Conformidade e auditorias
Tolerância para ajuste prensado, ajuste incerto e ajuste com folga
A maioria das pessoas chega a este assunto com uma designação na mão e querendo um número. H7. g6. Prensagem leve. O número é a última coisa que você deveria procurar, e não vai encontrar nenhum nesta página. O que vai encontrar é o raciocínio que o produz, que é a parte que nenhuma tabela dá. Este guia parte do que a junta precisa fazer, passa pelo mecanismo que faz cada tipo de ajuste funcionar e chega à pergunta que quase ninguém aborda: como provar que uma peça realmente atendeu ao ajuste depois que você o especificou.
Comece pela função, não por uma tabela
Duas regras de leitura tornam o resto desta página utilizável. A letra de uma classe de tolerância define onde o campo de tolerância fica em relação à dimensão nominal. O número, o grau IT, define a largura desse campo. Para a maioria das classes, são escolhas separadas, e é essa separação que torna o sistema compacto. Ela não é universal. Algumas classes são definidas em função do próprio grau, e várias letras têm uma correção que também depende do grau. Essas posições precisam ser lidas na tabela, e não deduzidas.
Letras maiúsculas indicam elementos internos, que a norma chama de furos. Letras minúsculas indicam elementos externos, que ela chama de eixos. Um ajuste é sempre um par e se escreve com o furo primeiro, como em H7/g6. A caixa da letra não é enfeite. Ela diz qual membro do par você está olhando, e a mesma letra em maiúscula e em minúscula não descreve o mesmo campo. O que a caixa não diz é de que lado da dimensão nominal o campo fica. Isso vem da letra e, para várias letras, também muda com o grau.
Quase todo o resto decorre de dois fatos. Um furo H nunca é menor que a dimensão nominal. Um eixo h nunca é maior que ela. Guarde esses dois e você consegue raciocinar sobre muitos ajustes sem ler um único valor.
O que a norma não faz é dizer se a junta funciona. Ela não tem opinião sobre a sua carga, a sua temperatura, o seu lubrificante, o seu método de montagem ou a frequência com que a peça precisa ser desmontada. Escolher o ajuste é engenharia. A designação é só a forma de escrever a resposta.
Escolhendo um ajuste, passo a passo
Siga esta lista em ordem. As primeiras perguntas eliminam a maior parte do espaço de busca, e a última é o único lugar em que aparece uma letra.
- Pergunte para que serve a junta. Há quatro respostas. Ela permite movimento relativo. Ela posiciona as peças enquanto outra coisa suporta a carga. Ela transmite carga por atrito, através do próprio ajuste. Ou ela fixa um componente de precisão comprado pronto.
- Se ela fixa um componente comprado, pare e abra o catálogo desse componente. Rolamentos, vedações, buchas e patins de guias lineares trazem as próprias recomendações de ajuste, e elas prevalecem sobre o sistema geral.
- Se ela se move, dimensione a folga a partir do filme de lubrificante, da dilatação térmica diferencial, do erro de forma das duas peças, da contaminação que você espera e de qualquer desgaste que esteja disposto a tolerar. A folga é uma dimensão projetada, não uma sobra.
- Se ela só posiciona, decida o que de fato suporta a carga. Uma chaveta, um eixo estriado, parafusos ou um flange significam que o ajuste só precisa manter a concentricidade. Isso é território de ajuste incerto, ou no máximo de uma interferência leve.
- Se o ajuste é o único caminho da carga, dimensione a pressão de contato e verifique a tensão circunferencial no membro externo. Você está fazendo um cálculo de tensões, não escolhendo uma letra em uma lista.
- Pergunte como e onde ela é desmontada. Nunca, em uma fábrica com prensa, ou em campo às duas da manhã com o que houver na van. São três ajustes diferentes.
- Verifique os efeitos transversais antes de se comprometer. Temperatura de operação, rotação, materiais diferentes, galvanização e revestimentos podem, cada um, desfazer uma designação correta.
- Só agora escolha as classes. Especifique o furo um grau IT mais grosseiro que o eixo, a menos que tenha um motivo para não fazer isso, porque um furo é mais difícil de manter na medida do que um eixo com o mesmo esforço de fabricação.
Se precisa se mover: o que define a folga
A folga é uma dimensão funcional e deve ser definida de forma deliberada. Some o filme de lubrificante de que você precisa, a dilatação diferencial entre as duas peças na temperatura de operação, o erro de forma permitido em cada peça, a sujeira com que você espera conviver e o desgaste que vai aceitar antes de a junta virar sucata. Essa soma é a sua folga mínima. A classe é escolhida para cobri-la, e não o contrário.
