RUGOSIDADE

RUGOSIDADE - TOLERÂNCIAS DE ACABAMENTO SUPERFICIALAs 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 mícron (mm 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 máquinaferramenta 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 rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos. Ela influi na: • • • • • • • • qualidade de deslizamento; resistência ao desgaste; possibilidade de ajuste do acoplamento forçado; resistência oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes; qualidade de aderência que a estrutura oferece às camadas protetoras; resistência à corrosão e à fadiga; vedação; aparência. 1 Na realidade.. por definição.A figura acima mostra a medição da rugosidade superficial através de um rugosímetro eletro-mecânico. trata-se apenas de uma referência. que sejam. cilíndrica etc. isso não existe. Superfície geométrica Superfície ideal prescrita no projeto. perfeitas. 2 . na qual não existem erros de forma e acabamento. Por exemplo: superfícies plana. A figura acima mostra um resultado de uma medição real obtida através de um rugosímetro semelhante ao da figura 6.1. 3 . Por exemplo: torneamento. ataque químico etc.Superfície real Superfície que limita o corpo e o separa do meio que o envolve. retífica. originará um perfil geométrico que será uma linha reta. cortada por um plano perpendicular. Superfície efetiva Superfície avaliada pela técnica de medição. É a superfície que resulta do método empregado na sua produção. com forma aproximada da superfície real de uma peça. Por exemplo: uma superfície plana perfeita. Perfil geométrico Interseção da superfície geométrica com um plano perpendicular. Superfície que podemos ver e tocar. É importante esclarecer que existem diferentes sistemas e condições de medição que apresentam diferentes superfícies efetivas. É a superfície apresentada e analisada pelo aparelho de medição. Neste caso. Perfil efetivo Imagem aproximada do perfil real. 4 . sem qualquer filtragem e com as limitações atuais da eletrônica. Por exemplo: o perfil apresentado por um registro gráfico.Perfil real Intersecção da superfície real com um plano perpendicular. obtido por um meio de avaliação ou medição. o plano perpendicular (imaginário) cortará a superfície que resultou do método de usinagem e originará uma linha irregular. 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. após filtragem. É o perfil apresentado por um registro gráfico. A freqüência destas ondas são bastantes elevadas. Quando se mede a rugosidade. sejam eles macro ou micro-geométricos. A freqüência destas ondas é pequena. por um instrumento de avaliação. 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. Inglaterra. 5 . os EUA. Além do Brasil.3. depois de uma filtragem para eliminar a ondulação à qual se sobrepõe geralmente a rugosidade.Perfil de rugosidade Obtido a partir do perfil efetivo. Rugosidade e Ondulações: Filtragem As superfícies reais distinguem-se das superfícies geométricas (teóricas ou ideais) através dos erros de forma. • Rugosidade superficial ou textura primária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento semelhantes à sua amplitude. como mostra a Fig. O sistema da linha média é o mais utilizado. A Alemanha e Itália adotam o sistema E. A França adota ambos os sistemas. Japão e Rússia adotam o sistema M. o aparelho mostrará o perfil composto da rugosidade e das ondulações. 6. A norma ABNT NBR 6405-1985 adota no Brasil o sistema M. Quando se mede a rugosidade. Para a medição da rugosidade. filtros que deixam passar os sinais de altas freqüência e eliminam os sinais de baixa freqüências. Esta separação é realizada através da filtragem. 6 . esta deve ser separada da ondulação e dos desvios macro-geométricos. 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).4) ⇒ Estes filtros são denominados Filtro Passa-alta. Os rugosímetros utilizam assim. (Fig. determina o que deve passar e o que não deve passar. O comprimento de onda do filtro. chamado de "cutt-off". 6. Um filtro de rugosidade separa o perfil de rugosidade dos demais desvios de forma. todas as grandezas são definidas a partir de uma linha de referência. Sinais com freqüências inferiores à freqüência de "cut-off"são eliminados.M No sistema da linha Média. a linha média. ou sistema M. Sistemas de Medição da Rugosidade Superficial pelo Método da Linha Média . Os rugosímetros utilizam filtros passa-alta: Somente freqüências maiores que um valor pré-determinado são analisadas. Linha Média: É definida como uma linha disposta paralelamente à direção geral do perfil. 6. Esta freqüência pré-determinada é chamada de "cut-off". compreendida entre ela e o perfil efetivo seja igual à soma das áreas inferiores. Durante o processo de medição da rugosidade. de tal modo que a soma das áreas superiores. dentro do percurso de medição. 