При ежедневном тестировании, помимо параметров точности самого оборудования, задумывались ли вы когда-нибудь о влиянии измерения размера образца на результаты испытаний? В этой статье, сочетая стандарты и конкретные примеры, будут даны некоторые рекомендации по измерению размеров распространенных материалов.
1. Насколько погрешность измерения размера выборки влияет на результаты теста?
Во-первых, какова относительная погрешность, вызванная этой ошибкой? Например, при одинаковой погрешности в 0,1 мм, для размера 10 мм погрешность составляет 1%, а для размера 1 мм — 10%;
Во-вторых, насколько сильно размер влияет на результат? В формуле расчета прочности на изгиб ширина оказывает влияние первого порядка на результат, а толщина — второго порядка. При одинаковой относительной погрешности толщина оказывает большее влияние на результат.
Например, стандартная ширина и толщина образца для испытания на изгиб составляют 10 мм и 4 мм соответственно, а модуль упругости при изгибе равен 8956 МПа. Когда вводятся фактические размеры образца, ширина и толщина составляют 9,90 мм и 3,90 мм соответственно, модуль упругости при изгибе становится 9741 МПа, что представляет собой увеличение почти на 9%.
2. Каковы характеристики распространенного оборудования для измерения размеров образцов?
В настоящее время наиболее распространенным измерительным оборудованием для определения размеров являются микрометры, штангенциркули, толщиномеры и т.д.
Диапазон измерений обычных микрометров, как правило, не превышает 30 мм, разрешение составляет 1 мкм, а максимальная погрешность индикации — около ±(2–4) мкм. Разрешение высокоточных микрометров может достигать 0,1 мкм, а максимальная погрешность индикации составляет ±0,5 мкм.
Микрометр имеет встроенную функцию поддержания постоянной силы измерения, и каждое измерение позволяет получить результат при условии постоянной силы контакта, что подходит для измерения размеров твердых материалов.
Диапазон измерения обычного штангенциркуля обычно не превышает 300 мм, разрешение составляет 0,01 мм, а максимальная погрешность индикации — около ±0,02–0,05 мм. Некоторые большие штангенциркули могут достигать диапазона измерения в 1000 мм, но при этом погрешность также увеличивается.
Величина силы зажима штангенциркуля зависит от действий оператора. Результаты измерений, полученные одним и тем же человеком, как правило, стабильны, однако между результатами измерений, полученными разными людьми, может наблюдаться определенная разница. Штангенциркуль подходит для измерения размеров твердых материалов, а также для измерения размеров некоторых крупных мягких материалов.
Ход, точность и разрешение толщиномера, как правило, аналогичны параметрам микрометра. Эти устройства также обеспечивают постоянное давление, но его можно регулировать, изменяя нагрузку сверху. В целом, эти устройства подходят для измерения мягких материалов.
3. Как выбрать подходящее оборудование для измерения размеров образцов?
Ключевым моментом при выборе измерительного оборудования для определения размеров является обеспечение получения репрезентативных и высоковоспроизводимых результатов испытаний. В первую очередь необходимо учитывать основные параметры: диапазон и точность. Кроме того, широко используемое измерительное оборудование для определения размеров, такое как микрометры и штангенциркули, является контактным измерительным оборудованием. Для некоторых специальных форм или мягких образцов следует также учитывать влияние формы зонда и силы контакта. Фактически, многие стандарты устанавливают соответствующие требования к измерительному оборудованию для определения размеров: ISO 16012:2015 устанавливает, что для литых под давлением шлицевых соединений для измерения ширины и толщины образцов, полученных методом литья под давлением, можно использовать микрометры или микрометрические толщиномеры; для обработанных образцов также можно использовать штангенциркули и бесконтактное измерительное оборудование. Для результатов измерения размеров <10 мм точность должна быть в пределах ±0,02 мм, а для результатов измерения размеров ≥10 мм требуемая точность составляет ±0,1 мм. GB/T 6342 устанавливает метод измерения размеров для пенопластов и резины. Для некоторых образцов допускается использование микрометров и штангенциркулей, однако их применение строго регламентировано во избежание воздействия на образец больших сил, что может привести к неточным результатам измерений. Кроме того, для образцов толщиной менее 10 мм стандарт также рекомендует использовать микрометр, но предъявляет строгие требования к контактному напряжению, которое составляет 100±10 Па.
Стандарт GB/T 2941 определяет метод измерения размеров образцов резины. Следует отметить, что для образцов толщиной менее 30 мм стандарт предусматривает форму зонда в виде круглой плоской опоры диаметром от 2 до 10 мм. Для образцов с твердостью ≥35 IRHD приложенная нагрузка составляет 22±5 кПа, а для образцов с твердостью менее 35 IRHD — 10±2 кПа.
4. Какое измерительное оборудование можно порекомендовать для некоторых распространенных материалов?
А. Для образцов, предназначенных для испытаний на растяжение в пластической деформации, рекомендуется использовать микрометр для измерения ширины и толщины;
B. Для ударных образцов с надрезом можно использовать микрометр или толщиномер с разрешением 1 мкм, но радиус дуги в нижней части зонда не должен превышать 0,10 мм;
C. Для измерения толщины пленочных образцов рекомендуется использовать толщиномер с разрешением лучше 1 мкм;
D. Для образцов на растяжение из резины рекомендуется использовать толщиномер для измерения толщины, но следует обращать внимание на площадь контакта с образцом и нагрузку;
Е. Для более тонких пеноматериалов рекомендуется использовать специальный толщиномер для измерения толщины.
5. Помимо выбора оборудования, какие еще факторы следует учитывать при измерении размеров?
Положение образца при измерении следует рассматривать как соответствующее его фактическому размеру.
Например, для литых под давлением изогнутых шлицов угол уклона со стороны шлица не превышает 1°, поэтому погрешность между максимальным и минимальным значениями ширины может достигать 0,14 мм.
Кроме того, образцы, полученные методом литья под давлением, будут иметь термическую усадку, и будет большая разница между измерениями в середине и по краям образца, поэтому соответствующие стандарты также определяют место измерения. Например, ISO 178 требует, чтобы место измерения ширины образца составляло ±0,5 мм от центральной линии толщины, а место измерения толщины — ±3,25 мм от центральной линии ширины.
Помимо обеспечения правильного измерения размеров, следует также позаботиться о предотвращении ошибок, вызванных человеческим фактором.
Дата публикации: 25 октября 2024 г.