Principais Insights: Entendendo Concêntrica OD/ID na Aquisição de Tubos

Como Verificar Concêntrica de Dois Diâmetros (e Outros Fatores na Aquisição de Tubos)

A questão de como verificar a concêntrica de dois diâmetros frequentemente surge na aquisição de tubos. Envolve determinar espessura da parede — medição entre diâmetro externo (DE) e diâmetro interno (DI) de um tubo — em diferentes pontos para ver quão constante é em relação a eixo central teórico.

O desafio está em estabelecer eixo central teórico que serve como ponto de referência (eixo datum). Isso torna concêntrica perfeita quase tão difícil de medir quanto de alcançar.

Por isso é inteligente manter em mente o seguinte antes de especificar medições DE e DI de tubos com requisitos de concêntrica.

1. O Que é Concêntrica?

Entre tolerâncias GD&T, concêntrica é complexa — uma espécie de "simetria circular" usada para estabelecer zona de tolerância para pontos medianos de peça cilíndrica ou esférica.

Qual diferença entre cilindricidade e concêntrica? Enquanto cilindricidade indica redondeza e retidão ao longo do eixo completo de peça 3D, concêntrica compara DE e DI ou compara redondeza em dois pontos diferentes.

Às vezes chamada coaxialidade, concêntrica GD&T "controla eixo central da característica referenciada, a um eixo datum" segundo site GD&T Basics.

Mais simplesmente, pode definir concêntrica como medida da constância da espessura da parede de tubo, cano ou outro cilindro. Como tal, concêntrica controla eixo central derivado dos pontos medianos da peça, medidos em seções transversais.

Isso significa que se concêntrica fosse "perfeita", espessura da parede entre DE e DI seria a mesma em toda seção transversal, em todo ponto ao redor do diâmetro do tubo.

O Que Torna Concêntrica Tão Complexa?

Concêntrica de tubos depende de medições de eixo derivado em oposição a superfície tangível. Ou seja, cria zona de tolerância cilíndrica teórica 3D na qual todos os pontos medianos derivados do tubo devem cair.

É exatamente por isso que concêntrica geralmente é reservada para peças de alta precisão onde há necessidade crítica de controlar esses pontos medianos.

O Que é Excentricidade vs. Concêntrica?

Quando há variações na espessura da parede do tubo, tem-se tubo excêntrico — onde centro do círculo formado pelo DE está em ponto diferente do centro do círculo formado pelo DI. (Ou seja, os dois círculos não são concêntricos.)

Excentricidade é medida olhando seção transversal para determinar dimensões mínima e máxima da parede. Então calcula diferença entre espessuras mínima e máxima e divide esse valor pela metade.

2. Chamadas de Concêntrica OD/ID

Requisitos de concêntrica DE/DI podem ser indicados em desenho de várias formas, incluindo:

• Símbolo GD&T de concêntrica, círculo dentro de círculo
• Porcentagem de excentricidade
• TIR (Total Indicator Reading)
• Declarações escritas como "DE e DI devem ser concêntricos dentro de 0,00X polegadas"

Outro termo às vezes usado ao falar de concêntrica é wall runout (oscilação de parede), que é a mesma coisa que TIR. Wall runout é calculado colocando indicador na peça enquanto gira em seu eixo, medindo não só concêntrica mas também circularidade da peça.

Wall runout deriva da excentricidade do tubo e descreve variação na espessura da parede comparada a parede nominal especificada. Também pode ser expresso como:

• Espessura máxima da parede menos espessura mínima
• Excentricidade x 2 (vezes dois)

Onde esses (e outros) termos são usados em desenhos para descrever requisitos de concêntrica, fornecedores de material e oficinas de corte de precisão são desafiados a determinar não só qual processo de máquina usar, mas também como medir concêntrica para atender especificação.

