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tolerâncias dimensionais e geométricas e sua indicação nos desenhos técnicos são funções do projetista, tendo esses conhecimentos ele terá de especificar tolerâncias que atendam às exigências de exatidão dimensional

Apesar do alto nível de desenvolvimento tecnológico da nossa indústria, sabemos que é impossível obter superfícies perfeitamente exatas. As peças, em geral, não funcionam isoladamente. Elas trabalham associadas a outras peças, formando conjuntos mecânicos que desempenham funções determinadas. Em um motor, por exemplo, é indispensável que as peças se articulem convenientemente, conforme é especificado no projeto. Muitas vezes, as peças que constituem este motor provêm de diferentes fornecedores e para trabalhar juntas devem apresentar características tais que não comprometam a funcionalidade e a qualidade do conjunto.

Do mesmo modo, em uma manutenção corretiva ou preventiva, se for necessário substituir uma peça deste motor, é necessário que a peça substituta seja semelhante à peça substituída, isto é, elas devem ser intercambiáveis.

Entretanto, todos os processos de fabricação estão sujeitos a imperfeições que afetam as características da peça. Desse modo, é impossível obter peças com características idênticas às ideais, projetadas no desenho.

Isso ocorre porque vários fatores interferem nos processos de fabricação: instrumentos de medição fora de calibração, folgas e desalinhamento geométrico das máquinas-ferramenta, deformações do material, falhas do operador, etc.

Mas, a prática tem demonstrado que certas variações nas características das peças, dentro de certos limites, são aceitáveis porque não chegam a afetar sua funcionalidade. Essas variações ou desvios aceitáveis nas características das peças constituem o que chamamos de tolerância.

A determinação das tolerâncias dimensionais e geométricas e sua indicação nos desenhos técnicos são funções do projetista.

Quanto mais familiarizado o projetista estiver com os processos de fabricação e com os métodos de usinagem, melhores condições ele terá de especificar tolerâncias que atendam às exigências de exatidão dimensional, de forma, posição e funcionalidade, que possam ser avaliadas por métodos simplificados de verificação, como desempenos, paquímetros, micrômetros e relógios comparadores.

Ao profissional que executa as peças, cabe a tarefa de interpretar as indicações de tolerância apontadas nos desenhos e de cuidar para que o produto final não ultrapasse as indicações de tolerâncias previstas no projeto.

Peças produzidas dentro das tolerâncias especificadas podem não ser idênticas entre si, mas funcionam perfeitamente quando montadas em conjunto. Porém, se estiverem fora das tolerâncias especificadas, deverão ser retrabalhadas ou refugadas, o que representa desperdício e prejuízo.

Tipos de Tolerância

Existem dois tipos de tolerância: a dimensional e a geométrica.

A tolerância dimensional, que não será aprofundado neste artigo, refere-se aos desvios aceitáveis, para mais ou para menos, nas medidas das peças. Nos desenhos técnicos este tipo de tolerância vem indicado ao lado da dimensão nominal da cota tolerada, por meio de dois afastamentos: o superior e o inferior, como mostra o desenho da figura 1.



As tolerâncias dimensionais podem ser indicadas, também, por meio de uma observação no desenho, que inclui a citação da norma (NBR ISO 2768 : 2001), a qual classifica os afastamentos simétricos em função da dimensão nominal. Ao lado do número da norma deve aparecer, após um hífen, uma letra que identifica a classe de tolerância escolhida (f = fino; m = médio; g = grosso e mg = muito grosso). Exemplo: NBR ISO 2768 m.

Quando é adotado o sistema de tolerância e ajustes de acordo com a NBR 6158:1995, baseado nas normas ISO 286-1 e ISO 286-2, os valores dos afastamentos são expressos indiretamente, por meio de letras e números como ilustra o desenho da figura 2.



Para interpretar as tolerâncias dimensionais representadas no sistema de tolerâncias e ajustes, é necessário consultar tabelas apropriadas de ajustes recomendados, que apresentam a conversão das letras e números para valores de afastamentos indicados em micrometros (µm).

