Czy podczas codziennych testów, oprócz parametrów dokładności samego sprzętu, kiedykolwiek brałeś pod uwagę wpływ pomiaru wielkości próbki na wyniki testów? W tym artykule połączymy normy i konkretne przypadki, aby przedstawić sugestie dotyczące pomiaru wielkości niektórych popularnych materiałów.
1. Jak bardzo błąd w pomiarze wielkości próby wpływa na wyniki testu?
Po pierwsze, jak duży jest błąd względny spowodowany przez błąd. Na przykład, dla tego samego błędu 0,1 mm, dla rozmiaru 10 mm błąd wynosi 1%, a dla rozmiaru 1 mm błąd wynosi 10%.
Po drugie, jak duży wpływ na wynik ma rozmiar? W przypadku wzoru na obliczenie wytrzymałości na zginanie, szerokość ma wpływ pierwszego rzędu na wynik, a grubość drugiego rzędu. Przy takim samym błędzie względnym, grubość ma większy wpływ na wynik.
Na przykład, standardowa szerokość i grubość próbki do badania gięcia wynoszą odpowiednio 10 mm i 4 mm, a moduł sprężystości zginania 8956 MPa. Po wprowadzeniu rzeczywistego rozmiaru próbki, szerokość i grubość wynoszą odpowiednio 9,90 mm i 3,90 mm, moduł sprężystości zginania wynosi 9741 MPa, co stanowi wzrost o prawie 9%.
2.Jaka jest wydajność powszechnie stosowanego sprzętu do pomiaru wielkości próbek?
Obecnie najpowszechniej stosowanym sprzętem do pomiaru wymiarów są przede wszystkim mikrometry, suwmiarki, grubościomierze itp.
Zakres pomiaru zwykłych mikrometrów zazwyczaj nie przekracza 30 mm, rozdzielczość wynosi 1 μm, a maksymalny błąd wskazania wynosi około ±(2~4) μm. Rozdzielczość mikrometrów o wysokiej precyzji może sięgać 0,1 μm, a maksymalny błąd wskazania wynosi ±0,5 μm.
Mikrometr ma wbudowaną stałą wartość siły pomiaru, a każdy pomiar może dać wynik pomiaru pod warunkiem stałej siły nacisku, co jest przydatne do pomiaru wymiarów twardych materiałów.
Zakres pomiarowy konwencjonalnej suwmiarki zazwyczaj nie przekracza 300 mm, przy rozdzielczości 0,01 mm i maksymalnym błędzie wskazania około ±0,02–0,05 mm. Niektóre duże suwmiarki osiągają zakres pomiarowy 1000 mm, ale błąd ten również wzrasta.
Wartość siły zacisku suwmiarki zależy od sposobu działania operatora. Wyniki pomiarów tej samej osoby są zazwyczaj stabilne, a między wynikami pomiarów różnych osób mogą występować pewne różnice. Suwmiarka nadaje się do pomiaru wymiarów twardych materiałów oraz do pomiaru wymiarów niektórych dużych, miękkich materiałów.
Zakres ruchu, dokładność i rozdzielczość grubościomierza są zasadniczo zbliżone do mikrometru. Urządzenia te również zapewniają stały nacisk, który można regulować poprzez zmianę obciążenia na górze. Zasadniczo urządzenia te nadają się do pomiaru grubości materiałów miękkich.
3.Jak wybrać odpowiedni sprzęt do pomiaru wielkości próbki?
