أخبار

في الاختبارات اليومية، بالإضافة إلى معايير دقة الجهاز نفسه، هل فكرت يومًا في تأثير قياس حجم العينة على نتائج الاختبار؟ ستجمع هذه المقالة بين المعايير والحالات المحددة لتقديم بعض الاقتراحات حول قياس حجم بعض المواد الشائعة.

1. ما مدى تأثير الخطأ في قياس حجم العينة على نتائج الاختبار؟

أولاً، ما هو حجم الخطأ النسبي الناتج عن الخطأ؟ على سبيل المثال، بالنسبة لنفس الخطأ البالغ 0.1 مم، بالنسبة لحجم 10 مم، يكون الخطأ 1%، وبالنسبة لحجم 1 مم، يكون الخطأ 10%؛

ثانيًا، ما مدى تأثير الحجم على النتيجة؟ في معادلة حساب مقاومة الانحناء، يؤثر العرض تأثيرًا مباشرًا على النتيجة، بينما يؤثر السُمك تأثيرًا غير مباشر. وعندما يكون الخطأ النسبي متساويًا، يكون تأثير السُمك أكبر على النتيجة.
على سبيل المثال، يبلغ العرض والسمك القياسيان لعينة اختبار الانحناء 10 مم و4 مم على التوالي، ومعامل الانحناء 8956 ميجا باسكال. عند إدخال حجم العينة الفعلي، أي 9.90 مم و3.90 مم على التوالي، يصبح معامل الانحناء 9741 ميجا باسكال، بزيادة تقارب 9%.

2. ما هو أداء معدات قياس حجم العينات الشائعة؟

أكثر معدات قياس الأبعاد شيوعاً في الوقت الحاضر هي بشكل أساسي الميكرومترات، والفرجار، ومقاييس السماكة، وما إلى ذلك.

لا يتجاوز مدى الميكرومترات العادية عادةً 30 مم، ودقتها 1 ميكرومتر، وأقصى خطأ في القياس حوالي ±(2-4) ميكرومتر. أما الميكرومترات عالية الدقة، فتصل دقتها إلى 0.1 ميكرومتر، وأقصى خطأ في القياس ±0.5 ميكرومتر.

يحتوي الميكرومتر على قيمة قوة قياس ثابتة مدمجة، ويمكن الحصول على نتيجة القياس في كل قياس في ظل حالة قوة التلامس الثابتة، وهو ما يناسب قياس أبعاد المواد الصلبة.

لا يتجاوز نطاق قياس الفرجار التقليدي عادةً 300 مم، بدقة 0.01 مم، وخطأ قراءة أقصى يبلغ حوالي ±0.02 إلى 0.05 مم. قد يصل نطاق قياس بعض الفرجارات الكبيرة إلى 1000 مم، ولكن يزداد الخطأ في هذه الحالة أيضًا.

تعتمد قيمة قوة تثبيت الفرجار على مهارة المستخدم. وتكون نتائج القياس للشخص نفسه مستقرة عمومًا، بينما قد تختلف نتائج القياسات بين أشخاص مختلفين. وهو مناسب لقياس أبعاد المواد الصلبة وبعض المواد اللينة كبيرة الحجم.

تتشابه دقة ووضوح ووضوح مقياس السماكة عمومًا مع تلك الخاصة بالميكرومتر. توفر هذه الأجهزة ضغطًا ثابتًا، ولكن يمكن تعديل هذا الضغط بتغيير الحمل على الجزء العلوي. وهي مناسبة بشكل عام لقياس المواد اللينة.