Mas, a execução da peça dentro da tolerância dimensional não garante, por si só, um funcionamento adequado. Muitas vezes, não é suficiente que as dimensões efetivas da peça estejam de acordo com a tolerância dimensional.

Observe como acontece isso na prática.

O desenho da peça abaixo (figura 3) indica que um eixo deve ter 30 mm de diâmetro com o afastamento superior de 0,2 décimos e inferior de 0,1 décimo de milímetro.



Após a usinagem deste eixo, se ele apresentar em uma extremidade o diâmetro de 30,2 mm e na outra extremidade o diâmetro de 29,9 mm, ele estará do ponto de vista dimensional correto, mas não se prestará aos requisitos de funcionalidade de um eixo. Isso quer dizer que um desenho cotado somente com a tolerância dimensional não garante que essa peça funcione adequadamente quando montada. É necessário, também, que a peça apresente as formas previstas, para poder ser montada e funcionar adequadamente.

O problema é que, do mesmo modo que é praticamente impossível obter uma peça real com as dimensões nominais exatas, também é muito difícil conseguir uma peça real com formas rigorosamente idênticas às da peça projetada.

Por outro lado, desvios de formas dentro de certos limites não chegam a prejudicar o bom funcionamento das peças que constituem os conjuntos mecânicos.

Além das medidas e das formas, outro fator deve ser considerado quando dois ou mais elementos de uma peça estão associados: trata-se da posição relativa desses elementos entre si.

A tolerância geométrica, compreende as variações aceitáveis das formas e das posições dos elementos na execução da peça. Por isso é conhecida também como tolerância de forma e posição.

As indicações de tolerâncias geométricas devem ser apontadas nos desenhos técnicos sempre que for necessário, para assegurar requisitos funcionais de intercambiabilidade e de manufatura.

É importante ressaltar que, nas áreas da Mecânica e Mecatrônica, as tolerâncias geométricas não substituem as tolerâncias dimensionais. Ambas se completam e, em conjunto, garantem a intercambiabilidade da peça.

Todo produto é concebido para atender a uma função, com o menor número possível de erros. A aplicação das tolerâncias dimensionais e geométricas permitirá atender à função desejada com menor índice de rejeição. É desuma importância atingir os requisitos de funcionalidade e exatidão, de forma e de posição dos elementos produzidos, para assegurar a durabilidade, a confiabilidade e o bom desempenho do produto.

A Tolerância geométrica nas normas brasileiras e internacionais

No Brasil, a norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT - NBR 6409:1997, baseada na norma ISO 1101:1983, regulamenta as definições geométricas apropria- das e os princípios gerais para indicação das tolerâncias de forma e de posição.

A norma que orienta sobre a execução dos símbolos para tolerância geométrica, suas proporções e dimensões é a ISO 7083:1983, que ainda não foi traduzida e adaptada pela ABNT.

A preocupação com a verificação das características geométricas das peças não é um assunto novo. A diferença é que até há pouco tempo, a verificação dessas características era feita empiricamente, por meios subjetivos. Por exemplo, para avaliar a planeza da superfície de uma peça, recorria-se a uma régua com fio contra a qual era encostada a superfície analisada da peça. O conjunto era colocado contra a luz. A passagem de luz indicava falta de planeza.

Embora esse método continue sendo utilizado até hoje, em alguns casos essa avaliação qualitativa já não é suficiente para garantir os requisitos de exatidão e funcionalidade das peças. As tolerâncias geométricas são especificadas quantitativamente nos desenhos técnicos e devem ser verificadas, após a produção da peça, segundo princípios de medição rigorosamente estabelecidos.