Alguns casos entregam a resposta pela própria física. Um mancal hidrodinâmico trabalha sobre um filme cuja espessura, perda de potência e estabilidade saem todas da folga. Folga demais e o filme colapsa em baixa rotação. Folga de menos e vem o aquecimento e depois o travamento. Isso é um cálculo de mancal, e ele dá uma folga-alvo para a qual você depois encontra uma classe.
O vazamento por uma fresta anular é extremamente sensível à fresta. A folga de um carretel de válvula ou de um êmbolo é definida pelo vazamento permitido, e pequenas mudanças na fresta causam grandes mudanças na vazão. Qualquer coisa que trabalhe quente, suja ou sem lubrificação pede mais folga do que a mesma junta trabalhando limpa e fria.
Se só precisa posicionar: ajustes incertos e o que eles não prometem
Um ajuste incerto, também chamado de ajuste de transição, é aquele em que os campos de tolerância do furo e do eixo se sobrepõem. Um determinado par pode sair com uma pequena folga ou uma pequena interferência, dependendo de onde cada peça caiu dentro do próprio campo. Essa é a definição, e ela traz uma consequência que a maioria das explicações pula.
Um ajuste incerto não tem uma resposta. Ele tem uma distribuição. E essa distribuição não é uma divisão igual entre os dois resultados, que é a suposição que as pessoas fazem sem dizer. Onde ela cai é definido por onde os seus dois processos realmente trabalham dentro dos seus campos, e processos não ficam no meio. Um alargador produz furos que se deslocam pelo campo à medida que a ferramenta se desgasta. Os operadores costumam puxar os eixos para o lado alto e os furos para o lado baixo, porque um eixo acima da medida ou um furo abaixo da medida ainda podem ser retrabalhados, enquanto o contrário é sucata. Em um par no sistema furo-base, essas duas tendências empurram para o mesmo lado, rumo à interferência.
Por isso, o planejamento da montagem precisa funcionar para os dois resultados. Se o processo não aguenta um par folgado, ou se a função depende de aperto, um ajuste incerto é a escolha errada, por melhor que pareça a média. Use-o quando quiser um posicionamento concêntrico preciso, com pouquíssima folga radial, e quando outra coisa estiver suportando a carga.
Se o ajuste é o caminho da carga: interferência, e por que mais não é mais seguro
Um ajuste com interferência se mantém por atrito. A interferência estica o cubo e comprime o eixo, essa recuperação elástica gera pressão de contato na interface, e a força de retenção é essa pressão multiplicada pela área de contato e pelo coeficiente de atrito. Todo o resto decorre dessa frase.
Vale a pena guardar dois fatos de escala, e eles vêm do mesmo lugar. A força de atrito é a pressão de contato vezes a área de contato vezes o coeficiente de atrito, e a área de contato cresce tanto com o diâmetro quanto com o comprimento de contato. Portanto, a capacidade de retenção axial cresce com os dois. A capacidade de torque cresce com o mesmo produto e ganha mais um fator de diâmetro, porque essa força de atrito atua em um raio. Com a mesma pressão de contato, dobrar o diâmetro mais ou menos dobra a capacidade axial e mais ou menos quadruplica a capacidade de torque.
Agora, o motivo de mais interferência não ser mais seguro. A pressão de contato que agarra o eixo também coloca o furo do cubo em tração, e, para um cubo com superfície externa livre, a tensão circunferencial de tração no furo é maior que a pressão de contato que a produziu, qualquer que seja a espessura da parede. Aumente a interferência e você eleva uma tensão que já é a maior da peça. Cubos de parede fina são onde isso pesa mais, porque a pressão de contato é muito sensível à relação de parede quando a parede é fina, e pouco sensível quando é grossa. Um cubo fino dá pouco aperto para muita tensão.
O acabamento superficial tira, sem alarde, parte da sua interferência. A prensagem achata as rugosidades das duas superfícies, então a interferência efetiva depois da montagem é menor que a interferência medida antes. A perda depende do acabamento das duas peças e não varia com o diâmetro, o que significa que um ajuste com interferência pequena é proporcionalmente muito mais sensível ao acabamento superficial do que um com interferência grande. Uma montagem por contração ou por expansão térmica evita o problema, porque as superfícies não deslizam uma contra a outra sob pressão durante a montagem, e assim ela dá mais capacidade de retenção do que uma prensagem a frio com a mesma interferência nominal.
