão se destina. Pode-se adotar as seguintes recomendações: - Classe de erro 00 – padrão de referência em laboratórios de Secundários de Metrologia (laboratórios credenciados na RBC, por exemplo). É usada na calibração de blocos padrão com classe de erro 0, 1 e 2 pelo método diferencial de medição (método de comparação). - Classe de erro K –mesma tolerância de constância de afastamento da classe “00”, porém tolerâncias no comprimento (Em) iguais ao da classe 1. A principal vantagem em ralação a classe ”00” é o custo mais baixo com a mesma qualidade metrológica, já que os erros do meio (Em) são corrigidos durante a sua utilização. Classe de erro 0 – para altas exigências, em medições criteriosas no ajuste de máquinas de medição, em medições diferenciais criteriosas durante a qualificação de padrões e calibradores quando se exige pequena incerteza de medição. É a classe de erro utilizada como referência para calibração de blocos da classe 1 e 2. O uso é restrito, quase que exclusivamente para laboratórios de metrologia dimensional. - Classe de erro 1 – usa-se para as mesmas finalidades acima, porém, onde as tolerâncias não são tão rígidas, por exemplo, no posto central de controle de qualidade da fábrica. - Classe de erro 2 – para uso geral, ajuste de instrumentos convencionais, medições diferenciais onde o nível de tolerância não é apertado.

10 BLOCOS PADRÃO AS CLASSES DE ERRO E SUAS APLICAÇÕES Quanto a sua aplicação (não quanto à classe de erro) os blocos padrão classificam-se em: blocos padrão de trabalho blocos de verificação blocos de comparação blocos de referência Em geral, a classe superior (exemplo, referência) serve como padrão para calibrar e controlar classes imediatamente inferiores (exemplo, comparação). Os blocos padrão de trabalho, já que são usados no nível de oficina, entram em contato com superfícies relativamente ásperas, e sofrem por isso uma forte solicitação de desgaste. É indispensável uma calibração dos blocos padrão em intervalos de tempos definidos, dependendo da intensidade de uso. Os blocos de referência, por outro lado, devido ao pouco freqüente, limitado aos casos de grande importância (calibração) sofrem desgaste mínimo e conservam suas características metrológicas por períodos prolongados de tempo. Em laboratórios de metrologia é imprescindível a existência de padrões de referência,que são blocos padrão com certificados de calibração nos quais são indicados os erros do meio e constância ser recalibrados.

11 BLOCOS PADRÃO ERRO DE UMA COMPOSIÇÃO DE BLOCOS O erro L de uma composição de blocos padrão calcula-se a partir dos erros do meio (Em) dos blocos padrão que formam a composição do comprimento em questão. Como exemplo, analisar-se-á o erro da composição os comprimento de 138,345 mm, composta dos blocos padrão de classe de erro 1, de acordo com a primeira coluna da tabela abaixo.

12 BLOCOS PADRÃO BLOCOS PADRÃO DE CERÂMICA São fabricados com um tipo de cerâmica cujo componente base é o ZIRCÔNIO, que é um dos materiais mais duráveis encontrados até hoje. Resistência a Corrosão Os blocos padrão cerâmicos são totalmente imunes ao ataque de agentes corrosivos. É uma grande vantagem, principalmente em função do contato constante destes padrões com o suor humano. Em função disto, dispensam tratamento anti-corrosivos ou outros cuidados de armazenamento. Resistência à Abrasão é de cinco a dez vezes maior do que os fabricados em aço e de quatro a cinco vezes maior de que os fabricados em metal duro. Esta superioridade é devida ao seu baixo coeficiente de atrito e também à sua densa e homogênea estrutura granular. Estabilidade Dimensional Diferente dos blocos fabricados em aço, não apresentam variação dimensional significativa no decorrer do tempo. Coeficiente de Expansão Térmica, Módulo de Elasticidade, Dureza e Condutibilidade Térmica Em função da proximidade entre os coeficientes de expansão térmica da cerâmica a base de zircônio e o aço, os blocos padrão de cerâmica podem ser usados normalmente como padrão de comprimento para medir peças em aço, o que constitui mais uma vantagem para o uso destes últimos.

13 BLOCOS PADRÃO A condutibilidade térmica da cerâmica é relativamente baixa comparada a do aço, o que significa dizer que o bloco cerâmico necessita o dobro do tempo, comparativamente ao aço, para alcançar a temperatura ambiente (equilíbrio térmico). O tempo necessário para a estabilização térmica dos blocos de cerâmica depende das condições ambientais, do comprimento do bloco, bem como da diferença inicial de temperatura entre o bloco e o ambiente.

14 BLOCOS PADRÃO Aderência das Superfícies Devido ao alto grau de uniformidade e densidade de sua estrutura granular, a superfície dos blocos cerâmicos se auto aderem com a mesma facilidade dos blocos padrão de aço em estado de novo. A força requerida para desmontagem de blocos cerâmicos é aproximadamente 30% superior àquela necessária para desmontagem de blocos de aço. Resistência Mecânica a Impactos São altamente resistentes a quedas ou impactos em uso normal. Os erros devidos às deformações superficiais provocadas por impactos ou rebarbas são totalmente desprezíveis e facilmente removíveis. Gravações Em função de serem realizadas por um processo de laser, as gravações do comprimento e do número de fabricação permanecem claras e nítidas durante um longo tempo (praticamente toda vida útil do bloco), ao contrário do que acontece com seu similar de aço que é sensível à corrosão. MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO DE BLOCOS PADRÃO Método Diferencial É o método mais simples e rápido para medir o erro do meio (Em) e a constância de afastamento (CA). No caso do Em, a calibração consiste em comparar um bloco com outro de classe de erro superior, denominado de bloco de referência. Para este conjunto (referência) os erros do meio são determinados através de calibração, que são executadas por laboratórios credenciados. Conhecendo-se os erros do padrão de referência, os erros do bloco acalibrar podem ser determinados.

15 BLOCOS PADRÃO MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO DE BLOCOS PADRÃO Método Diferencial Já no caso da constância de afastamento (CA), mede-se o comprimento do bloco padrão em 5 posições. O erro de CA é a diferença entre o comprimento máximo e mínimo determinados. Portanto, para sua determinação não é necessário a utilização do bloco padrão de referência.

16 BLOCOS PADRÃO MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO DE BLOCOS PADRÃO Método Interferométrico a) Medição do Erro de Planicidade A planicidade das superfícies de medição é verificada utilizando-se o efeito de interferência luminosa. Sobre a superfície do bloco padrão coloca-se um plano óptico (placa de vidro altamente plana). De acordo com o caráter de desvios da planicidade aparecem diversos padrões de franjas de interferência.

17 BLOCOS PADRÃO MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO DE BLOCOS PADRÃO Método Interferométrico b) Medição do erro do Meio Para verificação do Erro do meio do blocos padrão (essencialmente os de classes de erro 00 e K) utiliza-se a interferência luminosa. No processo trabalha-se com um sistema padrão de medição baseado no comprimento de onda de um luz monocromática. O erro máximo deste sistema padrão é de ± (0,02+L/5000) m, ou seja, um valor quase metade de um casa decimal melhor que o erro máximo no bloco padrão.