Na falta de uma norma brasileira que oriente sobre os princípios de verificação, e tendo em vista a necessidade de produzir dentro de padrões internacionais de qualidade, impostos pelo processo de globalização da economia, é recomendável tomar como referência os procedimentos para verificação das características geométricas propostos pelo Relatório Técnico ISO / TR 5460:1985, que apresenta as diretrizes para princípios e métodos de verificação de tolerâncias geométricas.

Imaginando uma superfície geométrica cortada por um plano perpendicular, você obterá um perfil geométrico (figura 4).



O conhecimento das normas e recomendações técnicas é obrigatório para quem atua na área de projetos ou de produção mecânica. Entretanto, por se tratar de assuntos bastante complexos, sua interpretação costuma apresentar dificuldades para quem está se iniciando no seu estudo.

O propósito deste artigo é auxiliar os principiantes no entendimento dos conceitos, princípios e procedimentos estabelecidos nas normas que tratam de tolerância geométrica.

Para interpretar a norma corretamente, é necessário conhecer alguns conceitos básicos, que serão apresentados a seguir.

Conceitos básicos para interpretação das normas

Todo corpo é separado do meio que o envolve por uma superfície. Esta superfície, que limita o corpo, é chamada de superfície real.

A superfície real do corpo não é idêntica à superfície geométrica, que corresponde à superfície ideal, representada no desenho. Para fins práticos, considera-se que a superfície geométrica é isenta de erros de forma, posição e de acabamento.

Ao término de um processo de fabricação qualquer, o corpo apresenta uma superfície efetiva. Esta corresponde à superfície avaliada por meio de técnicas de medição e se aproxima da superfície real.

O perfil real é o que resulta da interseção de uma superfície real por um plano perpendicular (figura 5).



Já o perfil obtido por meio de avaliação ou de medição, que corresponde a uma imagem aproximada do perfil real, é o chamado perfil efetivo (figura 6).



As diferenças entre o perfil efetivo e o perfil geométrico, que são os erros apresentados pela superfície em exame, classificam-se em dois grupos:

- Erros microgeométricos: são formados por sulcos ou marcas deixados nas superfícies efetivas pelo processo de usinagem (ferramenta, rebolo, partículas abrasivas, açãoquímica, etc.) ou por deficiências nos movimentos da máquina, deformação no tratamento térmico, tensões residuais de forjamento ou fundição, etc. Podem ser detectados por meio de instrumentos, como rugosímetros e perfiloscópios. Os equipamentos eletrônicos mais modernos, com resolução digital, possibilitam obter facilmente a análise gráfica dos estados dessas superfícies. Esses erros são também definidos como rugosidade da superfície.

- Erros macrogeométricos: são também conhecidos como erros de forma e/ou de posição. Podem ser detectados por instrumentos convencionais como relógios comparadores, micrômetros, esquadros, desempenos, etc. Conforme a necessidade, esses erros podem ser detectados por equipamentos eletrônicos.

De um modo geral, o estabelecimento das tolerâncias geométricas visa à verificação dos erros macrogeométricos.

A norma que dispõe sobre as tolerâncias geométricas apresenta uma classificação abrangente que será analisada a seguir.

Classificação das tolerâncias geométricas


A norma NBR 6409:1997 baseada na norma ISO 1101:1983 prevê indicações de tolerâncias geométricas para elementos isolados e para elementos associados.

Os elementos tolerados, tanto isolados como associados, podem ser linhas, superfícies ou pontos.

A tolerância refere-se a um elemento isolado quando ela se aplica diretamente a este elemento, independentemente dos demais elementos da peça, como mostra a figura 7, a seguir.



Quando a tolerância refere-se a elementos associados, um desses elementos será o tolerado e o outro será tomado como elemento de referência. Para efeito de verificação, o elemento de referência, embora seja um elemento real da peça, é sempre considerado como ideal, isto é, isento de erros. Veja a figura 8.



Alguns tipos de tolerância só se aplicam a elementos isolados. Outros só se aplicam a elementos associados. E há certas características que se aplicam tanto a elementos isolados como a elementos associados.