3. كيف يتم اختيار معدات قياس حجم العينة المناسبة؟

يكمن مفتاح اختيار معدات قياس الأبعاد في ضمان الحصول على نتائج اختبار تمثيلية وقابلة للتكرار بدرجة عالية. أول ما يجب مراعاته هو المعايير الأساسية: المدى والدقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معدات قياس الأبعاد الشائعة الاستخدام، مثل الميكرومترات والفرجار، هي معدات قياس تلامسية. بالنسبة لبعض الأشكال الخاصة أو العينات اللينة، ينبغي أيضًا مراعاة تأثير شكل المجس وقوة التلامس. في الواقع، وضعت العديد من المعايير متطلبات مقابلة لمعدات قياس الأبعاد: ينص معيار ISO 16012:2015 على أنه بالنسبة للشرائح المصبوبة بالحقن، يمكن استخدام الميكرومترات أو مقاييس سمك الميكرومتر لقياس عرض وسمك العينات المصبوبة بالحقن؛ أما بالنسبة للعينات المشغولة آليًا، فيمكن استخدام الفرجار ومعدات القياس غير التلامسية. بالنسبة لنتائج قياس الأبعاد التي تقل عن 10 مم، يجب أن تكون الدقة في حدود ±0.02 مم، وبالنسبة لنتائج قياس الأبعاد التي تبلغ 10 مم أو أكثر، فإن متطلبات الدقة هي ±0.1 مم. يحدد معيار GB/T 6342 طريقة قياس الأبعاد للبلاستيك الرغوي والمطاط. يُسمح باستخدام الميكرومترات والفرجار في بعض العينات، ولكن يُشترط استخدامهما بدقة لتجنب تعريض العينة لقوى كبيرة، مما قد يؤدي إلى نتائج قياس غير دقيقة. إضافةً إلى ذلك، بالنسبة للعينات التي يقل سمكها عن 10 مم، يُوصي المعيار أيضًا باستخدام الميكرومتر، ولكنه يفرض متطلبات صارمة على إجهاد التلامس، والذي يبلغ 100 ± 10 باسكال.

تحدد المواصفة القياسية GB/T 2941 طريقة قياس أبعاد عينات المطاط. تجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة للعينات التي يقل سمكها عن 30 مم، تنص المواصفة على أن يكون شكل المجس عبارة عن قاعدة ضغط دائرية مسطحة بقطر يتراوح بين 2 مم و10 مم. أما بالنسبة للعينات ذات الصلابة ≥35 IRHD، فيكون الحمل المطبق 22±5 كيلو باسكال، وبالنسبة للعينات ذات الصلابة <35 IRHD، فيكون الحمل المطبق 10±2 كيلو باسكال.

4. ما هي معدات القياس التي يمكن التوصية بها لبعض المواد الشائعة؟

أ. بالنسبة لعينات الشد البلاستيكية، يوصى باستخدام الميكرومتر لقياس العرض والسمك؛

ب. بالنسبة لعينات الصدمات المشقوقة، يمكن استخدام الميكرومتر أو مقياس السماكة بدقة 1 ميكرومتر للقياس، ولكن يجب ألا يتجاوز نصف قطر القوس في أسفل المسبار 0.10 مم؛

ج. بالنسبة لعينات الأغشية، يوصى باستخدام مقياس سمك بدقة أفضل من 1 ميكرومتر لقياس السمك؛

د. بالنسبة لعينات الشد المطاطية، يوصى باستخدام مقياس سمك لقياس السمك، ولكن يجب الانتباه إلى منطقة المجس والحمل؛

هـ. بالنسبة لمواد الرغوة الرقيقة، يوصى باستخدام مقياس سمك مخصص لقياس السمك.

5. بالإضافة إلى اختيار المعدات، ما هي الاعتبارات الأخرى التي يجب مراعاتها عند قياس الأبعاد؟

ينبغي اعتبار موضع القياس لبعض العينات بمثابة تمثيل للحجم الفعلي للعينة.

على سبيل المثال، بالنسبة للشرائح المنحنية المصبوبة بالحقن، ستكون هناك زاوية سحب لا تزيد عن 1 درجة على جانب الشريحة، لذلك يمكن أن يصل الخطأ بين قيم العرض القصوى والدنيا إلى 0.14 مم.

بالإضافة إلى ذلك، تتعرض العينات المصبوبة بالحقن للانكماش الحراري، وسيكون هناك فرق كبير بين القياس في منتصف العينة وعلى حافتها، لذا تحدد المعايير ذات الصلة موضع القياس. على سبيل المثال، يشترط معيار ISO 178 أن يكون موضع قياس عرض العينة ±0.5 مم من خط مركز السماكة، وموضع قياس السماكة ±3.25 مم من خط مركز العرض.

بالإضافة إلى ضمان قياس الأبعاد بشكل صحيح، ينبغي أيضاً توخي الحذر لمنع الأخطاء الناجمة عن أخطاء الإدخال البشري.