Під час щоденних випробувань, окрім параметрів точності самого обладнання, чи враховували ви коли-небудь вплив вимірювання розміру зразка на результати випробувань? У цій статті буде поєднано стандарти та конкретні випадки, щоб надати деякі пропозиції щодо вимірювання розміру деяких поширених матеріалів.
1. Наскільки похибка вимірювання розміру вибірки впливає на результати тестування?
По-перше, наскільки великою є відносна похибка, спричинена похибкою. Наприклад, для тієї ж похибки 0,1 мм, для розміру 10 мм похибка становить 1%, а для розміру 1 мм похибка становить 10%;
По-друге, наскільки великий вплив розміру на результат. Для формули розрахунку міцності на вигин ширина має вплив першого порядку на результат, тоді як товщина має вплив другого порядку. Коли відносна похибка однакова, товщина має більший вплив на результат.
Наприклад, стандартна ширина та товщина зразка для випробування на згинання становлять 10 мм та 4 мм відповідно, а модуль згину – 8956 МПа. Коли вводиться фактичний розмір зразка, ширина та товщина становлять 9,90 мм та 3,90 мм відповідно, модуль згину стає 9741 МПа, що становить збільшення майже на 9%.
2. Яка продуктивність звичайного обладнання для вимірювання розміру зразків?
Найпоширенішим обладнанням для вимірювання розмірів на даний момент є переважно мікрометри, штангенциркулі, товщиноміри тощо.
Діапазон звичайних мікрометрів зазвичай не перевищує 30 мм, роздільна здатність становить 1 мкм, а максимальна похибка індикації становить приблизно ±(2~4) мкм. Роздільна здатність високоточних мікрометрів може досягати 0,1 мкм, а максимальна похибка індикації — ±0,5 мкм.
Мікрометр має вбудоване значення постійної сили вимірювання, і кожне вимірювання може отримати результат вимірювання за умови постійної контактної сили, що підходить для вимірювання розмірів твердих матеріалів.
Діапазон вимірювання звичайного штангенциркуля зазвичай не перевищує 300 мм, з роздільною здатністю 0,01 мм та максимальною похибкою показань приблизно ±0,02~0,05 мм. Деякі великі штангенциркулі можуть досягати діапазону вимірювання 1000 мм, але похибка також збільшуватиметься.
Значення сили затиску штангенциркуля залежить від роботи оператора. Результати вимірювань однієї людини, як правило, стабільні, і між результатами вимірювань різних людей може бути певна різниця. Він підходить як для вимірювання розмірів твердих матеріалів, так і для вимірювання розмірів деяких великогабаритних м'яких матеріалів.
Хід, точність і роздільна здатність товщиноміра загалом подібні до мікрометра. Ці пристрої також забезпечують постійний тиск, але тиск можна регулювати, змінюючи навантаження зверху. Як правило, ці пристрої підходять для вимірювання м'яких матеріалів.
3. Як вибрати відповідне обладнання для вимірювання розміру зразка?
Ключем до вибору обладнання для вимірювання розмірів є забезпечення можливості отримання репрезентативних та високо відтворюваних результатів випробувань. Перше, що нам потрібно врахувати, це основні параметри: діапазон та точність. Крім того, поширене обладнання для вимірювання розмірів, таке як мікрометри та штангенциркулі, є контактним вимірювальним обладнанням. Для деяких спеціальних форм або м'яких зразків слід також враховувати вплив форми зонда та контактної сили. Фактично, багато стандартів висунули відповідні вимоги до обладнання для вимірювання розмірів: ISO 16012:2015 передбачає, що для литих під тиском шліців для вимірювання ширини та товщини зразків, отриманих литтєвим способом, можна використовувати мікрометри або мікрометричні товщиноміри; для оброблених зразків також можна використовувати штангенциркулі та безконтактне вимірювальне обладнання. Для результатів вимірювання розмірів <10 мм точність повинна бути в межах ±0,02 мм, а для результатів вимірювання розмірів ≥10 мм вимога до точності становить ±0,1 мм. GB/T 6342 визначає метод вимірювання розмірів для пінопластів та гуми. Для деяких зразків дозволено використовувати мікрометри та штангенциркулі, але їх використання суворо обумовлене, щоб уникнути впливу великих сил на зразок, що призводить до неточних результатів вимірювання. Крім того, для зразків товщиною менше 10 мм стандарт також рекомендує використання мікрометра, але має суворі вимоги до контактного напруження, яке становить 100±10 Па.
GB/T 2941 визначає метод вимірювання розмірів зразків гуми. Варто зазначити, що для зразків товщиною менше 30 мм стандарт визначає, що форма зонда має бути круглою плоскою опорою діаметром 2 мм ~ 10 мм. Для зразків з твердістю ≥35 IRHD прикладене навантаження становить 22±5 кПа, а для зразків з твердістю менше 35 IRHD прикладене навантаження становить 10±2 кПа.
4. Яке вимірювальне обладнання можна рекомендувати для деяких поширених матеріалів?
A. Для пластичних зразків на розтяг рекомендується використовувати мікрометр для вимірювання ширини та товщини;
B. Для ударно-стружкових зразків з надрізом можна використовувати мікрометр або товщиномір з роздільною здатністю 1 мкм для вимірювання, але радіус дуги на дні зонда не повинен перевищувати 0,10 мм;
C. Для зразків плівки рекомендується використовувати товщиномір з роздільною здатністю краще ніж 1 мкм для вимірювання товщини;
D. Для зразків гуми на розтяг рекомендується використовувати товщиномір для вимірювання товщини, але слід звертати увагу на площу зонда та навантаження;
E. Для тонших пінопластових матеріалів рекомендується використовувати спеціальний товщиномір для вимірювання товщини.
5. Окрім вибору обладнання, які ще міркування слід враховувати під час вимірювання розмірів?
Положення вимірювання деяких зразків слід розглядати як відображення фактичного розміру зразка.
Наприклад, для криволінійних шліців, виготовлених методом лиття під тиском, кут ухилу збоку шліца буде не більше 1°, тому похибка між максимальним і мінімальним значеннями ширини може досягати 0,14 мм.
Крім того, зразки, виготовлені методом лиття під тиском, матимуть термічну усадку, і буде велика різниця між вимірюванням посередині та на краю зразка, тому відповідні стандарти також визначатимуть положення вимірювання. Наприклад, ISO 178 вимагає, щоб положення вимірювання ширини зразка становило ±0,5 мм від центральної лінії товщини, а положення вимірювання товщини – ±3,25 мм від центральної лінії ширини.
Окрім забезпечення правильного вимірювання розмірів, слід також подбати про запобігання помилкам, спричиненим помилками введення даних людиною.
Час публікації: 25 жовтня 2024 р.