Blog

Medição de Lead / Twist – Aplicações e Definições - Parte I

2019-02-24 | Aplicações | Santana, Tatiana
Mahr do Brasil - Depto. Marketing

A função de vedação das peças de trabalho cilíndricas é afetada não apenas pelos desvios de forma e posição, mas também por quaisquer microestruturas superficiais (ranhuras e canais em forma de espiral plana = "Lead") na superfície da peça de trabalho. Estas estruturas superficiais uniformes, geralmente formadas durante a usinagem ("Lead / Twist") apresentam ondulação e porções de rugosidade.

Muitos clientes têm procurado a Mahr com o intuito de medir e também conhecer um pouco mais sobre a análise de TWIST. Embora o conceito ainda seja novo para a maioria dos metrologistas, fora criado por uma montadora há alguns anos. Mas afinal, o que é o “Twist”? Quais são suas fontes?

Twist é uma estrutura regular, em elementos de peça de trabalho rotacionalmente simétricos, que devem ser usados em um sistema de vedação. Estas estruturas apresentam porções de rugosidade e ondulação e geralmente são causadas pela retificação. Dependendo do sentido de rotação, estas ranhuras helicoidais podem levar a vazamentos ou funcionamento à seco. Os processos de fabricação convencionais para peças rotacionais, são geralmente os mais indicados para a análise de Lead / TWIST, tendo como foco peças como eixos de virabrequins, eixos de comando de válvulas e eixos de transmissão. 

Na imagem acima, lado esquerdo, você pode ver uma peça de trabalho rotacionalmente simétrica com uma superfície de vedação. No meio, imagem das ranhuras de torção geradas pelo processo de usinagem. A imagem à direita mostra a superfície da peça usinada bastante ampliada.

A cadeia de processo convencional para a produção de componentes rotacionalmente simétricos com um alto nível de dureza, como virabrequins, eixos de comandos de válvulas, etc, é caracterizado por vários processos de fabricação e longos períodos não produtivos, como por exemplo transporte, armazenamento, etc. Dentre estes processos, a retificação é comumente usada como operação de acabamento para fabricar superfícies de contato de vedação, especialmente na indústria automotiva. Estes processos poderiam ser mais eficientes em termos de recursos se o processo intenso de usinagem e custos de energia pudesse ser substituído por usinagem com arestas de corte geometricamente definidas, como torneamento rígido. No entanto, as operações de torneamento geralmente causam uma estrutura de torção na superfície, que pode transportar os líquidos lubrificantes.

A análise de Lead/Twist entrega alguns parâmetros que, ao serem analisados em conjunto, demonstram se a superfície resultante pode ser, por exemplo, considerada uma superfície de vedação. Um sistema de vedação é usado para evitar por exemplo o aquecimento, inibindo a troca de líquidos entre duas peças e consiste (basicamente) em 3 elementos: líquido selante, anel de vedação, superfície de contato (por exemplo, um eixo). Em superfícies onde há formação de estruturas parecidas com roscas (falando em uma escala micro), pode haver o escoamento de líquidos na direção axial, prejudicando a vedação.

  Enquanto na medição de rugosidade, os parâmetros são calculados a partir de apenas um perfil, o mesmo não ocorre no caso da medição de Lead/Twist, pois a análise é feita com 72 perfis. Neste caso há dois métodos de medição específicos mais usados e é necessário o uso de uma máquina com ponta de rugosidade (raio de 2 ou 5 micrometros). Embora seja uma ponta com características de rugosidade, não se trata de um rugosímetro em si, mas de uma máquina de medição erros de formas, com uma ponta de medição de rugosidade, como é o caso de uma MMQ 400-2.

Após posicionar a peça sobre a mesa da máquina, uma medição com o comprimento de 2mm é tomada na superfície em questão, no sentido do eixo da peça. Na sequência, a máquina gira a peça posicionando o apalpador no próximo ponto de medição. Esta rotina é repetida 72 vezes, e o que muda entre as duas metodologias mais usadas, é o ângulo entre os pontos iniciais de cada medição. No primeiro método, após a medição de um perfil linear, a máquina rotacional 5º para posicionar no próximo ponto. No final das 72 medições, a máquina vai ter feito a coleta em 360º da circunferência. Se usarmos o segundo método, o número de medições será a mesma, mas, como o deslocamento rotacional seria de 0,5º, esta medição cobriria 36º da circunferência.

  

 

 

 

 

 

 Parâmetros Lead/Twist – Definições básicas

Logo abaixo, uma breve descrição dos parâmetros calculados na medição de Lead /Twist.

 Ângulo do Lead - Dγ: O ângulo de Lead γ [°] é o ângulo com o sinal entre a direção circunferencial e uma estrutura de Lead. O ângulo é orientado para a direita (sinal +) quando a direção da estrutura é da parte inferior direita para a parte superior esquerda; e para a esquerda (sinal +) quando a direção da estrutura é da parte inferior esquerda para a parte superior direita. 

Profundidade do Lead - Dt : A profundidade do Lead Dt [μm] é a dimensão vertical máxima entre o pico e o vale de uma superfície de calculada.

Número de segmentos DG : O número de segmentos DG é o número de períodos na direção circunferencial, distribuídos em 360 °.

Comprimento do período DP: O comprimento do período DP [mm] é a distância entre 2 picos de onda sucessivos ou vales na direção axial. 

Área teórica de suprimento DF: à área em μm2 (por exemplo, quantidade de óleo retida). DF [μm2] é a área de seção transversal de um período em uma seção axial da superfície do Lead. 

Seção transversal DFu : A seção transversal teórica DFu [μm2 / U] é a área da seção transversal de um comprimento dentro de um período em uma seção axial da superfície do Lead, multiplicada pelo número de picos.

Comprimento de contato em porcentagem DLu: O comprimento de contato em porcentagem DLu [%] é a medida da superfície de contato teórica na direção circunferencial em relação à circunferência total. O DLu é calculado numa altura de seção correspondente cujo material corresponda a 80%.

Em breve falaremos mais sobre o assunto em novos posts.

By Tatiana Dias Santana

Gerente de Produtos na empresa Mahr do Brasil

 

O que acho deste artigo?
Thank you for your feedback.