Mais duas coisas que pegam as pessoas de surpresa. Prensar uma bucha de parede fina em um alojamento fecha o furo dela. No limite da parede fina, a parede se desloca para dentro como um todo, em vez de se comprimir, então o diâmetro do furo fecha quase exatamente a interferência diametral inteira. Usinar esse furo na medida final antes da prensagem é, portanto, um erro, e a resposta habitual é fazer o acabamento depois da montagem. E duas montagens que atendem à mesma designação podem exigir forças de prensagem muito diferentes, porque um par pode estar nas extremidades opostas dos campos em relação ao outro. Um limite de força de prensagem definido a partir de uma amostra não é um controle de processo.
Se fixa um rolamento: quem decide é o catálogo, não o sistema de ajustes
Vá ao catálogo do fabricante do rolamento para aquele código de peça e use o que ele diz. Não é deferência gratuita. Os furos e diâmetros externos de rolamentos são tolerados pela norma de rolamentos, a ISO 492 para rolamentos radiais, e não pelo sistema geral de ajustes, e ambos ficam deslocados para baixo da dimensão nominal. Então uma classe de eixo que dá um ajuste incerto leve contra um furo comum dá interferência real contra o furo de um rolamento. Raciocinar pelo sistema geral aqui dá um ajuste mais apertado do que você pretendia.
Vale conhecer a lógica de decisão por baixo do catálogo, porque as tabelas a deixam implícita. A pergunta que manda é qual anel suporta a carga rotativa. Um anel suporta carga rotativa quando a direção da carga aplicada percorre a circunferência desse anel. Isso não é o mesmo que o próprio anel girar, e confundir as duas coisas é a origem da maioria dos erros. O anel que suporta a carga rotativa é o que precisa da interferência.
Vamos aos casos. Em um eixo que gira sob uma carga fixa no espaço, que é o caso comum de redutor ou motor, o anel interno suporta a carga rotativa e recebe a interferência. Em um eixo parado dentro de uma caixa que gira, como o cubo de uma roda, é o anel externo que a suporta. E em um rotor desbalanceado, em que o desbalanceamento domina a carga e a direção dela gira com o eixo, a resposta se inverte em relação ao caso comum, e o anel externo passa a suportar a carga rotativa. Rotores reais também têm cargas fixas no espaço, então verifique qual delas de fato manda antes de inverter qualquer coisa.
Erre e o anel desliza no assento, o chamado creep. Sob carga rotativa, o anel se deforma no ponto carregado, esse ponto percorre o assento, e o anel rola muito lentamente em relação ao assento. O sintoma é fretting, detritos de óxido marrom-avermelhado em volta do assento e um desgaste progressivo que deixa o assento acima da medida e piora o problema. Nenhum aperto axial resolve o creep.
A outra metade da decisão sobre o rolamento é que montar um anel com interferência o comprime, o que reduz a folga interna radial do rolamento. A escolha do ajuste e a classe de folga interna precisam ser decididas juntas. Um ajuste escolhido sem considerar a classe de folga pode pré-carregar o rolamento contra si mesmo, o que eleva a temperatura de operação e encurta a vida útil. Esta é a forma mais concreta do erro de achar que mais é mais seguro.
Se posiciona um dispositivo: pinos de posicionamento são outro problema
Os ajustes de pinos de posicionamento são tratados como problema de assento de rolamento em quase todo lugar, e não são. Um assento de rolamento transmite carga e nunca é desmontado. Um pino de posicionamento dá uma localização repetível e normalmente precisa ser desmontado. Essa diferença determina tudo.
A convenção é interferência em uma peça e um ajuste de posicionamento na outra, para que o conjunto possa ser separado e recolocado exatamente onde estava. Prense os dois lados e você não consegue desmontar sem danos, e ainda obriga as posições dos dois furos a coincidirem perfeitamente ou a brigarem entre si.
Dois pinos redondos em dois furos redondos superrestringem o conjunto. A distância entre centros em uma peça precisa bater exatamente com a distância entre centros na outra, coisa que nenhum processo entrega. A solução habitual é aliviar o segundo pino ao longo da linha que une os dois furos, para que ele restrinja a rotação sem tentar restringir também a distância entre centros.
Dois pontos práticos que custam dinheiro de verdade. Furos cegos para pinos precisam de respiro, porque o ar preso impede o pino de assentar por completo e o fluido preso pode rachar a peça. E furos alargados antes do tratamento térmico mudam de medida e de posição durante a têmpera, e é por isso que placas temperadas são retificadas em retificadora de coordenadas ou cortadas por eletroerosão a fio depois do tratamento térmico, em vez de alargadas antes.