De acordo com as normas técnicas sobre tolerância geométrica, as características toleradas podem ser relacionadas a: forma, posição, orientação e batimento.

A tolerância de forma é a variação permitida em relação a uma forma perfeita definida no projeto. Esta variação pode ser de:
- retitude
- planeza
- circularidade
- cilindricidade
- perfil de linha qualquer
- perfil de superfície qualquer.

A tolerância de orientação refere-se ao desvio angular aceitável de um elemento da peça em relação à sua inclinação ideal, prescrita no desenho. Esse desvio pode ser de:
- paralelismo
- perpendicularidade
- inclinação.

A tolerância de posição estabelece o desvio admissível de localização de um elemento da peça, em relação à sua localização teórica, prescrita no projeto. Pode ser de:
- concentricidade
- coaxialidade
- simetria
- posição.

A tolerância de batimento refere-se a desvios compostos de forma e posição, em relação ao eixo de simetria da peça, quando esta é submetida a rotação. Pode ser :
- circular
- total.

Quanto à direção pode ser axial, radial, especificada ou qualquer.

Símbolos indicativos das tolerâncias Geométricas

Cada tipo de tolerância geométrica é identificado por um símbolo apropriado. Esses símbolos, que devem ser desenhados conforme prescreve a norma ISO 7083:1983, são usados nos desenhos técnicos para indicar as tolerâncias especificadas.

A tabela 1 apresenta uma visão de conjunto das tolerâncias geométricas e seus respectivos símbolos.



Cada uma dessas tolerâncias será explicada detalhadamente nos próximos artigos. Por ora, é importante que você saiba como são feitas as indicações dessas tolerâncias nos desenhos técnicos.

Indicação das tolerâncias geométricas nos desenhos técnicos

Nos desenhos técnicos, a característica tolerada deve estar indicada em um quadro retangular, dividido em duas ou mais partes. Nessas divisões são inscritos, da esquerda para a direita, na seguinte ordem:

- Símbolo da característica a ser tolerada;
- Valor da tolerância para dimensões lineares. Se a zona de tolerância tiver a forma circular ou cilíndrica, este valor deve ser precedido do símbolo de diâmetro (ø);
- Letra ou letras, quando for o caso, para identificar os elementos tomados como referência.

As proporções dos caracteres são padronizadas pela NBR 8402:1994 e as dimensões do quadro pela ISO 7083:1983. A tabela 2 apresenta as dimensões recomendadas, em milí- metros, de acordo com as características do quadro e do caractere.



Os exemplos mostrados na figura 9 ilustram diferentes possibilidades de indicação nos quadros de tolerância.



No desenho da esquerda, o símbolo indica que se trata de tolerância de circularidade. O valor 0,1 indica que a tolerância é de um décimo de milímetro, no máximo. Neste caso, trata-se de tolerância de um elemento isolado.

No desenho do meio, o valor da tolerância também é de um décimo de milímetro, mas o símbolo indica que se trata de tolerância de retitude. A novidade é o sinal de diâmetro antes do valor da tolerância, que indica que campo de tolerância neste caso tem a forma cilíndrica.

No desenho da direita, o símbolo mostra que está sendo indicada uma tolerância de paralelismo. Este tipo de tolerância só se aplica a elementos associados. Portanto, é necessário identificar o elemento de referência, neste exemplo representado pela letra A.

No exemplo anterior, apenas um elemento foi tomado como referência. Mas, há casos em que é necessário indicar mais de um elemento de referência. Quando isso ocorre, algumas regras devem ser seguidas. Os exemplos ilustrados na figura 10 mostram as formas possíveis de indicação de mais de um elemento de referência.



No desenho da esquerda, as letras A, C e B servem para indicar quantos e quais são os elementos tomados como referência.

Quando as letras que representam os elementos de referência aparecem em compartimentos separados, a seqüência de apresentação, da esquerda para a direita, indica a ordem de prioridade. Neste exemplo, o elemento de referência A tem prioridade sobre o C e o B; e o elemento C tem prioridade sobre o B.