3. Desafios de Medir Concêntrica

Isso nos traz à dificuldade de como medir concêntrica e determinar se DE e DI especificados são alcançados. Além da questão de estabelecer eixo central teórico, medir concêntrica requer:

• Fazer muitas medições em série de seções transversais
• Mapear exatamente superfície e determinar pontos medianos das seções transversais
• Plotar série de pontos para ver se caem dentro da zona de tolerância cilíndrica

Poderia usar micrômetro ou comparador óptico para medir concêntrica de algumas peças. Contudo, tarefa é melhor realizada usando máquina de medição por coordenadas (CMM) ou outro dispositivo de medição computadorizado. Porém, CMM é demorado, o que significa custo adicional.

Outro desafio: com micromecanica atual, peças a medir são frequentemente menores que nunca. Por exemplo, no caso de tubos de precisão minúsculos usados como componentes em dispositivos médicos, desafio está em como verificar concêntrica de dois diâmetros em tubos muito, muito pequenos.

4. Quando Concêntrica é Necessária

Com toda essa complexidade, concêntrica geralmente só é usada para peças que requerem altíssimo grau de precisão para funcionar corretamente.

Se concêntrica é crítica depende do uso final, como se alguma entidade física com seu próprio DE precisa encaixar no tubo. Por exemplo:

• Em geral, se tubo precisa entrar em abertura e outra peça precisa encaixar no DI do tubo, então DE, DI e concêntrica podem todos precisar alinhar para peças trabalharem juntas.
• Porém, se aplicação requer líquido ou gás passar através de tubo, concêntrica pode não importar, porque não-concêntrica não impediria fluxo.

Mas mesmo onde concêntrica não é crítica, pode ser importante saber o quão fora de concêntrica DE/DI pode estar. Por exemplo, onde líquido ou gás fluirá sob pressão, pode precisar especificar espessura mínima aceitável da parede para garantir que pressão não cause ruptura em ponto fino da parede não concêntrica.

Em certa medida, escolha de material também pode relacionar-se a concêntrica ou espessura mínima/máxima da parede. Por exemplo, se escolheu tubo soldado que passará por retificação para formar peça, pode querer especificar espessura mínima para evitar que parede seja retificada demais e cause ruptura na solda.

Da mesma forma, se aplicação final usará tubo para mover líquido sob alta pressão, material sem costura trefilado e não soldado pode ser melhor, para minimizar risco de ruptura. Mas novamente, se tubo apenas liberará ar no ambiente, tubo sem costura seria over-engineering.

5. Alternativa: Concêntrica vs. Runout

Em alguns casos, pode evitar tempo e custo de verificar concêntrica substituindo requisitos de concêntrica por runout (desvio circular), que é mais fácil de medir e mais prontamente alcançável.

Enquanto concêntrica olha quão bem característica cilíndrica está centrada em eixo teórico, runout olha quanto característica desvia de círculo perfeito perfeitamente centrado em eixo de rotação. Ou seja, runout é combinação de concêntrica e circularidade — e se peça é perfeitamente redonda, runout iguala concêntrica.

Embora concêntrica e runout não sejam a mesma coisa, frequentemente podem ser usadas intercambiavelmente para alcançar mesmo resultado básico.

Grande diferença: com runout, você pode tocar e medir fisicamente superfície da peça. Controlar runout também controla concêntrica, embora admitidamente não na mesma extensão que quando concêntrica aplicada sozinha.

(Saiba mais sobre runout, incluindo runout circular, runout total e TIR.)

Projete Tubos com Tolerâncias Alcançáveis em Mente

Lembre-se, viabilidade de produzir peças dentro de suas tolerâncias aceitáveis é consideração criticamente importante ao fazer desenhos. Por isso, a maioria de maquinas, técnicos de medição e engenheiros de projeto recomendam evitar concêntrica OD/ID sempre que possível.

Em vez disso, pode usar outros símbolos GD&T aplicáveis em seus desenhos e projetos de tubos — prevenindo desafios de concêntrica OD/ID não a projetando na peça em primeiro lugar.

Para saber mais sobre como especificar recursos e tolerâncias GD&T afeta qualidade de fabricação de peças, baixe nosso paper gratuito How to Fine-Tune Your Quote Request to Your Maximum Advantage: Frequently Asked Questions in Small Parts Sourcing.