Lendo a designação que você escolheu
O grau IT expressa um nível de precisão de fabricação, e não uma largura física. Dois elementos no mesmo grau e em tamanhos diferentes são mais ou menos igualmente difíceis de fazer, e não têm a mesma variação permitida. A largura permitida cresce com o tamanho, porque deflexão, dilatação térmica, incerteza de medição, desgaste de ferramenta e distorção de fixação crescem com o tamanho, mas cresce menos que proporcionalmente. Dobrar o tamanho não dobra a tolerância.
O sistema é escalonado, não contínuo. Os tamanhos são divididos em faixas, e uma largura vale para a faixa inteira, então a variação permitida é constante dentro de um degrau e salta na fronteira. Um projetista que desloca uma dimensão nominal por cima de uma fronteira de degrau muda a tolerância sem mudar mais nada no desenho. Vale a pena saber disso, e quase nunca se ensina.
As letras se distribuem em faixas. Contra um furo H, as letras de eixo até h, inclusive, dão folga, com a folga projetada diminuindo a cada passo à medida que você avança no alfabeto. h é a fronteira, e é o eixo mais justo que ainda não consegue produzir interferência. Em torno de js, j, k, m e n você está em território de ajuste incerto. De p em diante, você entra na interferência. Trate essas faixas como um mapa, não como uma regra, porque o ponto em que o ajuste incerto vira interferência muda com a dimensão nominal e com os graus.
Esse último ponto se generaliza na correção mais útil sobre o tema. A categoria do ajuste é uma propriedade do par de classes, e não da letra do eixo sozinha. A mesma letra de eixo dá um ajuste incerto contra uma classe de furo e outra coisa contra outra, porque mudar os graus muda a largura dos campos e, portanto, muda se os campos chegam a se sobrepor. Quem diz que uma certa letra é uma letra de ajuste incerto, sem citar a classe do furo e os dois graus, está chutando.
- H7/h6 é um ajuste com folga, não um ajuste incerto. Um furo H nunca fica abaixo da dimensão nominal e um eixo h nunca fica acima dela, então os campos não podem se sobrepor, quaisquer que sejam os graus. A folga mínima é zero, e um ajuste cuja folga mínima é zero continua sendo um ajuste com folga. Esta é a classificação errada mais comum nas explicações publicadas.
- Os nomes descritivos, como deslizante, rotativo justo, de posicionamento incerto e de pressão média, vêm da prática dos manuais e das tabelas de ajustes métricos preferenciais, e não do texto da norma de ajustes em si. São um vocabulário útil. Não são definições que se possam citar.
- Um furo um grau mais grosseiro que o eixo é convenção, não lei. Graus iguais nos dois membros são perfeitamente válidos. Só custam mais para o mesmo resultado.
Temperatura, rotação e revestimentos mudam o ajuste depois que você o especifica
Uma tolerância dimensional é uma afirmação sobre a peça na temperatura de referência padrão de vinte graus Celsius, definida pela ISO 1, e em nenhuma outra temperatura. Tudo nesta seção trata do que acontece entre essa afirmação e uma máquina funcionando em um prédio de verdade.
Duas peças do mesmo material, na mesma temperatura uniforme, mantêm o mesmo ajuste no que importa. Todas as dimensões variam pelo mesmo fator, a interferência varia junto e, assim, a pressão de contato não muda. A folga absoluta muda um pouco. O caráter do ajuste, não. Materiais diferentes não têm essa proteção. Um eixo de aço em uma caixa de alumínio perde interferência à medida que o conjunto aquece, porque o alumínio dilata mais depressa que o aço. Isso precisa ser verificado na temperatura de operação, e não na bancada. Pior ainda, ciclos térmicos repetidos em um ajuste com interferência entre materiais diferentes podem afrouxá-lo progressivamente, porque as peças escorregam um pouco a cada ciclo e não voltam por completo.
A rotação faz o mesmo por outro caminho. Um cubo girando cresce radialmente em proporção ao quadrado da velocidade angular, e esse crescimento consome a interferência que você tem em repouso. Um ajuste correto com a peça parada pode ficar no limite na rotação de trabalho.
