COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Nº 175224

Laboratório de Metrologia Mecânica do IPT: serviços tecnológicos das áreas dimensional, força, torque, dureza e impacto. Douglas Mamoru Yamanaka Carlos Alberto Fabricio Junior

Palestra apresentada na Jornada da Engenharia, Mogi das Cruzes, 2018.

A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________

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Laboratório de Metrologia Mecânica do IPT

Serviços tecnológicos das áreas

Dimensional, Força, Torque, Dureza e Impacto

Jornada da Engenharia 2018

Douglas Mamoru Yamanaka

Carlos Alberto Fabricio Junior

Sumário

• Contextualização

• IPT

• Centro de Metrologia Mecânica, Elétrica e de Fluidos

• Laboratório de Metrologia Mecânica (LMM)

• Infraestrutura do LMM

• Dimensional

• Força, torque, dureza e impacto

• Temperatura e umidade

• Pressão

• Massa

Laboratório de Metrologia Mecânica

Laboratório de Metrologia Mecânica / CTMetro / IPT

O Laboratório de Metrologia Mecânica integra as competências do IPT em metrologia, oferecendo serviços tecnológicos e projetos de P&D&I, que abrangem desde serviços de calibração de instrumentos, padrões e equipamentos, como também a solução de problemas metrológicos complexos.

Possui acreditação nas áreas de força, impacto, torque, dureza, temperatura, umidade, dimensional, pressão e massa.

Metrologia Dimensional Exemplos de Soluções Tecnológicas em Metrologia

• Calibração de grandezas dimensionais • calibrações de referência para laboratórios de metrologia

• calibrações especiais / alto valor agregado para indústrias

• Medição de peças complexas • medição de lote piloto de peças (PPAP)

• medição de características GD&T / GPS

• comparação de dados contra o modelo nominal CAD

• engenharia reversa de peças e ferramental

• medição de contorno (perfil) e rugosidade

• medição de superfícies de forma livre

• medição de elementos roscados

• Projetos de cooperação com institutos, fabricantes e indústrias.

Máquina de medição de forma

Talyrond 565

Diâmetro: 400 mm

Altura: 500 mm

Peso: 75 kg

Máquina de medição de forma

Parâmetros de avaliação

1) Circularidade

2) Retitude

3) Paralelismo

4) Perpendicularidade

5) Planeza

6) Cilindricidade

Máquina de medição de forma

Anel padrão / Esfera padrão /

Padrão de circularidade

Parâmetro avaliado: Circularidade

Máquina de medição de forma

Cilindro Padrão

Parâmetro avaliado: Retitude

Máquina de medição de forma

Cilindro Padrão

Parâmetro avaliado: Paralelismo

Máquina de medição de forma

Esquadro Cilíndrico

Parâmetro avaliado: Perpendicularidade

Máquina de medição de forma

Plano Óptico

Parâmetro avaliado: Planeza

Máquina de medição de forma

Cilindro Padrão

Parâmetro avaliado: Cilindricidade

Máquina de medição de forma

Estudo de caso

Cilindro de laminação: Análise do desgaste pela caracterização metrológica

Máquina de medição de forma

Máquina de medição de forma

Estudo de caso

Cilindro de laminação

CMM Manual e CMM Óptica CNC Características Técnicas

Características metrológicas:

Volume de medição (200 x 150 x 150) mm / Resolução 1 µm

Erro máximo em E2 = (2,0+L/250) µm

Gama de aplicação:

Medição de dimensões e geometrias no plano (2D) em peças prismáticas de materiais delicados, danificados pelo contato físico com um apalpador.

Características metrológicas:

Volume de medição (500 x 700 x 400) mm / Resolução 0,5 µm

Erro máximo admissível MPEE = (4,0+L/200) µm

Cabeçote de medição indexado, apalpador comutador

Gama de aplicação:

Medição de dimensões e geometrias no volume (3D) em peças prismáticas de materiais rígidos.

Micro-Vu Vertex 220

Mitutoyo Crysta M574 BR

CMM Óptica CNC Aplicação

Calibração de peneira

Detalhe do posicionamento na mesa de medição

Software de medição

CMM Multissensor para Macrogeometrias Características Técnicas

Werth VideoChek IP

Capacidade multissensor de medição:

WLP sensor laser para varredura de superfícies

WCP sensor para medição de contornos e rugosidade

SP25 apalpador passivo para medição ponto a ponto e contínua

IP sensor baseado em microscopia de luz branca

Volume de medição (400 x 200 x 200) mm

Resolução 0,1 µm

Erro máximo admissível:

E1 = (1,4+L/300) µm

Gama de aplicação:

Avaliação dimensional e geométrica de peças prismáticas, medição e avaliação de formas livres, digitalização de superfícies, algoritmos de ajuste contra o CAD, medição e avaliação de engrenagens, medição e avaliação de contornos e rugosidade.