6.6): 7 . Pode-se definir vários percursos e/ou comprimentos neste processo de medição (Fig. Conforme mostra a Fig. o rugosímetro apalpa a superfície a ser medida.5a ⇒ A1+A2 = A3. Este trecho inicial tem a finalidade de permitir o amortecimento das oscilações mecânicas e elétricas iniciais do sistema de medição e a centragem do perfil de rugosidade. isto é. Ele não é utilizado na avaliação da rugosidade. O trecho final tem a finalidade de permitir o amortecimento das oscilações mecânicas e elétricas finais dos sistema de medição. Percurso de Medição (lm): É a extensão do trecho útil do perfil de rugosidade usado diretamente na avaliação. • Ra é um valor médio. projetado sobre a linha média e não utilizado na avaliação. Em determinadas aplicações específicas pode ser mais útil utilizar outros parâmetros de rugosidade. projetado sobre a linha média. Percurso de Apalpamento (lt): É o percurso total apalpado pelo sistema de medição. não dá indicação direta do estado da superfície. O comprimento de amostragem deve ser o suficiente para avaliar a rugosidade. projetado sobre a linha média. Parâmetros de avaliação da rugosidade Rugosidade Média (Ra): É a média aritmética dos valores absolutos das ordenadas dos afastamentos dos pontos do perfil de rugosidade. dentro do percurso de medição lm. deve conter todos os elementos representativos de rugosidade. ou seja. em relação à linha média. Ambas em μin. é a soma dos percursos inicial. Percurso Final (ln): É a extensão da última parte do trecho apalpado.Percurso Inicial (lv): É a extensão da primeira parte do primeiro trecho. Ra na Inglaterra ⇒ CLA: Center Line Average. podendo às vezes. le = lm/5. 8 . Ra nos EUA ⇒ AA: Aritmetical Average. ou seja. de medição e final. ⇒ lt = lv + lm + ln Comprimento de Amostragem (le): É igual a um quinto do percurso de medição. Rugosidade Média (Rz): É a média aritmética dos 5 valores da rugosidade parcial Zi. 6. dentro do comprimento de amostragem le (Fig. Graficamente. A rugosidade parcial Zi é definida como a soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maiores afastamentos (acima e abaixo da linha média) existentes dentro de um comprimento de amostragem le. Rugosidade máxima (Ry) 9 . este valor representa a altura entre os pontos máximo e mínimo do perfil.8). Assentos de anéis de vedação. Por exemplo: na figura a seguir.Está definido como o maior valor das rugosidades parciais (Zi) que se apresenta no percurso de medição 9 (lm). e que o vale mais fundo encontra-se no retângulo Z3. Representação de rugosidade Simbologia: Norma ABNT . O parâmetro Ry pode ser empregado nos seguintes casos: • • • • • • • Rugosidade total (Rt) Corresponde à distância vertical entre o pico mais alto e o vale mais profundo no comprimento de avaliação (lm). pode-se observar que o pico mais alto está no retângulo Z1. Ambos configuram a profundidade total da rugosidade Rt. Superfícies de vedação.NBR 8404/1984 10 . Na figura abaixo. Parafusos altamente carregados. Superfícies dinamicamente carregadas. Superfícies de deslizamento em que o perfil efetivo é periódico. Tampões em geral. e que corresponde à rugosidade Ry. independentemente dos valores de rugosidade parcial (Zi). o maior valor parcial é o Z3. que está localizado no 3o cut off. 6μm.3μm e mínimo Ra = 1.A Norma ABNT . Símbolos com indicação da característica principal da rugosidade.NBR 8404 fixa os símbolos e indicações complementares para a identificação do estado de superfície em desenhos técnicos. Símbolo com indicações complementares 11 . RA Superfície com rugosidade de valor máximo Ra = 6. Às vezes. 6. a aplicação desta simbologia é adotada como indicação meramente qualitativa. devido às dificuldades em se medir os parâmetros de rugosidade. Recomenda-se todavia a medição da rugosidade e respectiva indicação por um parâmetro específico. A Tab. 12 .4 mostra uma relação aproximada entre a simbologia antiga de triângulos e os parâmetros de rugosidade superficial.A indicação de acabamento superficial em desenhos sob a forma de triângulos está ultrapassada e não deve ser utilizada. porém. Tab. etc.2. aplainamento. Para perfis onde não se consegue ver a periodicidade da ondulação (suerfícies obtidas por retificação. 6. 