Por fim, lembre que o tratamento de superfície acontece depois da usinagem. A galvanoplastia e a anodização dura mudam as dimensões finais. Um eixo revestido termina maior do que foi usinado e um furo revestido termina menor. Especifique em que ponto do processo a dimensão se aplica, ou vai haver discussão sobre isso depois.
As duas peças estavam dentro da especificação e mesmo assim não montavam
Esta é a ponte entre o projeto e a inspeção, e é onde a medição de dois pontos deixa você na mão sem avisar.
A primeira causa é a regra sob a qual o seu desenho funciona. No esquema ISO, o padrão é o princípio da independência, estabelecido na revisão de 2011 da ISO 8015, então tamanho e forma são requisitos independentes, a menos que o requisito de envelope seja invocado especificamente. Desenhos mais antigos podem não trazer esse padrão, então verifique o que a legenda do desenho invoca. Na ASME Y14.5, a regra nº 1 exige forma perfeita na condição de máximo material para um elemento dimensional regular, com o erro de forma podendo crescer à medida que o elemento se afasta dessa condição. Mesmo desenho nominal, significado diferente. Uma peça ISO perfeitamente conforme pode ter um erro de forma que uma peça ASME equivalente não poderia.
A segunda causa é a lobulação. Um furo com número ímpar de lóbulos, sendo o de três lóbulos o exemplo clássico, pode medir um diâmetro constante com qualquer instrumento de dois pontos em todas as orientações e ainda assim recusar um tampão desse diâmetro. A peça passa em toda verificação com micrômetro que você conseguir imaginar e não monta. A lobulação ímpar é produzida tipicamente pela retificação sem centros e pela fixação em placa de três castanhas, então não é nada exótico.
Verificando o ajuste: o que cada tipo de verificação realmente prova
Há dois tipos de verificação, e eles produzem evidências diferentes. As verificações por atributos dão uma decisão e nenhum número. As verificações por variáveis dão um número. Qual você usa muda o que conseguirá detectar depois, então esta é uma decisão maior do que parece.
Os calibradores de limites são o caso por atributos. Pelo princípio de Taylor, o lado PASSA (GO) verifica o limite de máximo material em todo o comprimento e na forma completa do elemento, portanto avalia tamanho e forma juntos, enquanto o lado NÃO PASSA (NO-GO) verifica o limite de mínimo material em seções transversais individuais, com contato efetivamente em dois pontos. É por isso que um furo que aceita um tampão PASSA não está apenas dentro da medida. Ele está dentro da medida em todo o comprimento, incluindo qualquer curvatura, conicidade ou lobulação. Note que isso é o princípio, e não a descrição de todo calibrador da prateleira. Tampões e anéis NÃO PASSA reais muitas vezes são feitos com forma completa, e não como a verificação de dois pontos que o princípio pede, o que significa que podem ser barrados por erro de forma e aprovar uma peça que uma verificação real de dois pontos teria pegado.
O caso por variáveis segue uma escada de capacidade. Em graus grosseiros, instrumentos manuais funcionam bem de verdade. Na faixa intermediária, micrômetros, súbitos com relógio comparador e calibradores de limites dão conta, e é aqui que fica a maior parte da prática de oficina. Em graus finos, tudo passa a ser comparativo. Um súbito ou um medidor pneumático não mede um furo, ele mede a diferença entre esse furo e um padrão, então toda a exatidão da verificação é herdada de um anel padrão ou de uma pilha de blocos-padrão. Nos graus mais finos, você precisa de uma sala com temperatura controlada, peças estabilizadas termicamente e um balanço de incerteza de verdade, e sem isso não consegue verificar o grau com honestidade, qualquer que seja o instrumento que comprar.
A medição pneumática merece menção porque os gestores da qualidade muitas vezes não sabem que ela é uma opção. Ela é sem contato, então não desgasta a peça, é rápida o bastante para a produção e funciona bem em furos apertados. A contrapartida é que ela é comparativa em uma faixa estreita em torno de um padrão de ajuste, precisa de um padrão para cada tamanho e responde à textura da superfície além do tamanho.
Para uma máquina de medição por coordenadas (MMC), tenha cuidado com o que a especificação significa. Um valor de erro máximo permitido obtido em um ensaio de aceitação pela ISO 10360 é uma especificação da máquina, obtida em condições de ensaio definidas. Ele não é a incerteza específica da sua medição. Estabelecer essa incerteza exige comparação com peças calibradas, que é o método descrito na ISO 15530-3.
