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

O que a calibração de um paquímetro verifica

A calibração compara o paquímetro com padrões de referência cujos valores são conhecidos e rastreáveis. Regista o erro em cada ponto de ensaio, juntamente com a incerteza da verificação. A maioria das oficinas compara depois esses erros com um erro máximo admissível (EMA) e regista aprovado ou reprovado. Este segundo passo é uma verificação face a uma especificação, e um certificado pode incluir ambos.

A ISO 13385-1 descreve a exatidão de um paquímetro com duas características. A primeira, E, abrange as medições com os bicos exteriores quando apenas parte de cada face de medição toca no padrão. A segunda, S, é o erro de deslocamento (em inglês, shift error) das restantes faces: os bicos interiores, os bicos interiores em faca cruzada, a haste de profundidade e as faces de ressalto. Os limites pressupõem que o zero foi acertado com os bicos exteriores fechados. Por isso, as outras faces podem apresentar erros maiores, e cada uma precisa da sua própria verificação.

• Calibração vs verificação

As normas: ISO 13385-1, ASME B89.1.14 e ISO 3650

A ISO 13385-1:2019 é a norma internacional para as características de conceção e as características metrológicas dos paquímetros com nónio, relógio ou mostrador digital. É a segunda edição, e a ISO confirmou-a na revisão de 2025. Os valores de EMA por defeito constam do Anexo B (normativo) e as orientações de calibração de um anexo informativo. O Anexo B dá também a regra de decisão para esses valores por defeito: aceitação simples quando a incerteza do ensaio é suficientemente pequena. Para as restantes especificações feitas segundo a norma, aplicam-se as regras por defeito da ISO 14253-1, salvo indicação de outra regra.

A ASME B89.1.14-2018, reconfirmada em 2023, é a norma dos EUA para paquímetros de nónio, de relógio, digitais eletrónicos e especiais. Abrange a forma de os especificar, verificar e calibrar. A ASME descreve-a como um complemento da ISO 13385-1, e não como uma contradição.

Os padrões de referência habituais são blocos-padrão segundo a ISO 3650:1998. Essa norma define desvios-limite para uma classe de calibração K e para as classes 0, 1 e 2. Qualquer que seja a classe, os blocos precisam do seu próprio certificado de calibração, rastreável a padrões nacionais. Se utilizar o comprimento certificado de cada bloco em vez da dimensão nominal, o que conta é a incerteza do certificado, e a tolerância da classe deixa de entrar nas contas.

Os comprimentos são especificados a 20 °C, a temperatura de referência normalizada da ISO 1:2022. A ISO 13385-1 aplica os seus valores de EMA a exatamente 20 °C, salvo indicação em contrário. Os resultados de ensaio são corrigidos para 20 °C, ou o efeito de não os corrigir entra na incerteza.

• Rastreabilidade metrológica explicada
• Calibração de blocos-padrão

Equipamento e condições

A calibração de um paquímetro exige pouco equipamento. As condições contam tanto como os padrões.

• Blocos-padrão que cubram a gama de medição, com certificados válidos. A ISO 13385-1 também indica padrões escalonados e anéis de ajuste como padrões adequados.
• Um anel de ajuste, ou um porta-blocos com bicos acessórios, para os bicos interiores.
• Uma mesa de desempeno para as verificações de profundidade e de ressalto.
• Um plano ótico para verificar a planeza das faces dos bicos.
• Uma sala estável perto de 20 °C. Deixe o paquímetro e os blocos estabilizarem juntos e manuseie os blocos com luvas ou pinças, para que as suas mãos não os aqueçam.
• Bicos e blocos limpos. Limpe as faces de medição com um pano que não largue fios e procure rebarbas e danos antes de começar.

Bicos exteriores: pontos de ensaio ao longo da gama

Feche os bicos e verifique ou acerte o zero. Depois meça blocos-padrão em pontos distribuídos por toda a gama. O NPL Measurement Good Practice Guide No. 40, Callipers and Micrometers, pede pelo menos cinco posições aproximadamente equidistantes que cubram a gama. O erro em cada ponto é a leitura menos o comprimento certificado do bloco.

Escolha os pontos a pensar no mecanismo. A ISO 13385-1 pede pontos de ensaio que cubram a extensão do nónio ou do relógio. Num paquímetro de relógio, pede pontos que deixem o ponteiro em ângulos diferentes ao longo do mostrador. Assim, um erro que se repete a cada volta do relógio, ou um erro local na escala, tem oportunidade de aparecer.