CMM Multissensor para Macrogeometrias

Avaliação de desgaste de matrizes de prensagem

- Escaneamento da superfície das matrizes em diferentes momentos do ciclo de vida, utilizando

pontas de prova.

perfil 1º ciclo Perfis coletados

amostra escaneamento

perfil 2º ciclo

CMM Multissensor para Macrogeometrias Características Técnicas

Capacidade multissensor de medição:

SP25 apalpador passivo para medição ponto a ponto e contínua

LLP sensor de medição por laser

PH10 cabeçote de indexação para SP25 e LLP

Volume de medição (800 x 1500 x 700) mm

Resolução 0,1 µm

Erro máximo admissível:

E1 = (2,5+L/500) µm

Gama de aplicação:

Avaliação dimensional e geométrica de peças prismáticas, medição e avaliação de formas livres, digitalização de superfícies, algoritmos de ajuste contra o CAD.

Werth ScopeCheck MB

CMM Multissensor para Macrogeometrias Sensor óptico

CMM Multissensor para Macrogeometrias Sensor laser 3D

CMM de Alta Exatidão para Microgeometrias Características Técnicas

Capacidade multissensor de medição:

WFP 3D apalpador de fibra óptica (Ø ≈ 20 µm, vide figura)

SP25 apalpador analógico de medição

IP sistema de processamento de imagem

Volume de medição (400 x 400 x 250) mm

Resolução 0,001 µm

Erro máximo admissível:

MPEE = (0,25+L/600) µm

Gama de aplicação:

Avaliação dimensional e geométrica de peças prismáticas, medição e avaliação de formas livres, digitalização de superfícies, algoritmos de ajuste contra o CAD, medição e avaliação de perfis em micro(roscas), medição e avaliação de (micro)engrenagens, medição e avaliação de rugosidade, caracterização da geometria de ferramentas de corte.

Werth VideoChek UA

Metrotomografia Características Técnicas

Capacidade multissensor de medição:

WFP 2D apalpador de fibra óptica (Ø ≈ 20 µm)

SP25(+PH10) apalpador analógico de medição

Tomografia

Volume de medição (300 x 300 x 300) mm

Melhor resolução para tomografias 5 µm

Erro máximo admissível:

MPEE = (4,5+L/75) µm

Gama de aplicação:

Inspeção de estrutura interna, detecção de poros e trincas, avaliação de distribuição de densidade, avaliação de montagem, avaliação dimensional, digitalização de superfícies, algoritmos de ajuste contra o CAD, medição e avaliação interna e externa.

Werth TomoScope HV

Metrotomografia

- Princípio de funcionamento de uma máquina TCRX

Metrotomografia Fluxo de Medição e Avaliação

2. Amostra posicionada no sistema 1. Modelo CAD 3. Imagem 2D do CT

4. Nuvem de pontos 3D 5. Comparação contra CAD 6. Avaliação GD&T

Metrotomografia

Nuvem de pontos do escaneamento de uma caneta, configurado para

exibir a parte externa

A mesma nuvem, cortada por um plano

Metrotomografia

Metrotomografia

Marcapasso

Sistema Laser Interferométrico Características Técnicas

Características metrológicas:

Faixa de medição de 80 m

Erro máximo em medições lineares ≤ 0,5 µm/m

Resolução ≥ 1 nm

Gama de aplicação:

Calibração de escalas lineares de medição de máquinas de medição por coordenadas e de máquinas operatrizes.

Sistema de Medição Laser

Renishaw XL-80

Sistema Laser Interferométrico Caracterização de superfícies

Desempeno de granito Gráfico da superfície

Metrologia de Força, Torque, Dureza e Impacto Exemplos de Soluções Tecnológicas em Metrologia

• Rastreabilidade das grandezas • calibrações de referência para laboratórios de metrologia

• calibrações especiais / alto valor agregado para indústrias

• Calibração de equipamentos • Escalas de medição: escalas de máquina universal de ensaios, máquinas de ensaio

de comprimidos, máquinas de ensaio charpy.

• Instrumentos de medição de força: célula de carga, dinamômetro, macaco hidráulico.

• Instrumentos de medição de torque: Torquímetro, transdutor e flange de torque.

• Escalas de medição: escalas de máquina de dureza Rockwell, Brinell, Vickers, Shore.

• Padrões de dureza: bloco padrão de dureza Rockwell, Brinell, Vickers.

• Penetradores de dureza: penetrador de dureza Rockwell, Brinell, Vickers.

Máquina de Peso Morto

Princípio de Funcionamento

Através da Segunda Lei de Newton

𝐹 = 𝑚 × 𝑎 Onde:

𝐹 =Força (N)

𝑚 =massa (kg)

𝑎 =aceleração da gravidade (m/s²)

Células de Carga

Aplicação:

• Medição de forças nos sentidos

de tração e/ou compressão;

• Pesagem

Células de Carga

Dinamômetro

Macaco Hidráulico

Torquímetro

Princípio de Funcionamento

𝑇 = 𝐹 × 𝑑

Onde:

𝑇 =Torque (N.m)

𝐹 =Força (N)

𝑑 =distância (m)

Torquímetro

Transdutor de torque

Transdutor de torque

Máquinas de Ensaio

Máquina de Ensaio de Comprimidos

Máquinas de Ensaio de Dureza

Ensaio Rockwell Ensaio Vickers Ensaio Brinell

Máquina de Ensaio de Impacto por Pêndulo Charpy

Penetradores de dureza

Blocos Padrão de Dureza

Obrigado pela atenção!

Carlos Alberto Fabricio Junior (carlosjr@ipt.br)

Douglas Mamoru Yamanaka (douglasy@ipt.br)

Laboratório de Metrologia Mecânica

Obrigado!