Calibração de micrômetro: procedimento, normas e com que frequência calibrar

O que a calibração de um micrômetro verifica

A calibração compara o micrômetro com padrões de referência rastreáveis. Ela registra o erro em cada ponto de ensaio, junto com a incerteza da verificação. Comparar esses erros com um erro máximo admissível (EMA) e registrar aprovado ou reprovado é uma verificação, e a maioria dos certificados de micrômetros traz as duas coisas.

Quatro coisas decidem se um micrômetro externo mede certo. A primeira é o zero, o ponto de referência no início da faixa. A segunda é a planeza de cada face de medição e o paralelismo entre as duas faces. A terceira é o erro da rosca ao longo do curso. A quarta é uma força de medição constante, dada pela catraca ou pelo tambor de fricção. A ISO 3611:2023 define o erro de medição de comprimento E e sua variação V, com ensaios que usam paralelos ópticos, e também trata da força de medição.

Este guia trata de micrômetros externos. A ASME B89.1.13 também abrange micrômetros internos e de profundidade, que exigem montagens próprias.

• Calibração x verificação

As normas: ISO 3611, ASME B89.1.13 e ISO 3650

A ISO 3611:2023, terceira edição, define as características de projeto e metrológicas dos micrômetros para medições externas, com indicação analógica ou digital. Ela substituiu a edição de 2010. As mudanças incluem requisitos para os métodos de ensaio e um sistema de classificação dos valores de EMA. As diretrizes de calibração ficam em um anexo informativo. De acordo com a introdução, as regras de decisão predefinidas da ISO 14253-1 se aplicam às especificações feitas conforme a norma, salvo indicação de outra regra.

A ISO 3611 também fixa pontos de projeto que importam na calibração. Ela recomenda um passo do fuso de 0,5 mm ou 1 mm e um incremento digital de 0,01 mm ou 0,001 mm. Exige um dispositivo no tambor ou no avanço rápido que limite a força de medição, como uma catraca ou uma fricção, e um ajuste de zero ao alcance do usuário.

A ASME B89.1.13-2013, reconfirmada em 2022, é a norma norte-americana para micrômetros externos, internos e de profundidade. Ela estabelece requisitos que fabricantes e compradores podem compartilhar. Exige padrões de comprimento com rastreabilidade metrológica e inclui uma regra de decisão predefinida.

Blocos-padrão conforme a ISO 3650:1998 são a referência usual. Essa norma define desvios-limite para uma classe de calibração K e para as classes 0, 1 e 2. O balanço de incerteza resolvido do NPL para um micrômetro de 0 a 25 mm usa blocos de aço classe 1. Seja qual for a classe, os blocos precisam da própria calibração rastreável.

Os comprimentos são especificados a 20 °C, a temperatura de referência padrão da ISO 1:2022. A ISO 3611 aplica seus valores de EMA a exatamente 20 °C, salvo indicação em contrário. Os valores de ensaio são corrigidos para 20 °C, ou o efeito de não corrigi-los entra na incerteza.

• Rastreabilidade metrológica explicada
• Calibração de blocos-padrão

Equipamentos e condições

Além dos blocos-padrão, a calibração de um micrômetro exige alguns itens especiais e um ambiente estável.

• Um jogo de blocos-padrão próprio para calibração de micrômetros. O NPL Measurement Good Practice Guide No. 40, Callipers and Micrometers, descreve jogos cujas dimensões são escolhidas para testar tanto o erro periódico quanto o erro progressivo da rosca. Micrômetros métricos e em polegadas precisam de jogos separados.
• Um plano óptico para a planeza de cada face e um jogo de paralelos ópticos com espessuras ligeiramente diferentes para o paralelismo.
• Um suporte para micrômetro, para que sua mão não aqueça o arco. Use as placas isolantes do arco, se houver.
• Luvas ou pinças para manusear os blocos.
• Uma sala perto de 20 °C. O NPL recomenda deixar o micrômetro e a peça na sala por pelo menos uma hora para que atinjam a temperatura ambiente.
• Para um micrômetro cuja faixa começa acima de zero, uma haste-padrão de ajuste ou um bloco-padrão com o comprimento inicial.

Zero e força de medição

A ISO 3611 considera o ponto de referência fixo no início da faixa. Em um micrômetro de 0 a 25 mm, isso significa as faces fechadas uma contra a outra. Em tamanhos maiores, significa a haste-padrão de ajuste ou um bloco-padrão com o comprimento inicial.

Verifique o zero do mesmo jeito que o micrômetro será usado. Limpe as faces, por exemplo fechando-as levemente sobre uma folha de papel limpo e puxando a folha. Depois junte as faces com a catraca ou o tambor de fricção e pare assim que ele deslizar. O guia do NPL alerta que girar a catraca depressa dá leituras falsas e sugere repetir a verificação duas ou três vezes. Registre o zero antes do ajuste e só então volte a zerar.