Meça cada bloco perto das pontas dos bicos e novamente junto à régua. Uma diferença entre as duas leituras revela bicos que não estão paralelos ou um cursor que inclina. Repita uma leitura com o cursor bloqueado, porque o bloqueio não deve alterá-la.

Bicos interiores, haste de profundidade e faces de ressalto

Verifique os bicos interiores face a uma dimensão interior conhecida. Um anel de ajuste serve, tal como um bloco-padrão fixado entre bicos acessórios num porta-blocos. Leia o paquímetro nas faces interiores e subtraia a dimensão conhecida. A ISO 13385-1 atribui aos bicos interiores em faca cruzada um erro de deslocamento próprio, porque a espessura das facas e a folga entre elas afetam furos pequenos. Se o seu paquímetro os tiver, inclua um anel pequeno.

Para a haste de profundidade, coloque um bloco-padrão de pé sobre uma mesa de desempeno. Apoie a extremidade da régua no topo do bloco e faça descer a haste até à mesa. As faces de ressalto verificam-se da mesma forma, com um bloco de pé sobre a mesa. Em ambos os casos, a leitura deve coincidir com o comprimento do bloco.

Estado dos bicos, planeza e paralelismo

Bicos gastos ou danificados estragam qualquer leitura feita perto das pontas. Feche os bicos e observe-os contra a luz. Luz a passar entre as faces em qualquer ponto do comprimento indica desgaste ou empeno. O NPL sugere isto como uma verificação diária simples, com planos óticos para um exame mais atento quando houver suspeita de desgaste.

Na própria calibração, verifique a planeza das faces exteriores com um plano ótico. Verifique o seu paralelismo com blocos-padrão nas pontas e perto da régua, num ponto perto do zero e noutro perto do fim da gama. O NPL indica também a verificação da perpendicularidade da face fixa em relação à régua com um esquadro de fio.

Examine também o resto do paquímetro. O cursor deve deslizar suavemente, sem folga. Os traços da escala e o relógio devem ser fáceis de ler. Um mostrador digital deve manter uma leitura estável e um zero estável, e a pilha deve estar em bom estado. Um paquímetro que falhe estas verificações pode precisar de reparação antes de as suas leituras terem algum significado.

Verificações diárias e antes da utilização

Uma calibração completa acontece a cada intervalo. Uma verificação rápida antes da utilização apanha o paquímetro que caiu ontem. O guia do NPL inclui-a na preparação: confirme que a calibração não expirou, inspecione e limpe as faces e o cursor, e verifique o zero.

Quem está a começar pode praticar a leitura do nónio com a prática de leitura do paquímetro, que desenha um paquímetro numa posição aleatória e verifica a leitura.

• Limpe os bicos e feche-os. A leitura deve voltar a zero, e um paquímetro digital deve zerar sempre no mesmo ponto.
• Observe os bicos fechados contra a luz e procure frestas.
• Meça um padrão de verificação, como um bloco-padrão ou um verificador de paquímetros, e compare a leitura com a sua dimensão. Use o mesmo padrão todos os dias, para que as leituras possam ser comparadas ao longo do tempo.
• Depois de uma queda ou pancada, repita as verificações antes de o paquímetro medir outra peça.

• Modelo de registo de calibração
• Prática de leitura do paquímetro
• Prática de leitura do micrómetro

Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Registe as leituras em cada ponto de ensaio antes de ajustar, reparar ou repor o zero. Essas são as leituras antes do ajuste. Mostram o estado em que o paquímetro estava enquanto media peças. Se depois o ajustar, repita as verificações e registe as leituras após o ajuste. Um paquímetro que não precisou de ajuste tem os mesmos valores nos dois casos.

Quando uma leitura antes do ajuste está fora do limite, a questão é saber o que o paquímetro mediu desde a última calibração boa. A secção 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que determine se resultados anteriores foram afetados negativamente e que atue quando necessário. Na prática, identifica as peças e os lotes que mediu, avalia se o erro pode ter deixado passar uma peça má e regista a conclusão. Depois repare, ajuste ou retire o paquímetro de serviço e reveja o seu intervalo.

