أخبار

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

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

أولاً، ما حجم الخطأ النسبي الناتج عن الخطأ؟ على سبيل المثال، لنفس الخطأ ٠.١ مم، يكون الخطأ ١٪ لمقاس ١٠ مم، و١ مم ١٠٪ لمقاس ١ مم.

ثانيًا، ما مدى تأثير الحجم على النتيجة؟ في صيغة حساب قوة الانحناء، يكون للعرض تأثير من الدرجة الأولى على النتيجة، بينما يكون للسمك تأثير من الدرجة الثانية. عندما يكون الخطأ النسبي متساويًا، يكون للسمك تأثير 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، يكون العرض والسمك 9.90 مم و3.90 مم على التوالي، ويصبح معامل الانحناء 9741 ميجا باسكال، بزيادة قدرها 9% تقريبًا.

2. ما هو أداء معدات قياس حجم العينة الشائعة؟

أكثر أجهزة قياس الأبعاد شيوعًا في الوقت الحاضر هي في الغالب أجهزة الميكرومتر، والفرجار، ومقاييس السُمك، وما إلى ذلك.

لا يتجاوز نطاق الميكرومتر العادي 30 مم، ودقته 1 ميكرومتر، وأقصى خطأ في القياس حوالي ±(2~4) ميكرومتر. أما الميكرومتر عالي الدقة، فيمكن أن يصل إلى 0.1 ميكرومتر، وأقصى خطأ في القياس ±0.5 ميكرومتر.

يحتوي الميكرومتر على قيمة قوة قياس ثابتة مدمجة، ويمكن لكل قياس الحصول على نتيجة القياس في ظل حالة قوة الاتصال الثابتة، وهو مناسب لقياس أبعاد المواد الصلبة.

لا يتجاوز نطاق قياس الفرجار التقليدي عادةً 300 مم، بدقة 0.01 مم، وخطأ قياس أقصى يتراوح بين ±0.02 و0.05 مم. بعض الفرجارات الكبيرة تصل إلى نطاق قياس 1000 مم، لكن الخطأ قد يزداد.

تعتمد قيمة قوة تثبيت الفرجار على طريقة تشغيل المُشغِّل. عادةً ما تكون نتائج القياس لنفس الشخص مستقرة، مع وجود اختلافات طفيفة بين نتائج القياسات المختلفة. وهو مناسب لقياس أبعاد المواد الصلبة وبعض المواد اللينة كبيرة الحجم.

تتشابه سرعة ودقة ووضوح مقياس السُمك عمومًا مع سرعة ودقة ووضوح الميكرومتر. كما توفر هذه الأجهزة ضغطًا ثابتًا، ولكن يمكن تعديل الضغط بتغيير الحمل على سطحها. وبشكل عام، تُعد هذه الأجهزة مناسبة لقياس المواد اللينة.

3. كيفية اختيار معدات قياس حجم العينة المناسبة؟

مفتاح اختيار معدات قياس الأبعاد هو ضمان الحصول على نتائج اختبار تمثيلية وقابلة للتكرار بدرجة كبيرة. أول شيء يجب مراعاته هو المعلمات الأساسية: النطاق والدقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معدات قياس الأبعاد المستخدمة بشكل شائع مثل الميكرومتر والفرجار هي معدات قياس تلامسية. بالنسبة لبعض الأشكال الخاصة أو العينات اللينة، يجب علينا أيضًا مراعاة تأثير شكل المسبار وقوة التلامس. في الواقع، طرحت العديد من المعايير متطلبات مقابلة لمعدات قياس الأبعاد: تنص ISO 16012:2015 على أنه بالنسبة للأسنان المصبوبة بالحقن، يمكن استخدام الميكرومتر أو مقاييس سمك الميكرومتر لقياس عرض وسمك العينات المصبوبة بالحقن؛ بالنسبة للعينات المخرطة، يمكن أيضًا 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 تزيد عن 10 مم، يكون متطلب الدقة هو ±0.1 مم. يحدد المعيار GB/T 6342 طريقة قياس أبعاد البلاستيك الرغوي والمطاط. يُسمح باستخدام الميكرومتر والفرجار في بعض العينات، ولكن يُشترط استخدامه بدقة لتجنب تعرض العينة لقوى كبيرة، مما قد يؤدي إلى نتائج قياس غير دقيقة. بالإضافة إلى ذلك، يُوصي المعيار باستخدام الميكرومتر للعينات التي يقل سمكها عن 10 مم، ولكنه يشترط بشدة إجهاد تلامس يبلغ 100±10 باسكال.

تحدد المواصفة GB/T 2941 طريقة قياس أبعاد عينات المطاط. تجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة للعينات التي يقل سمكها عن 30 مم، فإن المواصفة تحدد شكل المسبار على شكل قاعدة ضغط دائرية مسطحة بقطر يتراوح بين 2 مم و10 مم. بالنسبة للعينات التي تبلغ صلابتها ≥35 IRHD، يكون الحمل المطبق 22±5 كيلو باسكال، وبالنسبة للعينات التي تقل صلابتها عن 35 IRHD، يكون 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 ميكرومتر لقياس العرض والسمك؛

ب. بالنسبة لعينات التأثير المسننة، يمكن استخدام ميكرومتر أو مقياس سمك بدقة 1 ميكرومتر للقياس، ولكن لا ينبغي أن يتجاوز نصف قطر القوس في الجزء السفلي من المجس 0.10 مم؛

ج. بالنسبة لعينات الأفلام، 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؛

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، لن تكون هناك زاوية مسودة أكثر من 1 درجة على جانب الشريحة، وبالتالي فإن الخطأ بين قيم العرض الأقصى والأدنى يمكن أن يصل إلى 0.14 مم.

بالإضافة إلى ذلك، ستتعرض العينات المصبوبة بالحقن للانكماش الحراري، وسيكون هناك فرق كبير بين القياس في منتصف العينة وحافتها، لذا تُحدد المعايير ذات الصلة موضع القياس. على سبيل المثال، تشترط المواصفة ISO 178 أن يكون موضع قياس عرض العينة ±0.5 مم من خط وسط السُمك، وأن يكون موضع قياس السُمك ±3.25 مم من خط وسط العرض.

بالإضافة إلى التأكد من قياس الأبعاد بشكل صحيح، يجب أيضًا الحرص على منع الأخطاء الناجمة عن أخطاء الإدخال البشرية.