日常的な検査において、機器自体の精度パラメータに加えて、サンプルサイズの測定が検査結果に与える影響を考慮したことはありますか？本稿では、規格と具体的な事例を組み合わせ、一般的な材料のサイズ測定に関するいくつかの提案を行います。
1. サンプルサイズの測定誤差は、テスト結果にどの程度影響しますか？
まず、誤差によって生じる相対誤差はどれくらい大きいか。例えば、同じ0.1mmの誤差の場合、10mmサイズでは誤差は1%、1mmサイズでは誤差は10%となる。
第二に、サイズが結果にどの程度影響を与えるか。曲げ強度計算式では、幅は結果に一次的な影響を与え、厚さは二次的な影響を与える。相対誤差が同じ場合、厚さの方が結果に大きな影響を与える。
例えば、曲げ試験片の標準的な幅と厚さはそれぞれ10mmと4mmで、曲げ弾性率は8956MPaです。実際のサンプルサイズを入力すると、幅と厚さはそれぞれ9.90mmと3.90mmとなり、曲げ弾性率は9741MPaとなり、約9%増加します。
2. 一般的な試料サイズ測定装置の性能はどのようなものですか？
現在最も一般的な寸法測定機器は、主にマイクロメーター、ノギス、厚さゲージなどである。
一般的なマイクロメータの測定範囲は通常30mmを超えず、分解能は1μm、最大指示誤差は約±(2～4)μmです。高精度マイクロメータの分解能は0.1μmに達し、最大指示誤差は±0.5μmです。
このマイクロメーターは一定の測定力値を内蔵しており、各測定において一定の接触力条件下で測定結果が得られるため、硬質材料の寸法測定に適しています。
一般的なノギスの測定範囲は通常300mm以下で、分解能は0.01mm、最大指示誤差は約±0.02～0.05mmです。大型のノギスの中には1000mmの測定範囲を持つものもありますが、その分誤差も大きくなります。
ノギスの締め付け力は、操作者の操作によって異なります。同一人物による測定結果は概ね安定していますが、異なる人物による測定結果には一定の差が生じます。硬質材料の寸法測定、および一部の大型軟質材料の寸法測定に適しています。
厚みゲージの移動量、精度、分解能は、一般的にマイクロメーターと同程度です。これらの装置も一定の圧力を提供しますが、上部の荷重を変えることで圧力を調整できます。一般的に、これらの装置は軟質材料の測定に適しています。
3.適切な試料サイズ測定機器の選び方
寸法測定機器を選択する際の鍵は、代表的で再現性の高い試験結果が得られることを保証することです。まず考慮すべきは、基本パラメータである測定範囲と精度です。さらに、マイクロメータやノギスなどの一般的に使用される寸法測定機器は接触式測定機器です。特殊な形状や柔らかいサンプルについては、プローブの形状と接触力の影響も考慮する必要があります。実際、多くの規格が寸法測定機器に関する対応する要件を定めています。ISO 16012:2015では、射出成形スプラインの場合、射出成形サンプルの幅と厚さの測定にはマイクロメータまたはマイクロメータ厚さゲージを使用できると規定されています。機械加工サンプルの場合は、ノギスと非接触式測定機器も使用できます。寸法測定結果が10mm未満の場合、精度は±0.02mm以内である必要があり、寸法測定結果が10mm以上の場合、精度要件は±0.1mmです。GB/T 6342は、発泡プラスチックとゴムの寸法測定方法を規定しています。一部の試料については、マイクロメーターとノギスの使用が認められていますが、試料に大きな力が加わり測定結果が不正確になるのを避けるため、マイクロメーターとノギスの使用は厳密に規定されています。また、厚さが10mm未満の試料については、規格ではマイクロメーターの使用を推奨していますが、接触応力については100±10Paという厳しい要件が設けられています。
GB/T 2941は、ゴム試料の寸法測定方法を規定しています。厚さが30mm未満の試料の場合、プローブの形状は直径2mm～10mmの円形平型加圧脚と規定されている点に留意すべきです。硬度が35IRHD以上の試料の場合、印加荷重は22±5kPa、硬度が35IRHD未満の試料の場合、印加荷重は10±2kPaです。
4.一般的な材料の測定には、どのような測定機器が推奨されますか？
A. プラスチック引張試験片の場合、幅と厚さの測定にはマイクロメーターを使用することをお勧めします。
B. ノッチ付き衝撃試験片の場合、測定には分解能1μmのマイクロメーターまたは厚さゲージを使用できますが、プローブ底部の円弧の半径は0.10mmを超えてはなりません。
C. フィルムサンプルについては、厚さを測定するために、1μmよりも分解能の高い厚さ計の使用を推奨します。
D. ゴム引張試験片の場合、厚さを測定するために厚さゲージが推奨されますが、プローブ領域と荷重に注意する必要があります。
E. 薄い発泡材の場合は、厚さを測定するために専用の厚さ計を使用することをお勧めします。
5. 寸法を測定する際には、機器の選定以外にどのような点を考慮すべきでしょうか？
一部の試料の測定位置は、試料の実際のサイズを表すものとみなすべきである。
例えば、射出成形された湾曲スプラインの場合、スプラインの側面には1°以下の抜き勾配があるため、最大幅値と最小幅値の誤差は0.14mmに達する可能性があります。
さらに、射出成形された試験片は熱収縮を起こすため、試験片の中央部と端部で測定すると大きな差が生じる。そのため、関連規格では測定位置も規定されている。例えば、ISO 178では、試験片の幅の測定位置は厚さ中心線から±0.5mm、厚さの測定位置は幅中心線から±3.25mmと規定されている。
寸法の測定が正確であることを確認することに加えて、人的入力ミスによる誤差を防ぐことにも注意を払う必要がある。
投稿日時：2024年10月25日