• Leituras antes do ajuste e após o ajuste
• Folha de leituras antes do ajuste e após o ajuste

Com que frequência calibrar um paquímetro

Nenhuma norma define um intervalo único para todos os paquímetros. A ISO 9001 pede calibração ou verificação a intervalos especificados, ou antes da utilização. O documento conjunto ILAC-G24 e OIML D 10 (edição de 2022) diz que não existe uma única melhor prática. Enumera os fatores a ponderar, entre eles a tendência para o desgaste e a deriva, quanto e com que intensidade o instrumento é utilizado, o ambiente, os resultados das verificações intermédias e o historial do próprio instrumento.

Para paquímetros, o guia do NPL sugere uma inspeção periódica pelo menos uma vez por ano, com o intervalo exato definido pela frequência de utilização. Um paquímetro usado todo o dia em peças fundidas desgasta-se mais depressa do que um usado duas vezes por semana em peças acabadas. Fluido de corte, aparas e quedas encurtam o intervalo. O mesmo faz um historial de leituras antes do ajuste próximas do limite.

Justifique o intervalo com os seus próprios dados. Comece com um primeiro intervalo documentado, registe o resultado antes do ajuste em cada calibração e ajuste. Se os paquímetros continuarem a voltar bem dentro do limite, um intervalo mais longo pode justificar-se. Uma reprovação antes do ajuste é motivo para o encurtar. O ILAC-G24 aconselha também calibrar equipamento novo com mais frequência no início, para mostrar a sua tendência.

• 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

Há duas regras práticas que surgem com frequência. A regra 10:1, por vezes chamada regra dos dez, diz que a resolução de um instrumento deve dividir a tolerância que verifica em pelo menos dez partes. Já o rácio de incerteza de ensaio (TUR) olha para a calibração. Compara o limite verificado com a incerteza expandida da verificação. Para um limite simétrico de ±T e uma incerteza expandida U com uma probabilidade de expansão de cerca de 95 %, TUR = T / U.

A ANSI/NCSL Z540.3 aceita um TUR de pelo menos 4:1 quando não é praticável estimar a probabilidade de falsa aceitação. A ASME B89.1.14 adota como regra de decisão por defeito a aceitação simples com um TUR de pelo menos 4:1. A ISO 13385-1 fixa uma regra semelhante para os seus valores de EMA por defeito no Anexo B: aceitação simples, desde que a incerteza do ensaio não ultrapasse um quarto do EMA. Para outras especificações, remete para as regras por defeito da ISO 14253-1. Pergunte ao seu laboratório que regra seguem as suas declarações de aprovado ou reprovado.

A resolução acrescenta incerteza a qualquer leitura, porque a escala ou o mostrador arredonda para o último incremento. O GUM (JCGM 100:2008, F.2.2.1) trata esse arredondamento como uma distribuição retangular com a largura de um incremento. A incerteza-padrão correspondente é o incremento dividido por √12, cerca de 0,29 vezes o incremento. No exemplo resolvido do NPL, um paquímetro com resolução de 0,02 mm recebe 0,02 / √12 ≈ 0,006 mm só da resolução.

Quando um paquímetro mede peças, a sua incerteza inclui também as leituras repetidas, a geometria das faces e o seu próprio erro admissível. O exemplo do NPL para um paquímetro usado em peças combina a repetibilidade, a resolução, a planeza e o paralelismo das faces e o erro máximo especificado do paquímetro. Numa calibração face ao EMA, a ASME B89.1.14 conta a resolução e a repetibilidade do próprio paquímetro nos erros encontrados, e não na incerteza da verificação.

• Calculadora de TUR e TAR
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• Gage R&R e MSA explicados

O que o certificado e o registo devem mostrar

Quer o trabalho seja feito internamente quer por um laboratório, o registo de cada calibração deve permitir que outra pessoa o confira mais tarde.

• A identificação, o tipo, a gama e a resolução do paquímetro.
• Os padrões de referência utilizados, com os números dos certificados e as datas de validade, para que a rastreabilidade possa ser seguida.
• A temperatura durante a calibração.
• Cada ponto de ensaio em cada face, com as leituras antes do ajuste e após o ajuste e os erros.
• A incerteza da calibração e a regra de decisão subjacente a 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 externa

Onde entra o Axiospec

O Axiospec é um software de gestão de calibrações. Para cada paquímetro, regista as calibrações, as leituras antes do ajuste e após o ajuste, os padrões de referência utilizados, os certificados e as datas de validade. Não calibra o paquímetro nem decide se passa. Isso continua a cargo de si ou do seu laboratório.

• Software de gestão de calibres