Kluczem do wyboru sprzętu do pomiaru wymiarów jest zapewnienie reprezentatywnych i wysoce powtarzalnych wyników badań. Pierwszą rzeczą, którą należy wziąć pod uwagę, są podstawowe parametry: zakres i dokładność. Ponadto, powszechnie używane urządzenia do pomiaru wymiarów, takie jak mikrometry i suwmiarki, to urządzenia do pomiaru stykowego. W przypadku niektórych nietypowych kształtów lub miękkich próbek należy również uwzględnić wpływ kształtu sondy i siły nacisku. W rzeczywistości wiele norm określa odpowiednie wymagania dotyczące sprzętu do pomiaru wymiarów: norma ISO 16012:2015 stanowi, że w przypadku wielowypustów formowanych wtryskowo do pomiaru szerokości i grubości próbek formowanych wtryskowo można stosować mikrometry lub mikrometryczne grubościomierze; w przypadku próbek obrabianych mechanicznie można również stosować suwmiarki i bezkontaktowy sprzęt pomiarowy. Dla wyników pomiaru wymiarów <10 mm dokładność musi mieścić się w granicach ±0,02 mm, a dla wyników pomiaru wymiarów ≥10 mm, wymagana dokładność wynosi ±0,1 mm. Norma GB/T 6342 określa metodę pomiaru wymiarów dla tworzyw piankowych i gumy. W przypadku niektórych próbek dopuszczalne są mikrometry i suwmiarki, jednak ich użycie jest ściśle określone, aby uniknąć poddawania próbki dużym siłom, co prowadziłoby do niedokładnych wyników pomiarów. Ponadto, w przypadku próbek o grubości mniejszej niż 10 mm, norma również zaleca użycie mikrometru, ale stawia surowe wymagania dotyczące naprężenia stykowego, które wynosi 100 ± 10 Pa.
Norma GB/T 2941 określa metodę pomiaru wymiarów próbek gumy. Warto zauważyć, że dla próbek o grubości mniejszej niż 30 mm norma określa kształt sondy w postaci okrągłej, płaskiej stopki dociskowej o średnicy 2 mm–10 mm. Dla próbek o twardości ≥35 IRHD, obciążenie wynosi 22 ± 5 kPa, a dla próbek o twardości mniejszej niż 35 IRHD, obciążenie wynosi 10 ± 2 kPa.
4.Jaki sprzęt pomiarowy można polecić do pomiaru niektórych powszechnie stosowanych materiałów?
A. W przypadku próbek rozciąganych z tworzyw sztucznych zaleca się użycie mikrometru do pomiaru szerokości i grubości;
B. W przypadku próbek udarowych z karbem do pomiaru można użyć mikrometru lub grubościomierza o rozdzielczości 1 μm, ale promień łuku na dole sondy nie powinien przekraczać 0,10 mm;
C. W przypadku próbek folii zaleca się stosowanie grubościomierza o rozdzielczości większej niż 1 μm do pomiaru grubości;
D. W przypadku próbek rozciąganych gumy zaleca się użycie grubościomierza w celu zmierzenia grubości, należy jednak zwrócić uwagę na powierzchnię sondy i obciążenie;
E. W przypadku cieńszych materiałów piankowych zaleca się użycie specjalnego grubościomierza w celu zmierzenia grubości.
5. Oprócz wyboru sprzętu, jakie inne kwestie należy wziąć pod uwagę przy pomiarze wymiarów?
Pozycję pomiaru niektórych próbek należy uważać za odzwierciedlającą ich rzeczywisty rozmiar.
Na przykład w przypadku formowanych wtryskowo zakrzywionych wielowypustów kąt pochylenia po bokach wielowypustu nie będzie większy niż 1°, więc błąd między maksymalną i minimalną wartością szerokości może wynieść 0,14 mm.
Ponadto próbki formowane wtryskowo wykazują skurcz termiczny, a pomiary w środku i na krawędzi próbki będą się znacznie różnić, dlatego odpowiednie normy określają również pozycję pomiaru. Na przykład norma ISO 178 wymaga, aby pozycja pomiaru szerokości próbki znajdowała się w odległości ±0,5 mm od osi grubości, a pozycja pomiaru grubości – w odległości ±3,25 mm od osi szerokości.
Oprócz zadbania o to, aby wymiary zostały zmierzone prawidłowo, należy także zadbać o to, aby zapobiec błędom spowodowanym błędami wprowadzanymi przez człowieka.
Czas publikacji: 25.10.2024