O dispositivo de força é o que torna as leituras repetíveis de um usuário para outro. Verifique se a catraca ou o tambor de fricção gira suavemente e desliza de forma uniforme. Uma catraca que prende muda a força de medição, e a leitura muda junto. O NPL inclui a força de medição entre as verificações diárias.

Planeza e paralelismo das faces de medição

Apoie um plano óptico em cada face de medição, uma de cada vez. As franjas de interferência que você vê mostram a forma da face. Poucas franjas retas indicam uma face plana, enquanto franjas curvas ou muito juntas apontam desgaste ou borda arredondada. Rebarbas costumam ficar perto da borda externa da face.

Para o paralelismo, feche as faces sobre um paralelo óptico com a catraca e observe as franjas nas duas faces. Um jogo de paralelos com espessuras ligeiramente diferentes coloca o fuso em várias posições, e assim aparece uma face que se inclina conforme a rosca gira. O NPL descreve os paralelos ópticos como disponíveis em vários tamanhos justamente por isso.

Faces planas e paralelas importam mais quando uma peça redonda as toca só em um ponto ou ao longo de uma linha, como o NPL destaca para esferas e cilindros. Um bloco-padrão que cobre a face inteira pode esconder um defeito que um eixo pequeno encontraria.

Erro do fuso ao longo da faixa

O ensaio principal lê blocos-padrão em pontos ao longo de todo o curso do fuso. A rosca de um micrômetro métrico padrão tem passo de 0,5 mm, então o tambor dá uma volta a cada 0,5 mm. Se todos os blocos tivessem um número inteiro de milímetros, o tambor pararia sempre no mesmo ângulo. Um erro que se repete a cada volta da rosca nunca apareceria.

Os jogos de calibração evitam isso. Seus comprimentos são escolhidos para que o fuso pare em pontos diferentes ao redor do tambor e também ao longo do curso, o que testa o erro periódico dentro de uma volta e o erro progressivo ao longo da rosca. O exemplo de calibração do NPL para um micrômetro de 0 a 25 mm informa erros em 2,5, 10,3, 12,9, 15, 20,2 e 25 mm, e o exemplo de incerteza usa uma série de dez blocos.

Coloque cada bloco entre as faces com o micrômetro no suporte, feche com a catraca e registre a leitura. O erro é a leitura menos o comprimento certificado do bloco. Leia cada ponto do mesmo jeito que o zero foi ajustado.

• Planilha de leituras antes do ajuste e após o ajuste

Catraca, tambor e estado geral

Antes ou durante a calibração, examine o mecanismo. As verificações de rotina do NPL cobrem estes pontos.

• A catraca ou o tambor de fricção gira suavemente e desliza de forma uniforme.
• O tambor gira livremente em todo o curso, sem prender e sem folga.
• Travar o fuso não altera a leitura. O NPL dá um número: no máximo 2 µm.
• As graduações estão nítidas. No zero, a borda do tambor se alinha com uma graduação da bainha sem escondê-la.
• As faces estão livres de riscos e rebarbas, e o arco não mostra sinal de empeno.
• Um mostrador digital mantém uma leitura estável, e a bateria está em bom estado.

Verificações diárias e antes do uso

Entre calibrações, uma verificação curta antes do uso detecta danos cedo. A inspeção diária do NPL cobre o zero, a força de medição e o ajuste do fuso, com uma verificação mais completa depois de uma queda.

Quem está começando pode praticar a leitura da bainha e do tambor com a prática de leitura do micrômetro, que desenha um micrômetro numa posição aleatória e confere a leitura.

• Limpe as faces e verifique o zero com a catraca, duas ou três vezes.
• Gire a catraca ou o tambor de fricção e sinta se desliza de forma suave e uniforme.
• Percorra todo o curso do fuso. Ele deve se mover suavemente, sem folga.
• Meça um padrão de verificação, como um bloco-padrão perto do meio da faixa, e compare a leitura com a dimensão dele.
• Depois de uma queda ou pancada, verifique o zero, a força de medição, o ajuste, o batimento do tambor, o paralelismo das faces e o erro de indicação antes de usar o micrômetro de novo.

• Modelo de registro de calibração
• Prática de leitura do micrômetro
• Prática de leitura do paquímetro

Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Registre o zero, as verificações das faces e o erro em cada bloco antes de qualquer ajuste. Essas são as leituras antes do ajuste. Zerar de novo também é um ajuste, então anote primeiro o zero antes do ajuste. Depois de qualquer ajuste ou reparo, repita as verificações e registre as leituras após o ajuste.

Quando um erro antes do ajuste está fora do limite, o requisito 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que você determine se resultados anteriores foram afetados adversamente e que aja quando necessário. O tamanho e o sinal do erro dizem quais peças estão em risco. Um micrômetro que lê a mais pode aprovar peças abaixo da medida e rejeitar peças boas perto do limite superior. Um que lê a menos pode aprovar peças acima da medida e rejeitar peças boas perto do limite inferior. Localize as peças e os lotes que ele mediu desde a última calibração boa, avalie o risco e registre a conclusão.

• Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Com que frequência calibrar um micrômetro

Nenhuma norma define um único intervalo. A ISO 9001 pede calibração ou verificação em intervalos especificados, ou antes do uso. O ILAC-G24 e a OIML D 10 (edição de 2022) dizem que não existe uma melhor prática universal e listam os fatores a ponderar, entre eles desgaste e deriva, quanto e com que intensidade o equipamento é usado, o ambiente, as verificações intermediárias e o histórico de calibração.

O guia do NPL vincula o intervalo de inspeção periódica dos micrômetros ao uso e ao histórico de calibração, avaliados contra critérios de inspeção que você define. Na prática, o que pesa é o desgaste das faces e da rosca, as quedas e o fluido de corte ou a sujeira na rosca, junto com os resultados antes do ajuste em cada calibração.

Comece com um intervalo documentado e ajuste-o com seus próprios dados. O ILAC-G24 recomenda calibrar equipamentos novos com mais frequência no início. Longas séries de resultados antes do ajuste bem dentro do limite sustentam um intervalo maior. Uma reprovação, ou uma deriva em direção ao limite, sustenta um menor.

• Como definir intervalos de calibração
• Calculadora de intervalo de calibração
• Calculadora de intervalo pela taxa de deriva

TUR, a regra 10:1 e a resolução

Duas regras práticas costumam aparecer. A regra 10:1, às vezes chamada de regra dos dez, diz que a resolução de um instrumento deve dividir a tolerância que ele verifica em pelo menos dez partes. Já a razão de incerteza de teste (TUR) olha para a calibração. Ela compara o limite verificado com a incerteza expandida da verificação. Para um limite simétrico de ±T e uma incerteza expandida U com probabilidade de abrangência de cerca de 95 %, TUR = T / U.

A ANSI/NCSL Z540.3 aceita um TUR de pelo menos 4:1 quando não é viável estimar a probabilidade de falsa aceitação. A ASME B89.1.13 adotou como regra de decisão predefinida a aceitação simples com razão de 4:1, seguindo a ASME B89.7.3.1. A introdução da ISO 3611 diz que se aplicam as regras predefinidas da ISO 14253-1, salvo indicação de outra regra. Pergunte ao seu laboratório qual regra as declarações de aprovado ou reprovado dele seguem.

Quando você mede peças, a resolução do micrômetro acrescenta incerteza, porque a leitura é arredondada para o último incremento. O GUM (JCGM 100:2008, F.2.2.1) dá como incerteza-padrão o incremento dividido por √12, cerca de 0,29 vez o incremento. Para um micrômetro digital com resolução de 0,001 mm, isso dá cerca de 0,29 µm.

Os laboratórios divergem sobre se ela entra na própria calibração. O balanço resolvido do NPL para micrômetro inclui a resolução do micrômetro. A ASME B89.1.13-2013 trata uma verificação contra o EMA como um ensaio de desempenho e deixa a resolução do próprio micrômetro fora da incerteza do ensaio, enquanto a resolução da referência continua contando. As demais linhas do balanço do NPL são a calibração e o desvio em relação ao nominal dos blocos-padrão, a repetibilidade e a diferença de temperatura entre blocos e micrômetro.

• Calculadora de TUR e TAR
• Calculadora de incerteza da resolução
• Um balanço de incerteza resolvido para um micrômetro
• Calculadora de Gage R&R
• Gage R&R e MSA explicados

O que o certificado e o registro devem mostrar

Seja o trabalho feito internamente ou por um laboratório, o registro de cada calibração deve permitir que outra pessoa o confira depois.

• A identificação, o tipo, a faixa e a resolução do micrômetro.
• Os padrões de referência usados, incluindo os blocos-padrão, o plano óptico e os paralelos ópticos, com os números dos certificados e as datas de vencimento.
• A temperatura durante a calibração.
• O zero, os resultados de planeza e paralelismo e o erro em cada bloco, antes do ajuste e após o ajuste.
• A incerteza da calibração e a regra de decisão por trás de cada declaração de aprovado ou reprovado.
• A data, a pessoa ou o laboratório e a data da próxima calibração.

• Requisitos do certificado de calibração
• Modelo de certificado de calibração
• Calibração interna ou terceirizada

Onde o Axiospec se encaixa

O Axiospec é um software de gestão de calibração. Para cada micrômetro, ele registra as calibrações, as leituras antes do ajuste e após o ajuste, os padrões de referência usados, os certificados e as datas de vencimento. Ele não calibra o micrômetro nem decide se ele passa. Isso continua com você ou com o seu laboratório.

• Software de gestão de instrumentos de medição