Na figura do meio, as letras A e B aparecem no mesmo compartimento. Isso indica que os dois elementos de referência têm a mesma importância.

Se a tolerância se aplicar a vários elementos repetitivos, isso deve ser indicado sobre o quadro de tolerância, na forma de uma nota. O número de elementos aos quais a tolerância se refere deve ser seguido por um sinal de multiplicação ou pode-se escrever diretamente a quantidade de elementos a serem tolerados, como mostram as figuras 11 e 12.



Se for necessário especificar alguma restrição quanto à forma do elemento tolerado, essa restrição deve ser escrita próxima ao quadro de to-lerância, ligada ou não ao quadro por uma linha. Observe a figura 13.



Nos exemplos apresentados, a inscrição “não convexo” significa que a superfície efetiva, além de estar dentro dos limites especificados, não pode apresentar perfil convexo.

Se a restrição for relacionada à extensão em que a característica tolerada deve ser verificada, o comprimento da parte a ser verificada deve ser especificado no quadro de tolerância, após o valor da tolerância e separado dele por uma barra inclinada, como mostra a figura 14, acima.



No exemplo, o valor ao lado da tolerância de 0,01mm significa que o paralelismo do elemento tolerado em relação ao elemento de referência B, deverá ser verificado numa extensão de 100 mm livremente escolhidos ou indicados no desenho da peça.

Pode ser necessário, em alguns casos, indicar uma tolerância mais apertada para uma parte do elemento tolerado. Nesses casos, a indicação restrita a uma parte limitada da peça deve vir indicada no quadro de tolerância, num compartimento abaixo da tolerância principal, como na figura 15.



Nesse exemplo, deve ser observada a tolerância de paralelismo em relação ao elemento de referência B, de no máximo 0,1 mm, que é a tolerância principal. Ao longo da extensão tolerada, uma parte com o comprimento de 200 mm admite uma tolerância de pa- ralelismo menor, de no máximo 0,05 mm, em relação ao mesmo elemento de referência B.

Caso um mesmo elemento tenha de ser tolerado em relação a mais de uma característica, as especificações de tolerâncias devem ser feitas em dois quadros, um sobre o outro, como mostra a figura 16.



No exemplo apresentado, o mesmo elemento está sendo tolerado simultaneamente quanto à circularidade e quanto ao paralelismo em relação ao elemento de referência B.

Algumas vezes, uma indicação de uma tolerância engloba outra e, portanto, não é necessário indicar as duas. Basta especificar a mais abrangente. Por exemplo, a condição de retitude está contida na especificação de paralelismo. Porém, o contrário não é verdadeiro: a tolerância de retitude não limita erros de paralelismo.

Dois outros símbolos podem aparecer no quadro de tolerância, ao lado do valor numérico. São eles: o símbolo indicativo da condição de máximo material e o símbolo indicativo de campo de tolerância projetado , que tanto pode aparecer após o valor da tolerância como após a letra de referência, ou ainda depois dos dois. A aplicação deste símbolo é padronizada pela norma ISO 2692:1988. Veja na figura 17.



0 símbolo é aplicado em alguns casos em que as tolerâncias de orientação e de posição não devem ser indicadas em relação ao próprio elemento tolerado, mas sim em relação a uma projeção externa dele. A aplicação deste símbolo é padronizada pela ISO 10578:1992. Atente para a figura 18.



Há várias maneiras de fazer as indicações de tolerâncias geométricas nos desenhos técnicos. No próximo artigo, serão examinados os modos de representar o quadro de tolerância em relação aos elementos tolerados. Depois, serão analisadas as formas aceitáveis de indicação dos elementos de referência.

Bibliografia

- SENAI-SP. Tolerância geométrica. Brasília, SENAI/DN, 200. 122p. ISBN 85-87090-77-1

* Originalmente publicado na revista Mecatrônica Atual n° 08 fev/2003