- Os calibradores PASSA se desgastam no sentido que amplia o que eles aceitam. Um tampão PASSA fica menor e começa a aceitar furos abaixo da medida. Um anel PASSA fica maior e começa a aceitar eixos acima da medida. Os dois modos de desgaste falham rumo à falsa aceitação, que é o sentido perigoso.
- Um calibrador por atributos não produz valor medido, então nada nos seus dados por peça consegue mostrar que o calibrador derivou. Existe um sinal indireto no nível do processo, porque o desgaste move a fração de rejeição em um sentido previsível, e acompanhar essa fração em gráfico ou reverificar peças rejeitadas em um instrumento por variáveis pode levantar suspeita. Esse sinal é atrasado, se confunde facilmente com uma mudança real no processo e nunca diz quais peças foram afetadas. O registro de calibração é a evidência direta.
- A tolerância de fabricação e a margem de desgaste dos calibradores de limites são, por convenção, definidas como frações da tolerância da peça. A mesma quantidade física de desgaste, portanto, consome a margem mais depressa em um calibrador usado para um elemento de grau fino do que em um usado para um elemento de grau grosseiro.
O que a incerteza de medição faz com a decisão de aceitar ou rejeitar
Este é o ponto de virada. À medida que o grau fica mais apertado, a tolerância encolhe enquanto a incerteza do seu processo de medição fica exatamente onde estava. Então a razão entre as duas cai só porque alguém mudou o desenho. Em algum momento o instrumento deixa de ser capaz de tomar a decisão que o desenho está pedindo, e nada disso aparece na própria medição.
O número que acompanha isso é a razão de incerteza de teste (TUR). Ela divide a tolerância da característica que está sendo julgada, como meia largura, pela incerteza expandida do processo de medição tal como você realmente o executa. Esse denominador é a parte que as pessoas erram. Ele precisa incluir o padrão de ajuste, o comparador, a resolução, a repetibilidade, a reprodutibilidade entre operadores, os efeitos térmicos e a própria peça. Colocar ali a exatidão da folha de dados do instrumento dá uma razão de exatidão de teste (TAR), que é um número diferente e mais lisonjeiro.
Sobre as convenções, seja preciso quanto à origem delas. A conhecida razão de quatro para um vem da prática de calibração militar dos Estados Unidos e foi incorporada à ANSI/NCSL Z540.3 como um dos caminhos para atender ao seu limite de risco de falsa aceitação. A antiga regra de dez para um da medição com calibradores veio primeiro, e a razão militar foi um relaxamento deliberado dela por motivo de custo. A tolerância de fabricação aplicada quando se fazem calibradores de limites e os percentuais-limite de Gage R&R da AIAG expressam a mesma ideia de fundo mais uma vez, com razões diferentes e para fins diferentes. Portanto, elas são relacionadas, e não independentes. Mesmo assim, não são intercambiáveis, e citar uma para atender a um requisito escrito em função de outra é uma discussão que você perde em auditoria.
A ISO/IEC 17025 não define nenhuma razão numérica. Ela exige que uma regra de decisão seja documentada e aplicada de forma consistente. A regra padrão da ISO 14253-1, a norma GPS sobre regras de decisão, subtrai a incerteza de medição da zona de especificação, de modo que a conformidade só fica provada dentro de uma zona de conformidade reduzida, cabendo ao fornecedor provar a conformidade e ao cliente provar a não conformidade. Se a sua prática de aceitação nunca foi escrita, esse padrão não é o que você vem fazendo.
Uma última armadilha, porque é muito comum. Um estudo de repetibilidade e reprodutibilidade do calibrador (Gage R&R) estima apenas a precisão. Ele não inclui a incerteza do padrão de referência e não detecta tendência. Um instrumento pode passar com folga em um estudo de Gage R&R e ainda assim ter uma razão de incerteza de teste ruim demais para julgar a tolerância a que você o aplica.
Os erros que mais custam
- Escolher um ajuste em uma lista porque parece mais ou menos certo, em vez de descobrir o que a junta precisa fazer.
- Derivar um assento de rolamento do sistema geral de ajustes, e não do catálogo do rolamento, o que dá mais interferência do que você pretendia.
- Tratar um ajuste incerto como se ele fosse sair com folga mais ou menos na metade das vezes. Ele vai cair onde os seus processos trabalham, e as duas tendências comuns de usinagem empurram para o mesmo lado.
- Aumentar a interferência por segurança, quando a tensão circunferencial no furo do cubo já é maior que a pressão de contato que você está tentando elevar.
- Escolher um ajuste de rolamento sem decidir ao mesmo tempo a classe de folga interna.
