KELIBRON Tolerâncias e decisão
Paquímetro ou micrômetro? Escolhendo o instrumento
Escolha um instrumento cujo erro seja cerca de um décimo da faixa de tolerância (a regra de 10:1, prática comum de oficina; onde isso é impraticável, aceita-se comumente 4:1 e algumas oficinas 3:1). Um paquímetro com erro máximo permitido de ±0,02 mm serve para tolerâncias de cerca de 0,2 mm para cima; tolerâncias mais exigentes pedem um micrômetro ou um calibre dedicado. O erro do instrumento vem da especificação ou do certificado de calibração.
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A regra de 10:1
Faixa de tolerância = limite máximo − limite mínimo. Se o erro do instrumento é uma parte grande dessa faixa, peças boas são reprovadas e peças ruins aprovadas perto dos limites. Exemplo: Ø20 0/−0,05 tem faixa de 0,05 mm; a regra de 10:1 pede cerca de 0,005 mm, ou seja, um micrômetro e não um paquímetro.
A regra de 10:1 é uma convenção de trabalho, não uma cláusula da ISO 14253-1 nem do GUM. A JCGM 106 (7.6.4) a lista junto a outras regras de razão, como a razão de incerteza de teste (TUR) de 4:1 e a razão de exatidão de teste (TAR), e alerta que tais regras às vezes são definidas de forma ambígua ou incompleta. Em contraste, seu índice de capacidade de medição Cm = T / (4u) é definido com exatidão, onde T é a faixa de tolerância e u a incerteza-padrão da medição; por exemplo, Cm ≥ 4 significa u ≤ T / 16.
| Faixa de tolerância | Instrumento adequado |
|---|---|
| ≥ 0,2 mm | Paquímetro vernier, com relógio ou digital (com erro máximo permitido de cerca de ±0,02 mm; um paquímetro de ±0,05 mm dá só 4:1 em 0,2 mm) |
| 0,05–0,2 mm | Micrômetro (o paquímetro só para conferências grosseiras) |
| < 0,05 mm | Micrômetro, relógio comparador, relógio comparador de furos |
| Produção em série | Calibres limite passa/não passa de pino e anel, snap gauges |
Como os calibres limite de pino, anel e de contato julgam um tamanho sem dar leitura, veja o guia em inglês “limit gauges”.
Dos exercícios do laboratório abaixo, o paquímetro vernier num disco de alumínio Ø60 ±0,10 tem faixa de 0,20 mm, dentro da linha do paquímetro da tabela acima. O paquímetro digital num pino Ø12 ±0,03 tem faixa de 0,06 mm, então numa inspeção real usaria-se um micrômetro; no laboratório o paquímetro está ali para treinar a técnica e a rotina de aprovado/reprovado.
Paquímetro e micrômetro comparados
| Item | Paquímetro | Micrômetro externo |
|---|---|---|
| Resolução | 0,01–0,02 mm | 0,01 mm (0,001 mm digital) |
| Erro máximo permitido | Pela especificação ou certificado de calibração; p. ex., ±0,02 mm no exemplo resolvido do Guia de boas práticas de medição n.º 40 do NPL (2014), ±0,05 mm na tabela JIS que ele cita para um paquímetro de 150 mm com graduação de 0,02 mm | Pela especificação ou certificado de calibração |
| Alcance | Um instrumento 0–150/200/300 mm | 25 mm por instrumento |
| Mede | Externo, interno, profundidade, degrau | Externo (existem micrômetros internos e de profundidade) |
| Princípio de Abbe | Não atendido | Atendido quando a peça fica sobre o eixo do fuso (a rosca do fuso em linha com o comprimento medido) |
Resolução é o menor passo que o instrumento mostra; a exatidão se expressa pelo erro máximo permitido ou pela incerteza de medição. Não são a mesma coisa: no exemplo JIS acima, a um paquímetro de 150 mm com graduação de 0,02 mm é permitido um erro de até ±0,05 mm. A resolução também limita o que uma leitura pode decidir: quando a faixa de tolerância é menor que duas divisões do instrumento, o laboratório KELIBRON não dá veredito e diz que a resolução do instrumento é grosseira demais para julgar aquela tolerância.
Lendo um micrômetro
Na escala fixa: milímetros inteiros e meios (0,5 mm por volta do cônico). No cônico: 50 divisões de 0,01 mm. Leitura = escala fixa + divisão do cônico × 0,01 mm. A necessidade de estimar mais um dígito depende do curso: o NCERT trata a menor divisão, 0,01 mm, como o menor comprimento que o instrumento mede, enquanto alguns roteiros de laboratório de física da China pedem um dígito estimado, até 0,001 mm; siga o seu roteiro (veja como ler um micrômetro no guia em inglês “screw gauge”). Exemplo: 6,5 mm + 20 divisões → 6,70 mm; com dígito estimado, 20,3 divisões → 6,703 mm. Use a catraca para força constante. Para experimentar, pratique a leitura do micrômetro online no laboratório KELIBRON.
Referências
- ISO 14253-1:2017 — GPS — Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment — Part 1: Decision rules for verifying conformity or nonconformity with specifications · ISO
- ISO 13385-1:2019 — Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment — Part 1: Design and metrological characteristics of callipers · ISO
- JCGM 100:2008 — Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) · JCGM / BIPM
- JCGM 106:2012 — Evaluation of measurement data — The role of measurement uncertainty in conformity assessment · JCGM / BIPM
- D. Flack, Callipers and Micrometers, NPL Measurement Good Practice Guide No. 40, Issue 2, 2014 (first issued 2001) · National Physical Laboratory
- JCGM 200:2012 — International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM, 3rd edition) · JCGM / BIPM
- NCERT, Laboratory Manual Physics Class XI, Experiment 2: Use of screw gauge (pitch, least count, zero error, backlash error) · NCERT
- 南昌大学物理实验中心，《密度的测量》实验讲义（游标卡尺读数；螺旋测微器读数与零点误差修正） · 南昌大学
Como os guias são conferidos contra estas fontes: About KELIBRON (em inglês).
Veja como se faz
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Reproduzida no laboratório a partir dos comandos do próprio simulador; a leitura e, quando houver, o veredito vêm do modelo de medição.
Pratique no laboratório
Perguntas
Por que um micrômetro é mais exato que um paquímetro?
O eixo da rosca do seu fuso fica em linha com o comprimento medido (princípio de Abbe), seu parafuso tem passo fino e a catraca mantém a força constante. Um paquímetro mede fora do eixo da sua escala, então pequenas inclinações das hastes viram erros de comprimento.
O que é a regra de 10:1 na medição?
O instrumento de medição deve ser cerca de dez vezes mais exato que a tolerância que verifica. É uma convenção de oficina, não uma cláusula de norma; onde isso é impraticável, 4:1 é comum (muitas vezes enunciada como razão de incerteza de teste, TUR, uma base diferente da razão de exatidão da regra de 10:1) e algumas oficinas aceitam 3:1, considerando a incerteza de medição perto dos limites. A JCGM 106 observa que tais regras de razão às vezes são definidas de forma ambígua.
Experimente você mesmo
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