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SEM 0560 - Fabricação Mecânica por Usinagem
Professores
Alessandro Roger Rodrigues
Renato Goulart Jasinevicius
AULA 1
ESTADO DE SUPERFÍCIE
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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
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Fresamento a seco com fresa de topo esférica em material endurecido
INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO NA RUGOSIDADE
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RUGOSIDADE X CUSTO X FUNÇÃO
Rolamento
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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
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SUPERFÍCIES
Ideal Real Efetiva
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PERFIS
Ideal Real
Efetiva
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COMPOSIÇÃO DA SUPERFÍCIE
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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)
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CUT-OFF (le = c) x PROCESSO DE FABRICAÇÃO
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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
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PARÂMETROS DE RUGOSIDADE
Amplitude Espaçamento Híbrido
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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.
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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
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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
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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).
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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.
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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
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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
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DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros R (2D): Rp, Rv etc
![Page 21: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/21.jpg)
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc
![Page 22: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/22.jpg)
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc
![Page 23: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/23.jpg)
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros S (3D): Sa, Sq, Sz, St etc
![Page 24: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/24.jpg)
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros estatísticos: Rsk, Ssk, Rku, Sku etc
![Page 25: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/25.jpg)
DEMAIS PARÂMETROS
Parâmetros estatísticos: Rsk, Ssk, Rku, Sku
Ssk < 0
Ssk > 0
Sku > 3
Sku < 3
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ESCOLHA DO COMPRIMENTO DE AMOSTRAGEM
Cut-off recomendados pela Norma ISO 4288 -1996.
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FORMAS DE MEDIR A RUGOSIDADE (COM CONTATO)
Perfis reais no fresamento
Portátil
Mesa
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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
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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
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FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Perfilômetro ótico: princício de funcionamento
![Page 31: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/31.jpg)
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
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FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Sondas de varredura microscópica
Princípio de funcionamento: Microscópio de força atômica (AFM)
![Page 33: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/33.jpg)
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)
![Page 34: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/34.jpg)
FORMAS DE MEDIR RUGOSIDADE (SEM CONTATO)
Sondas de varredura microscópica
Princípio de funcionamento: Microscópio de Tunelamento (STM)
![Page 35: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/35.jpg)
RUGOSIDADE CINEMÁTICA x DINÂMICA
Interação peça-ferramenta no torneamento externo
Rmax = Rt = f² / 8.re
er
f.0312,0R
2
a
![Page 36: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/36.jpg)
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
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SIMBOLOGIA QUALITATIVA
![Page 38: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/38.jpg)
SIMBOLOGIA QUANTITATIVA
![Page 39: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/39.jpg)
EQUIVALÊNCIA ENTRE SIMBOLOGIAS
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INDICAÇÃO EM PROJETO
símbolo básico remoção exigida remoção não permitida
valor único intervalo
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INDICAÇÃO BÁSICA EM PROJETO
![Page 42: ESTADO DE SUPERFÍCIE - edisciplinas.usp.br€¦ · 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](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042315/5f03a5187e708231d40a11f8/html5/thumbnails/42.jpg)
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRIAS
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CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRIAS
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INDICAÇÃO COMPLETO EM PROJETO
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E RUGOSIDADE
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TOLERÂNCIA DIMENSIONAL x RUGOSIDADE
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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
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EXEMPLO DE APLICAÇÃO
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EXEMPLO DE APLICAÇÃO
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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.