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일상적인 테스트에서 장비 자체의 정확도 매개변수 외에도 샘플 크기 측정이 테스트 결과에 미치는 영향을 고려해 보신 적이 있습니까? 이 글에서는 표준 사례와 구체적인 사례를 통해 몇 가지 일반적인 재료의 샘플 크기 측정에 대한 제안을 제시합니다.

1. 표본 크기 측정 오차가 시험 결과에 얼마나 영향을 미칩니까?

첫째, 오차로 인해 발생하는 상대 오차가 얼마나 큰가. 예를 들어, 동일한 0.1mm 오차에 대해, 10mm 크기에서는 오차가 1%이고, 1mm 크기에서는 오차가 10%이다.

둘째, 크기가 결과에 얼마나 영향을 미치는가. 굽힘 강도 계산 공식에서 너비는 결과에 1차적인 영향을 미치는 반면, 두께는 2차적인 영향을 미친다. 상대 오차가 같을 경우, 두께가 결과에 더 큰 영향을 미친다.
예를 들어, 굽힘 시험편의 표준 너비와 두께는 각각 10mm와 4mm이고, 굽힘 탄성 계수는 ​​8956MPa입니다. 실제 시편 크기를 입력하면 너비와 두께는 각각 9.90mm와 3.90mm가 되고, 굽힘 탄성 계수는 ​​9741MPa가 되어 약 9% 증가합니다.

2. 일반적인 시편 크기 측정 장비의 성능은 어떻습니까?

현재 가장 흔하게 사용되는 치수 측정 장비는 주로 마이크로미터, 캘리퍼스, 두께 측정기 등입니다.

일반 마이크로미터의 측정 범위는 보통 30mm를 넘지 않고, 분해능은 1μm이며, 최대 측정 오차는 약 ±(2~4)μm입니다. 고정밀 마이크로미터의 분해능은 0.1μm에 달할 수 있으며, 최대 측정 오차는 ±0.5μm입니다.

이 마이크로미터는 일정한 측정력 값을 내장하고 있어, 매 측정 시 일정한 접촉력 조건에서 측정 결과를 얻을 수 있으므로 경질 재료의 치수 측정에 적합합니다.

일반적인 캘리퍼의 측정 범위는 보통 300mm를 넘지 않으며, 분해능은 0.01mm이고 최대 표시 오차는 약 ±0.02~0.05mm입니다. 일부 대형 캘리퍼는 1000mm의 측정 범위를 제공할 수 있지만, 이 경우 오차도 증가합니다.

캘리퍼의 클램핑력 값은 작업자의 조작에 따라 달라집니다. 동일 작업자의 측정 결과는 일반적으로 안정적이지만, 다른 작업자의 측정 결과에는 어느 정도 차이가 있을 수 있습니다. 이 캘리퍼는 경질 재료의 치수 측정 및 일부 대형 연질 재료의 치수 측정에 적합합니다.

두께 측정기의 이동 거리, 정확도 및 분해능은 일반적으로 마이크로미터와 유사합니다. 이 장치들 또한 일정한 압력을 제공하지만, 상단에 가해지는 하중을 조절하여 압력을 조절할 수 있습니다. 일반적으로 이러한 장치는 연질 재료의 측정에 적합합니다.

3. 적절한 시료 크기 측정 장비를 선택하는 방법은 무엇입니까?

치수 측정 장비를 선택할 때 가장 중요한 것은 대표성이 높고 반복성이 뛰어난 측정 결과를 얻는 것입니다. 우선 측정 범위와 정확도라는 기본 매개변수를 고려해야 합니다. 또한, 마이크로미터나 캘리퍼스와 같은 일반적인 치수 측정 장비는 접촉식 측정 장비입니다. 특수한 형상이나 연질 시료의 경우, 프로브 형상과 접촉력의 영향도 고려해야 합니다. 실제로 많은 표준에서 치수 측정 장비에 대한 관련 요구사항을 제시하고 있습니다. ISO 16012:2015는 사출 성형 스플라인의 경우 마이크로미터 또는 마이크로미터 두께 게이지를 사용하여 사출 성형 시편의 폭과 두께를 측정할 수 있으며, 가공 시편의 경우 캘리퍼스 및 비접촉식 측정 장비를 사용할 수 있다고 규정하고 있습니다. 치수 측정 결과가 10mm 미만인 경우 정확도는 ±0.02mm 이내여야 하고, 10mm 이상인 경우 정확도는 ±0.1mm 이내여야 합니다. GB/T 6342는 발포 플라스틱 및 고무의 치수 측정 방법을 규정하고 있습니다. 일부 시료의 경우 마이크로미터와 캘리퍼스 사용이 허용되지만, 시료에 과도한 힘이 가해져 측정 결과가 부정확해지는 것을 방지하기 위해 마이크로미터와 캘리퍼스 사용은 엄격하게 제한됩니다. 또한, 두께가 10mm 미만인 시료의 경우에도 마이크로미터 사용을 권장하지만, 접촉 응력에 대한 엄격한 기준(100±10Pa)을 적용합니다.

GB/T 2941은 고무 시료의 치수 측정 방법을 규정하고 있습니다. 특히 두께가 30mm 미만인 시료의 경우, 표준에서는 프로브의 형태를 직경 2mm~10mm의 원형 평면 압력 측정기로 규정하고 있습니다. 경도가 35 IRHD 이상인 시료에는 22±5kPa의 하중을 가하고, 경도가 35 IRHD 미만인 시료에는 10±2kPa의 하중을 가합니다.

4. 일반적인 재료에 적합한 측정 장비에는 어떤 것들이 있을까요?

A. 소성 인장 시험편의 경우, 폭과 두께를 측정하기 위해 마이크로미터를 사용하는 것이 좋습니다.

B. 노치형 충격 시편의 경우, 1μm의 분해능을 가진 마이크로미터 또는 두께 측정기를 사용하여 측정할 수 있으나, 프로브 하단의 호 반경은 0.10mm를 초과해서는 안 됩니다.

C. 필름 시료의 경우, 두께 측정을 위해 1μm보다 해상도가 좋은 두께 측정기를 사용하는 것이 좋습니다.

D. 고무 인장 시편의 경우 두께 측정을 위해 두께 측정기를 사용하는 것이 좋지만, 측정 프로브 면적과 하중에 주의해야 합니다.

E. 얇은 폼 소재의 경우, 두께 측정을 위해 전용 두께 측정기를 사용하는 것이 좋습니다.

5. 장비 선택 외에 치수를 측정할 때 고려해야 할 다른 사항은 무엇입니까?

일부 시료의 측정 위치는 시료의 실제 크기를 나타내는 것으로 간주해야 합니다.

예를 들어, 사출 성형된 곡선 스플라인의 경우 스플라인 측면에 1° 이하의 경사각이 발생하므로 최대 및 최소 너비 값 사이의 오차는 0.14mm에 이를 수 있습니다.

또한, 사출 성형 시편은 열 수축이 발생하여 시편 중앙과 가장자리에서 측정한 값에 큰 차이가 생기므로 관련 표준에서는 측정 위치를 명시하고 있습니다. 예를 들어, ISO 178에서는 시편 폭 측정 위치가 두께 중심선에서 ±0.5mm 이내, 두께 측정 위치가 폭 중심선에서 ±3.25mm 이내여야 한다고 규정하고 있습니다.

치수를 정확하게 측정하는 것 외에도, 사람의 입력 오류로 인한 오차를 방지하는 데에도 주의를 기울여야 합니다.