در آزمایشهای روزانه، علاوه بر پارامترهای دقت خود تجهیزات، آیا تا به حال تأثیر اندازهگیری اندازه نمونه بر نتایج آزمایش را در نظر گرفتهاید؟ این مقاله استانداردها و موارد خاص را ترکیب میکند تا پیشنهاداتی در مورد اندازهگیری اندازه برخی از مواد رایج ارائه دهد.
۱. خطای اندازهگیری حجم نمونه چقدر بر نتایج آزمایش تأثیر میگذارد؟
اول، خطای نسبی ناشی از خطا چقدر است. به عنوان مثال، برای همان خطای 0.1 میلیمتر، برای اندازه 10 میلیمتر، خطا 1٪ و برای اندازه 1 میلیمتر، خطا 10٪ است؛
دوم، اندازه چقدر بر نتیجه تأثیر میگذارد. برای فرمول محاسبه مقاومت خمشی، عرض تأثیر مرتبه اول بر نتیجه دارد، در حالی که ضخامت تأثیر مرتبه دوم بر نتیجه دارد. وقتی خطای نسبی یکسان باشد، ضخامت تأثیر بیشتری بر نتیجه دارد.
برای مثال، عرض و ضخامت استاندارد نمونه آزمایش خمش به ترتیب 10 میلیمتر و 4 میلیمتر است و مدول خمشی 8956 مگاپاسکال است. وقتی اندازه واقعی نمونه وارد میشود، عرض و ضخامت به ترتیب 9.90 میلیمتر و 3.90 میلیمتر است، مدول خمشی 9741 مگاپاسکال میشود که تقریباً 9٪ افزایش یافته است.
۲. عملکرد تجهیزات اندازهگیری اندازه نمونه رایج چیست؟
رایجترین تجهیزات اندازهگیری ابعاد در حال حاضر عمدتاً میکرومتر، کولیس، ضخامتسنج و غیره هستند.
برد میکرومترهای معمولی عموماً از 30 میلیمتر تجاوز نمیکند، وضوح آن 1 میکرومتر است و حداکثر خطای اندازهگیری حدود ±(2~4) میکرومتر است. وضوح میکرومترهای با دقت بالا میتواند به 0.1 میکرومتر برسد و حداکثر خطای اندازهگیری ±0.5 میکرومتر است.
میکرومتر دارای یک مقدار نیروی اندازهگیری ثابت داخلی است و هر اندازهگیری میتواند نتیجه اندازهگیری را تحت شرایط نیروی تماس ثابت بدست آورد که برای اندازهگیری ابعاد مواد سخت مناسب است.
محدوده اندازهگیری یک کولیس معمولی عموماً بیش از ۳۰۰ میلیمتر نیست، با وضوح ۰.۰۱ میلیمتر و حداکثر خطای نشان دادن حدود ±۰.۰۲~۰.۰۵ میلیمتر. برخی از کولیسهای بزرگ میتوانند به محدوده اندازهگیری ۱۰۰۰ میلیمتر برسند، اما خطا نیز افزایش مییابد.
مقدار نیروی گیره کولیس به عملکرد اپراتور بستگی دارد. نتایج اندازهگیری یک فرد معمولاً پایدار است و بین نتایج اندازهگیری افراد مختلف تفاوت خاصی وجود خواهد داشت. این دستگاه برای اندازهگیری ابعاد مواد سخت و اندازهگیری ابعاد برخی از مواد نرم با اندازه بزرگ مناسب است.
حرکت، دقت و وضوح یک ضخامت سنج عموماً مشابه میکرومتر است. این دستگاهها نیز فشار ثابتی را ارائه میدهند، اما فشار را میتوان با تغییر بار روی قسمت بالایی تنظیم کرد. به طور کلی، این دستگاهها برای اندازهگیری مواد نرم مناسب هستند.