- Especificar um ajuste para uma junta em que uma chaveta ou parafusos suportam a carga e só a concentricidade é necessária.
- Ignorar em que ponto do processo a dimensão se aplica, e depois descobrir que a galvanização a mudou.
- Apertar um grau no desenho sem perguntar se o instrumento do chão de fábrica ainda consegue julgá-lo.
- Presumir que um estudo de Gage R&R aprovado significa que a medição é boa o bastante para a tolerância.
Por que não há valores de tolerância nesta página, e onde obtê-los
As tabelas de limites e ajustes são publicadas na ISO 286-1 e na ISO 286-2, que são documentos protegidos por direitos autorais vendidos pela ISO e pelos organismos nacionais de normalização. Não temos o direito de reproduzi-las e não vamos fazer isso. Isso vale tanto para uma calculadora que produz os mesmos valores quanto para uma tabela, e é por isso que você também não vai encontrar uma dessas aqui.
Há um segundo motivo, e é o que mais importa para você. A tabela publicada é a autoridade. Os valores gerados a partir das fórmulas de tolerância não coincidem de forma confiável com os publicados, então uma página que os calcula discretamente está oferecendo algo que parece oficial e não é. Se um número vai para um desenho, ele deve vir da fonte.
Então obtenha os valores de uma cópia licenciada. Compre as duas partes da norma da ISO ou do organismo nacional de normalização (no Brasil, a ABNT), use um manual de engenharia licenciado ou use as tabelas integradas ao seu sistema de CAD ou PLM, se a sua licença as incluir. Qualquer uma dessas opções dá um número que você consegue defender em uma disputa com fornecedor. Uma tabela qualquer da internet, não.
Onde o Axiospec entra
O Axiospec não escolhe ajustes e não guarda as tabelas de tolerância. Ele é um software de gestão de calibração, e tudo o que está acima é conteúdo de referência gratuito, sem conta por trás.
A conexão é o calibrador. Volte aos dois fatos da seção de verificação. Um calibrador de limites se desgasta no sentido que o faz aceitar mais, e um calibrador de limites não produz nenhum valor medido. Junte as duas coisas e nenhuma quantidade de dados de produção consegue dizer que um tampão PASSA ficou gasto. O registro de calibração é o único mecanismo capaz de pegar isso, e quanto mais fino o grau, menos desgaste basta para fazer diferença.
Esse é o lado de que o Axiospec cuida. Status de calibração em cada calibrador, leituras antes do ajuste e após o ajuste em cada evento, e balanços de incerteza por instrumento que alimentam uma razão de incerteza de teste, para você ver quais tolerâncias os seus calibradores realmente têm condição de julgar.
A leitura antes do ajuste é a que se paga aqui. Quando um tampão volta fora da tolerância, a pergunta não é o que fazer com o calibrador. É quais peças você aprovou com ele desde a última calibração, e se alguma delas foi expedida. Essa é uma questão de registros, e só tem resposta se os registros foram bem mantidos antes de alguém saber que seriam necessários.
Perguntas frequentes
- De que tolerância eu preciso para um ajuste prensado?
- Não existe uma resposta única, e qualquer fonte que dê uma sem fazer perguntas está chutando. Um ajuste prensado se mantém por atrito. A interferência estica o cubo e comprime o eixo, essa recuperação elástica cria pressão de contato, e a força de retenção é a pressão vezes a área de contato vezes o coeficiente de atrito. Então a interferência de que você precisa depende do torque ou do esforço axial que precisa transmitir, do comprimento de contato, da espessura da parede do cubo, dos dois materiais, da temperatura de operação e do acabamento superficial. Calcule primeiro a pressão de contato de que precisa, verifique a tensão circunferencial que ela gera no furo do cubo e só então procure uma classe que a entregue.
- O que é um ajuste incerto (ajuste de transição)?
- Um ajuste incerto, também chamado de ajuste de transição, é aquele em que os campos de tolerância do furo e do eixo se sobrepõem. Um determinado par pode acabar com uma pequena folga ou uma pequena interferência, dependendo de onde cada peça caiu dentro do próprio campo. Ele existe para dar um posicionamento concêntrico preciso, com pouquíssima folga radial, em juntas em que outra coisa suporta a carga. A consequência importante é que ele não promete qual resultado você terá em cada par, então o seu processo de montagem precisa funcionar para os dois.
- Qual é a diferença entre ajuste com folga, ajuste incerto e ajuste com interferência?
