При повседневных испытаниях, помимо параметров точности самого оборудования, задумывались ли вы когда-нибудь о влиянии размера образца на результаты испытаний? В этой статье будут обобщены стандарты и конкретные примеры, чтобы дать рекомендации по измерению размера некоторых распространённых материалов.
1. Насколько погрешность измерения размера выборки влияет на результаты теста?
Во-первых, насколько велика относительная погрешность, вызванная этой погрешностью. Например, при той же погрешности в 0,1 мм для размера 10 мм погрешность составит 1%, а для размера 1 мм — 10%;
Во-вторых, насколько сильно размер влияет на результат. В формуле расчёта прочности на изгиб ширина оказывает влияние первого порядка, а толщина — второго порядка. При одинаковой относительной погрешности толщина оказывает большее влияние на результат.
Например, стандартные ширина и толщина образца для испытания на изгиб составляют 10 мм и 4 мм соответственно, а модуль изгиба — 8956 МПа. Если ввести фактический размер образца (ширина 9,90 мм и толщина 3,90 мм соответственно), модуль изгиба составит 9741 МПа, что означает увеличение почти на 9%.
2. Каковы характеристики обычного оборудования для измерения размеров образцов?
Наиболее распространенными в настоящее время средствами измерения размеров являются в основном микрометры, штангенциркули, толщиномеры и т. д.
Диапазон измерения обычных микрометров обычно не превышает 30 мм, разрешение составляет 1 мкм, а максимальная погрешность измерения составляет около ±(2~4) мкм. Разрешение высокоточных микрометров может достигать 0,1 мкм, а максимальная погрешность измерения составляет ±0,5 мкм.
Микрометр имеет встроенное постоянное значение измерительной силы, и каждое измерение может получить результат измерения при условии постоянного контактного усилия, что подходит для измерения размеров твердых материалов.
Диапазон измерения обычного штангенциркуля обычно не превышает 300 мм, разрешение составляет 0,01 мм, а максимальная погрешность показаний составляет около ±0,02–0,05 мм. Диапазон измерения некоторых крупных штангенциркулей может достигать 1000 мм, но при этом погрешность возрастает.
Значение силы зажима штангенциркуля зависит от действий оператора. Результаты измерений, выполненных одним и тем же человеком, как правило, стабильны, и результаты измерений, выполненных разными людьми, могут немного различаться. Он подходит для измерения размеров твёрдых материалов и некоторых крупногабаритных мягких материалов.
Ход, точность и разрешение толщиномера в целом аналогичны характеристикам микрометра. Эти приборы также обеспечивают постоянное давление, но его можно регулировать, изменяя нагрузку на верхнюю часть. Как правило, эти приборы подходят для измерения мягких материалов.
3.Как выбрать подходящее оборудование для измерения размеров образца?
Ключевым фактором при выборе оборудования для измерения размеров является обеспечение репрезентативных и высоковоспроизводимых результатов испытаний. Первое, что необходимо учитывать, – это основные параметры: диапазон и точность. Кроме того, обычно используемое оборудование для измерения 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 прижима. Фактически, многие стандарты выдвигают соответствующие требования к оборудованию для измерения размеров: ISO 16012:2015 устанавливает, что для литьевых шлицев для измерения ширины и толщины литьевых образцов могут использоваться микрометры или микрометрические толщиномеры; для обработанных образцов также могут использоваться 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 требование к точности составляет ±0,1 мм. GB/T 6342 устанавливает метод измерения размеров для пенопластов и резины. Для некоторых образцов допускается использование микрометров и штангенциркулей, однако применение микрометров и штангенциркулей строго регламентируется во избежание приложения к образцу больших усилий, приводящих к неточным результатам измерений. Кроме того, для образцов толщиной менее 10 мм стандарт также рекомендует использование микрометра, но предъявляет строгие требования к контактному напряжению, которое составляет 100±10 Па.
Стандарт GB/T 2941 регламентирует метод измерения размеров образцов резины. Следует отметить, что для образцов толщиной менее 30 мм стандарт предписывает, что зонд должен иметь форму круглой плоской опоры диаметром 2–10 мм. Для образцов с твёрдостью ≥35 IRHD прикладываемая нагрузка составляет 22±5 кПа, а для образцов с твёрдостью менее 35 IRHD — 10±2 кПа.
4.Какое измерительное оборудование можно порекомендовать для некоторых распространенных материалов?
А. Для образцов пластического растяжения рекомендуется использовать микрометр для измерения ширины и толщины;
Б. Для надрезанных ударных образцов для измерения можно использовать микрометр или толщиномер с разрешением 1 мкм, но радиус дуги у основания зонда не должен превышать 0,10 мм;
C. Для измерения толщины пленочных образцов рекомендуется использовать толщиномер с разрешением лучше 1 мкм;
D. Для образцов резины, испытываемых на растяжение, рекомендуется использовать толщиномер для измерения толщины, при этом следует обращать внимание на площадь зонда и нагрузку;
E. Для измерения толщины более тонких вспененных материалов рекомендуется использовать специальный толщиномер.
5. Помимо выбора оборудования, какие еще соображения следует учитывать при измерении размеров?
Положение измерения некоторых образцов следует рассматривать как отражающее фактический размер образца.
Например, для литьевых криволинейных шлицев угол уклона на стороне шлица будет не более 1°, поэтому погрешность между максимальным и минимальным значениями ширины может достигать 0,14 мм.
Кроме того, образцы, полученные литьём под давлением, подвержены термической усадке, и между измерениями в середине и по краям образца будет большая разница, поэтому соответствующие стандарты также определяют положение измерения. Например, ISO 178 требует, чтобы положение измерения ширины образца составляло ±0,5 мм от средней линии толщины, а положение измерения толщины – ±3,25 мм от средней линии ширины.
Помимо обеспечения правильности измерения размеров следует также принять меры для предотвращения ошибок, вызванных человеческим фактором.
Время публикации: 25 октября 2024 г.