En las pruebas diarias, además de los parámetros de precisión del propio equipo, ¿ha considerado alguna vez el impacto de la medición del tamaño de la muestra en los resultados de las pruebas? Este artículo combina estándares y casos específicos para ofrecer algunas sugerencias sobre la medición del tamaño de algunos materiales comunes.
1. ¿En qué medida afecta el error en la medición del tamaño de la muestra a los resultados de la prueba?
Primero, ¿qué tan grande es el error relativo causado por el error? Por ejemplo, para el mismo error de 0,1 mm, para un tamaño de 10 mm, el error es del 1 %, y para un tamaño de 1 mm, el error es del 10 %;
En segundo lugar, ¿cuánta influencia tiene el tamaño en el resultado? En la fórmula para calcular la resistencia a la flexión, el ancho tiene un efecto de primer orden en el resultado, mientras que el espesor tiene un efecto de segundo orden. Cuando el error relativo es el mismo, el espesor tiene un mayor impacto en el resultado.
Por ejemplo, el ancho y el espesor estándar de la probeta de ensayo de flexión son 10 mm y 4 mm respectivamente, y el módulo de flexión es de 8956 MPa. Cuando se introduce el tamaño real de la muestra, el ancho y el espesor son 9,90 mm y 3,90 mm respectivamente, el módulo de flexión pasa a ser de 9741 MPa, lo que supone un aumento de casi el 9 %.
2. ¿Cuál es el rendimiento de los equipos comunes para la medición del tamaño de las muestras?
Los equipos de medición de dimensiones más comunes en la actualidad son principalmente micrómetros, calibradores, medidores de espesor, etc.
El rango de los micrómetros comunes generalmente no supera los 30 mm, la resolución es de 1 μm y el error máximo de indicación es de aproximadamente ±(2~4) μm. La resolución de los micrómetros de alta precisión puede alcanzar los 0,1 μm y el error máximo de indicación es de ±0,5 μm.
El micrómetro incorpora un valor de fuerza de medición constante, y cada medición permite obtener el resultado bajo la condición de una fuerza de contacto constante, lo que resulta adecuado para la medición dimensional de materiales duros.
El rango de medición de un calibrador convencional generalmente no supera los 300 mm, con una resolución de 0,01 mm y un error máximo de indicación de aproximadamente ±0,02~0,05 mm. Algunos calibradores de mayor tamaño pueden alcanzar un rango de medición de 1000 mm, pero el error también aumentará.
La fuerza de sujeción del calibrador depende de la habilidad del operador. Los resultados de medición de una misma persona suelen ser estables, aunque puede haber cierta diferencia entre los resultados de diferentes personas. Es adecuado para la medición dimensional de materiales duros y de algunos materiales blandos de gran tamaño.
El recorrido, la precisión y la resolución de un medidor de espesor son generalmente similares a los de un micrómetro. Estos dispositivos también proporcionan una presión constante, la cual puede ajustarse modificando la carga en la parte superior. Por lo general, son adecuados para medir materiales blandos.
3. ¿Cómo elegir el equipo de medición del tamaño de la muestra adecuado?
La clave para seleccionar equipos de medición dimensional es asegurar que se puedan obtener resultados de prueba representativos y altamente repetibles. Lo primero que debemos considerar son los parámetros básicos: rango y precisión. Además, los equipos de medición dimensional de uso común, como micrómetros y calibradores, son equipos de medición por contacto. Para algunas formas especiales o muestras blandas, también debemos considerar la influencia de la forma de la sonda y la fuerza de contacto. De hecho, muchas normas han establecido requisitos correspondientes para equipos de medición dimensional: ISO 16012:2015 estipula que para estrías moldeadas por inyección, se pueden usar micrómetros o medidores de espesor de micrómetro para medir el ancho y el espesor de las muestras moldeadas por inyección; para muestras mecanizadas, también se pueden usar calibradores y equipos de medición sin contacto. Para resultados de medición dimensional de <10 mm, la precisión debe estar dentro de ±0,02 mm, y para resultados de medición dimensional de ≥10 mm, el requisito de precisión es de ±0,1 mm. GB/T 6342 estipula el método de medición dimensional para plásticos espumados y caucho. Para algunas muestras, se permite el uso de micrómetros y calibradores, pero su utilización está estrictamente prohibida para evitar que la muestra se someta a fuerzas excesivas, lo que podría resultar en mediciones inexactas. Además, para muestras con un espesor inferior a 10 mm, la norma también recomienda el uso de un micrómetro, pero establece requisitos estrictos para la tensión de contacto, que es de 100 ± 10 Pa.
La norma GB/T 2941 especifica el método de medición dimensional para muestras de caucho. Cabe destacar que, para muestras con un espesor inferior a 30 mm, la norma especifica que la sonda debe tener forma de pie de presión plano circular con un diámetro de 2 mm a 10 mm. Para muestras con una dureza ≥35 IRHD, la carga aplicada es de 22 ± 5 kPa, y para muestras con una dureza inferior a 35 IRHD, la carga aplicada es de 10 ± 2 kPa.
4. ¿Qué equipos de medición se recomiendan para algunos materiales comunes?
A. Para probetas de tracción plásticas, se recomienda utilizar un micrómetro para medir el ancho y el espesor;
B. Para probetas de impacto con muescas, se puede utilizar un micrómetro o un medidor de espesor con una resolución de 1 μm para la medición, pero el radio del arco en la parte inferior de la sonda no debe exceder los 0,10 mm;
C. Para muestras de película, se recomienda utilizar un medidor de espesor con una resolución mejor que 1 μm para medir el espesor;
D. Para las muestras de tracción de caucho, se recomienda utilizar un medidor de espesor para medir el espesor, pero se debe prestar atención al área de la sonda y a la carga;
E. Para materiales de espuma más delgados, se recomienda utilizar un medidor de espesor específico para medir el grosor.
5. Además de la selección del equipo, ¿qué otras consideraciones se deben tener en cuenta al medir las dimensiones?
La posición de medición de algunas muestras debe considerarse representativa del tamaño real de la muestra.
Por ejemplo, en el caso de las estrías curvas moldeadas por inyección, el ángulo de desmoldeo no superará 1° en el lateral de la estría, por lo que el error entre los valores de ancho máximo y mínimo puede alcanzar los 0,14 mm.
Además, las muestras moldeadas por inyección presentan contracción térmica, y existe una gran diferencia entre las mediciones realizadas en el centro y en el borde de la muestra. Por ello, las normas pertinentes también especifican la posición de medición. Por ejemplo, la norma ISO 178 exige que la posición de medición del ancho de la muestra sea de ±0,5 mm con respecto al eje central del espesor, y la del espesor, de ±3,25 mm con respecto al eje central del ancho.
Además de garantizar que las dimensiones se midan correctamente, también se debe tener cuidado para evitar errores causados por errores humanos en la introducción de datos.
Fecha de publicación: 25 de octubre de 2024