۳. چگونه تجهیزات اندازهگیری اندازه نمونه مناسب را انتخاب کنیم؟
کلید انتخاب تجهیزات اندازهگیری ابعادی، اطمینان از دستیابی به نتایج آزمون نماینده و با تکرارپذیری بالا است. اولین چیزی که باید در نظر بگیریم پارامترهای اساسی است: برد و دقت. علاوه بر این، تجهیزات اندازهگیری ابعادی رایج مانند میکرومتر و کولیس، تجهیزات اندازهگیری تماسی هستند. برای برخی از اشکال خاص یا نمونههای نرم، باید تأثیر شکل پروب و نیروی تماس را نیز در نظر بگیریم. در واقع، بسیاری از استانداردها الزامات مربوطه را برای تجهیزات اندازهگیری ابعادی مطرح کردهاند: ISO 16012:2015 تصریح میکند که برای اسپلاینهای قالبگیری تزریقی، میتوان از میکرومتر یا ضخامتسنجهای میکرومتری برای اندازهگیری عرض و ضخامت نمونههای قالبگیری تزریقی استفاده کرد. برای نمونههای ماشینکاری شده، میتوان از کولیس و تجهیزات اندازهگیری غیرتماسی نیز استفاده کرد. برای نتایج اندازهگیری ابعادی کمتر از 10 میلیمتر، دقت باید در محدوده ±0.02 میلیمتر باشد و برای نتایج اندازهگیری ابعادی ≥10 میلیمتر، دقت مورد نیاز ±0.1 میلیمتر است. GB/T 6342 روش اندازهگیری ابعادی برای پلاستیکهای فومی و لاستیک را تعیین میکند. برای برخی نمونهها، استفاده از میکرومتر و کولیس مجاز است، اما استفاده از میکرومتر و کولیس اکیداً مقرر شده است تا از قرار گرفتن نمونه در معرض نیروهای بزرگ که منجر به نتایج اندازهگیری نادرست میشود، جلوگیری شود. علاوه بر این، برای نمونههایی با ضخامت کمتر از 10 میلیمتر، استاندارد استفاده از میکرومتر را نیز توصیه میکند، اما الزامات سختگیرانهای برای تنش تماسی دارد که 100±10 پاسکال است.
GB/T 2941 روش اندازهگیری ابعادی برای نمونههای لاستیکی را مشخص میکند. شایان ذکر است که برای نمونههایی با ضخامت کمتر از 30 میلیمتر، استاندارد مشخص میکند که شکل پروب یک پایه فشاری مسطح دایرهای با قطر 2 میلیمتر تا 10 میلیمتر است. برای نمونههایی با سختی ≥35 IRHD، بار اعمال شده 22±5kPa و برای نمونههایی با سختی کمتر از 35 IRHD، بار اعمال شده 10±2kPa است.
۴. چه تجهیزات اندازهگیری برای برخی از مواد رایج توصیه میشود؟
الف. برای نمونههای کششی پلاستیکی، توصیه میشود از میکرومتر برای اندازهگیری عرض و ضخامت استفاده شود؛
ب. برای نمونههای ضربهای شیاردار، میتوان از یک میکرومتر یا ضخامتسنج با وضوح 1μm برای اندازهگیری استفاده کرد، اما شعاع قوس در پایین پروب نباید از 0.10 میلیمتر تجاوز کند.
ج. برای نمونههای فیلم، برای اندازهگیری ضخامت، استفاده از ضخامتسنج با وضوح بهتر از 1 میکرومتر توصیه میشود؛
د. برای نمونههای کششی لاستیک، استفاده از ضخامتسنج برای اندازهگیری ضخامت توصیه میشود، اما باید به مساحت و بار پروب توجه شود.
ه. برای مواد فوم نازکتر، یک ضخامتسنج اختصاصی برای اندازهگیری ضخامت توصیه میشود.
۵. علاوه بر انتخاب تجهیزات، هنگام اندازهگیری ابعاد، چه ملاحظات دیگری باید در نظر گرفته شود؟
موقعیت اندازهگیری برخی از نمونهها باید به گونهای در نظر گرفته شود که نشاندهنده اندازه واقعی نمونه باشد.
برای مثال، برای اسپلینهای منحنی قالبگیری تزریقی، زاویهی انحراف در کنار اسپلین بیش از ۱ درجه نخواهد بود، بنابراین خطای بین حداکثر و حداقل عرض میتواند به ۰.۱۴ میلیمتر برسد.
علاوه بر این، نمونههای قالبگیری تزریقی انقباض حرارتی خواهند داشت و تفاوت زیادی بین اندازهگیری در وسط و لبه نمونه وجود خواهد داشت، بنابراین استانداردهای مربوطه موقعیت اندازهگیری را نیز مشخص میکنند. به عنوان مثال، ISO 178 الزام میکند که موقعیت اندازهگیری عرض نمونه ±0.5 میلیمتر از خط مرکزی ضخامت و موقعیت اندازهگیری ضخامت ±3.25 میلیمتر از خط مرکزی عرض باشد.
علاوه بر اطمینان از اندازهگیری صحیح ابعاد، باید مراقب بود تا از خطاهای ناشی از خطاهای ورودی انسانی نیز جلوگیری شود.
زمان ارسال: ۲۵ اکتبر ۲۰۲۴