- Tudo se resume a se os dois campos de tolerância se sobrepõem. Em um ajuste com folga, o menor furo permitido é pelo menos tão grande quanto o maior eixo permitido, então todo par que se pode montar dentro da especificação tem folga. Em um ajuste com interferência, o maior furo permitido não é maior que o menor eixo permitido, então todo par exige força, aquecimento ou resfriamento para montar. Em um ajuste incerto, os campos se sobrepõem, então alguns pares saem com folga e outros com aperto. Folga e interferência garantem um resultado e variam só na quantidade. O ajuste incerto não garante nada.
- H7/h6 é um ajuste com folga ou um ajuste incerto?
- É um ajuste com folga, e chamá-lo de ajuste incerto é o erro mais comum nas explicações publicadas sobre o tema. Um furo H nunca é menor que a dimensão nominal. Um eixo h nunca é maior que ela. Então os dois campos não podem se sobrepor, quaisquer que sejam os graus, e nenhuma combinação dentro da especificação produz interferência. A folga mínima é zero, e as pessoas veem o zero e presumem que isso significa ajuste incerto. Um ajuste cuja folga mínima é zero continua sendo um ajuste com folga, porque folga zero não é interferência.
- Que tolerância devo usar para prensar um rolamento?
- Vá ao catálogo do fabricante do rolamento para aquele código de peça e use o que ele diz. Os furos e diâmetros externos de rolamentos são tolerados pela norma de rolamentos, a ISO 492 para rolamentos radiais, e não pelo sistema geral de ajustes, e ambos ficam deslocados para baixo da dimensão nominal. Então uma classe de eixo que dá um ajuste incerto leve contra um furo comum dá interferência real contra o furo de um rolamento. Raciocinar pelo sistema geral dá um ajuste mais apertado do que você pretendia. Decida o ajuste e a classe de folga interna do rolamento juntos, porque montar um anel com interferência o comprime e reduz essa folga.
- Por que o meu rolamento girou no eixo?
- Quase sempre porque o anel que suporta a carga rotativa não tinha interferência suficiente. Um anel suporta carga rotativa quando a direção da carga percorre a circunferência desse anel, o que não é o mesmo que o próprio anel girar. Sob carga rotativa, o anel se deforma no ponto carregado, esse ponto se desloca, e o anel rola muito lentamente em volta do assento. Isso é o creep, e o aperto axial não o impede. O sintoma é fretting, detritos de óxido marrom-avermelhado e um assento que se desgasta progressivamente acima da medida, o que piora com o tempo.
- Devo usar o sistema furo-base ou eixo-base?
- O furo-base é o padrão, e o motivo é o ferramental. Os furos são feitos e verificados com ferramentas de tamanho fixo, então cada classe de furo extra que você especifica significa mais um alargador ou brocha e mais um calibrador tampão. Um eixo é torneado ou retificado em qualquer medida que você ajustar na máquina, então variar o eixo não custa nada a mais. Mantenha o furo em H e varie o eixo. O eixo-base se justifica em dois casos: quando você usa barra trefilada ou retificada no diâmetro de fornecimento, e quando um único eixo contínuo recebe vários componentes que precisam, cada um, de um ajuste diferente.
- Como verifico se uma peça realmente atende à tolerância do ajuste?
- Há dois tipos de verificação, e eles dão evidências diferentes. Os calibradores de limites dão uma decisão e nenhum número. O lado PASSA verifica o limite de máximo material em todo o comprimento e na forma completa, então pega tamanho e forma juntos, e o lado NÃO PASSA verifica o limite de mínimo material em seções transversais individuais. Os instrumentos por variáveis dão um número, mas em graus finos passam a ser comparativos, então a exatidão é herdada de um padrão de ajuste. Seja qual for o seu caso, verifique a razão entre a tolerância e a incerteza do processo de medição antes de confiar no resultado.
- Por que este guia não traz os valores de tolerância da ISO 286?
- Porque as tabelas são publicadas na ISO 286-1 e na ISO 286-2, que são documentos protegidos por direitos autorais vendidos pela ISO e pelos organismos nacionais de normalização. Não temos o direito de reproduzi-las, e isso vale para uma calculadora que produz os mesmos valores tanto quanto para uma tabela. Há também um motivo prático. Os valores gerados a partir das fórmulas de tolerância não coincidem de forma confiável com os publicados, então uma página que os calcula discretamente parece oficial e não é. Se um número vai para um desenho, tire-o de uma cópia licenciada da norma, de um manual licenciado ou das tabelas integradas ao seu sistema de CAD.
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