BLOCO PADRÃO

1. BLOCO PADRÃO

1.1 GENERALIDADES

Definição

Os Blocos Padrão são padrões primários vitais para o controle da qualidade, pois possibilitam a calibração e verificação de instrumentos utilizados durante o processo de medição.

Blocos padrão são padrões de comprimento ou ângulo, corporificados através de duas faces específicas de um bloco, ditas “faces de medição”, sendo que estas faces apresentam uma planicidade que tem a propriedades de se aderir à outra superfície de mesma qualidade, por atração molecular.

A característica marcante destes padrões está associada aos pequenos erros de comprimento, em geral de décimos ou até centésimos de micrometros (µm), que são obtidos no processo de fabricação dos mesmos. Em função disto, pode-se afirmar que os Blocos Padrão exercem papel importante como padrões de comprimento em todos os níveis da Metrologia Dimensional. Em medidas de tolerâncias pré-estabelecidas por um processo a um produto.

Tipos

Podem ser encontrados na forma retangular, quadrado ou circular, com dimensões nos sistemas métrico ou polegada, fabricados em aço ou cerâmica. Os blocos de secção quadrada ou circular podem ou não ser furados no centro.

As dimensões dos blocos de secção quadrada são normalizadas pela norma GGGG-15, norma americana. A grande vantagem destes blocos é a estabilidade proporcionada pela forma da secção quando o mesmo é utilizado na posição vertical. No Brasil praticamente não se utilizam este tipo de bloco.

As dimensões dos blocos de secção retangular são normalizadas pela norma ISO 3650 e outras. Os blocos maiores de 100 mm apresentam furos em cada extremidade, cuja finalidade é permitir a montagem de um dispositivo que garanta a união de uma composição formada por dois ou mais blocos.

Fabricação

a) Material

Os blocos padrão são fabricados em aço liga, metal duro, cerâmica, entre outros. Para os blocos em aço, quando for exigida uma alta resistência ao desgaste, as superfícies de medição podem ser protegidas por dois blocos protetores, fabricados de metal duro (carbonetos sintetizados).

Como o aço tem tendência de alterar o seu volume com o decorrer do tempo, a estabilidade dimensional dos blocos padrão pode ser significativamente afetada. Para minimizar este fenômeno usa-se liga que tenha uma boa estabilidade dimensional. Na figura é apresentado o resultado de calibração de blocos padrão entre 1970 e 1991, realizados no PTB, órgão primário em metrologia na Alemanha. Os blocos padrão calibrados, de comprimento 24,5, 30, 80 e 100 mm, nunca foram utilizados em processos de medição. Observa-se que dois blocos, o de 100 e 30 mm, apresentavam comprimento de valor próximo a 0,5 mm durante este período. Observa-se também que esta alteração ocorreu distintamente para cada bloco. Os blocos de 100 e 80 mm tiveram alteração de comprimento positiva e os de 30 e 24,5 mm tiveram alteração de comprimento negativa, isto é, reduziram seus comprimentos. Um bloco seria considerado estável caso seu comportamento fosse próximo daquele do exemplo da figura 2.1, isto é, as variações de comprimento são insignificantes e oscilam em torna da linha zero.

As variações de comprimento permitidas para cada bloco a cada ano são em geral especificadas nas normas técnicas, como por exemplo, a norma DIN 861.

Os fabricantes de Bloco Padrão em cerâmicas a base de zircônio afirmam que este efeito é significativamente menor nestes blocos, como veremos adiante.

É importante que se tenha conhecimento do coeficiente de expansão térmica do material e do módulo de elasticidade a fim de que, quando usado em medições criteriosas, os correspondentes erros possam ser compensados.

b) Processo

Para os blocos de aço até cerca de 100 mm de comprimento, eles são inteiramente temperados. Nos comprimentos maiores apenas os extremos são endurecidos.

Para realizar o alívio de tensões, aplicam-se diversos processos de “envelhecimento artificial” de acordo com a composição química do aço utilizado.

O elevado grau de acabamento das superfícies de medição é obtido através de lapidação fina, que assegura grau de planicidade e ao mesmo tempo, uma rugosidade baixíssima das mesmas.

Normas e Fabricantes

Relaciona-se a seguir algumas normas e recomendações técnicas referentes à definição, tipos e uso de blocos padrão.

Alemã: DIN 861, DIN 2260.

VDE/VDI 2605 (Blocos Padrão angulares)

Francesa: NF E 11-010

Inglesa: BS 4311 (Blocos Padrão de seção retangular)

BS 5317 (Blocos Padrão de seção circular, “barras”) e.

NPL SPECIFICATION MOY/SCMI/1B (Blocos Padrão angulares).

Suíça: VSM 57100

Japonesa: JIS B 75063

Americana: GGG-G-15

Internacional: ISO 3650

Como principais fabricantes no mundo citam-se: CARL ZEISS, KOBA, MITUTOYO, KURODA, MATRIX, STARRETT-WEBBER, CEJ, MAHR, TESA, etc.

Apresentação – Jogos

A fim de alcançar um bom aproveitamento dos blocos padrão, estes são reunidos em jogos que se diferem entre si pelos seguintes fatores: mínimo escalonamento, faixa que o escalonamento abrange número de peças que os constituem. Estes jogos consistem de várias séries dimensionais (subgrupos de dimensões).

Partindo de base 1,000 mm, existem séries dimensionais em milésimos de mm (1,001 até 1,009), centésimos (1,01 até 1,09), décimos, etc. Os jogos mais usuais são padronizados pela DIN 2260. Um jogo de blocos padrão bastante usado é o chamado jogo normal, denominado jogo “N”. Compõe-se de 45 peças que formam 5 séries dimensionais conforme consta na figura 2.3. O jogo permite compor qualquer dimensão entre 3 103 mm com escalonamento de 0,001 mm.

Fora dos limites mencionados, o jogo permite a realização de algumas medidas (porém, não todas) com o escalonamento indicado. Não se pode compor, por exemplo, as medidas 1, 011,..., 1,019. Outra limitação é que para a composição de medidas fora dos limites