13 .1 para a escolha do comprimento de amostragem e demais parâmetros.2: Determinação do comprimento de amostragem para perfis aperiódicos baseados no parâmetro Ra. 6.1: Determinação do comprimento de amostragem.).Determinação do Comprimento de amostragem ("Cut-Off"): Para perfis que resultam periódicos (torneamento. de acordo da distância entre sulcos. recomenda-se a utilização da Tab. conformação plástica. etc. Tab. 6.) sugere-se a utilização da Tab 6. A distância entre sulcos é aproximadamente igual ao avanço. Rzou Rmáx. 3. Para indicação da rugosidade superficial nos desenhos. Simbologia e Indicação em Desenhos Técnicos A característica principal da rugosidade média Ra pode ser indicada pelos números de classe de rugosidade correspondente conforme a Tab. paralelamente a si mesmas. que rolam sobre o perfil real da peça.10) são deslocadas. respectivamente. O erro da linha DD em relação à linha BB é considerado como ondulação. 6. 6. A rugosidade é definida como sendo o erro do perfil real da peça em relação à linha DD. em direção perpendicular ao perfil geométrico até tocarem o perfil real da peça. ocupando então as posições BB e DD. As linhas AA e CC assim geradas (Fig. deve-se indicar o símbolo da Fig. 14 .Sistemas de Medição da Rugosidade Superficial pelo Método da Envolvente Este sistema baseia-se em linhas envoltórias descritas pelo centro de dois círculos de raios R e r. 6. deve ser colocada no interior do símbolo.11d). conforme mostra a Fig.4 0.). limpar com jato de areia. deve-se acrescentar uma linha horizontal ao traço maior do símbolo (Fig. Abaixo da linha horizontal.8 0.5 6. Sobre esta linha será indicado o tipo de usinagem ou acabamento (tornear. polir. retificar. etc.2 0.1 0. 6. pode-se indicar a orientação preferencial dos sulcos de usinagem. a menos que haja indicação em contrário. a medida de rugosidade será sempre indicada pelo valor de R a.03 15 . conforme mostram as Fig. 6. A indicação da rugosidade. 6.05 0.11d e Fig. sempre expressa em μm.6 0.11.11b. ⇒ Para indicações complementares. Tab.3 3.3: Característica da rugosidade média Ra Classe da Rugosidade N12 N11 N10 N9 N8 N7 N6 N5 N4 N3 N2 N1 Rugosidade média Ra (μm) 50 25 12. De acordo com a ABNT. 6. 611c.12.6.2 1. 16 . TOLERÂNCIA DIMENSIONAL 17 . se encaixam umas nas outras de diferentes maneiras e você também vai aprender a reconhecer os tipos de ajustes possíveis entre peças de conjuntos mecânicos. A observância dessas normas. Veja um exemplo abaixo: Num conjunto. o sistema de tolerâncias recomendado pela ABNT segue as normas internacionais ISO (International Organization For Standardization ). para mais ou para menos. sejam intercambiáveis. formando conjuntos mecânicos que desempenham funções determinadas. Elas trabalham associadas a outras peças.É muito difícil executar peças com as medidas rigorosamente exatas porque todo processo de fabricação está sujeito a imprecisões. é necessário que peças semelhantes. as peças se ajustam. tanto no planejamento do projeto como na execução da peça. A prática tem demonstrado que as medidas das peças podem variar. As peças. isto é. isto é. O que é tolerância dimensional 18 . nos desenhos técnicos. é essencial para aumentar a produtividade da indústria nacional e para tornar o produto brasileiro competitivo em comparação com seus similares estrangeiros. Entretanto. você deve identificar essa simbologia e também ser capaz de interpretar os gráficos e as tabelas correspondentes. sem que isto prejudique a qualidade. As tolerâncias vêm indicadas. Esses desvios aceitáveis nas medidas das peças caracterizam o que chamamos de tolerância dimensional. No Brasil. Sempre acontecem variações ou desvios das cotas indicadas no desenho. tomadas ao acaso. em geral. dentro de certos limites. não funcionam isoladamente. sem que haja necessidade de reparos e ajustes. por valores e símbolos apropriados. Por isso. possam ser substituídas entre si. os quais são: • • • • Ajuste. procura-se determinar desvios. Então. Qualidade de Trabalho. Para definir a tolerância de uma cota. para mais ou para menos. Afastamento Superior e Afastamento Inferior. estas tem associadas as tolerâncias de acordo com o grau de precisão mínimo requerido. assumindo um valor de tolerância para elas definido pelo usuário. alguns atributos são necessários. Esses desvios são chamados de afastamentos. sem que isso prejudique a qualidade 19 . O atributo tolerância é agregado a cota longitudinal ou diametral com os atributos definidos. deformações do material e falhas do operador. dentro de certos limites. que pode ser indicado ao final da cotagem da peça. É impossível executar as peças com os valores exatos dessas dimensões porque vários fatores interferem no processo de produção. sendo o valor da cota assumido como valor nominal para a tolerância. dentro dos quais a peça possa funcionar corretamente. A prática tem demonstrado que as medidas das peças podem variar. tais como imperfeições dos instrumentos de medição e das máquinas.As cotas indicadas no desenho técnico são chamadas de dimensões nominais. No caso das cotas que não possuem tolerâncias específicas. Automaticamente o sistema atualiza as informações.