Cách chọn khối chuẩn phù hợp để hiệu chuẩn độ chính xác cao

Khối đo chuẩn (thường được gọi là khối Jo) đóng vai trò là tiêu chuẩn vật lý chính cho đo lường kích thước trên toàn thế giới. Mọi quá trình hiệu chuẩn micromet, hiệu chỉnh thước đo chiều cao về 0, vàmáy đo tọa độ(CMM) kiểm tra trục có nguồn gốc từ việc sử dụng một chồng các khối đo được kiểm chứng bằng máy đo giao thoa laser.

Việc lựa chọn vật liệu hoặc cấp độ chính xác không phù hợp sẽ dẫn đến những sai số nhiệt nhỏ, hỏng hóc khi vắt và hao mòn không cần thiết. Bộ hiệu chuẩn cấp K dành cho phòng thí nghiệm kiểm soát môi trường sẽ nhanh chóng bị xuống cấp nếu được sử dụng trên sàn nhà xưởng nhiều dầu mỡ, trong khi bộ thép giá rẻ dùng cho thiết lập máy so sánh độ chính xác cao lại gây ra sự không chắc chắn không thể chấp nhận được.

Hiểu rõ các cấp độ chính xác, vật lý vật liệu và động lực vắt đảm bảo hệ thống kiểm soát chất lượng của bạn duy trì chuỗi truy xuất nguồn gốc đo lường không bị gián đoạn.

1. Lựa chọn cấp độ chính xác phù hợp (ISO 3650 / ASME B89.1.9)

Các tiêu chuẩn quốc tế phân loại khối đo chuẩn thành bốn cấp chính dựa trên dung sai độ lệch chiều dài và độ phẳng:

+------------------+------------------------------------+------------------------------------+ | Cấp độ chính xác | Ứng dụng chính | Môi trường hoạt động | +------------------+------------------------------------+------------------------------------+ | Cấp độ K (Hiệu chuẩn) | Chuẩn tham chiếu cho hiệu chuẩn phòng thí nghiệm | Phòng thí nghiệm nghiêm ngặt (20°C ±0.1°C đến ±0.2°C) | | Cấp độ 0 | Hiệu chuẩn thước đo/cân làm việc | Phòng thí nghiệm kiểm tra (20°C ±0.5°C) | | Cấp độ 1 | Cài đặt thước đo độ cao/độ lệch trên sàn xưởng | Trạm kiểm tra chất lượng sạch (20°C ±1.0°C) | | Cấp độ 2 | Chế tạo dụng cụ thô và thiết lập xưởng | Sàn xưởng gia công cơ khí chung | +------------------+------------------------------------+------------------------------------+

Cấp độ K (Cấp độ hiệu chuẩn)

Khối chuẩn loại K có dung sai chiều dài và độ song song chặt chẽ nhất, nhưng chúng không được sử dụng cho các phép đo thông thường hàng ngày. Chức năng duy nhất của chúng là hiệu chuẩn các khối chuẩn làm việc (loại 0 hoặc 1). Các phòng thí nghiệm sử dụng bộ chuẩn loại K yêu cầu máy đo giao thoa hoặc máy so sánh cơ học chất lượng cao để phát hiện các sai lệch micro-inch.

Lớp 0 & Lớp 1

Khối chuẩn cấp 0 được sử dụng làm tiêu chuẩn tham chiếu trong các phòng kiểm tra có điều hòa nhiệt độ để hiệu chuẩn thước đo micromet, vòng định vị và đầu dò điện tử. Khối chuẩn cấp 1 được sử dụng cho việc kiểm tra độ chính xác chung tại xưởng sản xuất, nơi nhiệt độ dao động trong giới hạn cho phép.

2. Lựa chọn vật liệu: Thép so với cacbua so với gốm sứ

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp đòi hỏi phải cân bằng giữa khả năng giãn nở nhiệt, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn.

+--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Tính chất vật liệu | Thép (Hợp kim) | Cacbua vonfram | Gốm (Zirconia) | +--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Hệ số giãn nở nhiệt | ~11,5 x 10^-6 /°C | ~4,2 đến 5,0 x 10^-6 /°C | ~9,5 đến 10,0 x 10^-6 /°C | | Độ cứng / Tuổi thọ mài mòn | Cơ bản (Trung bình) | Cực cao (~10 lần) | Vượt trội (~15 lần) | | Khả năng chống ăn mòn | Thấp (Cần dầu bôi trơn) | Cao | Trơ (Chống gỉ) | | Khả năng tạo gờ | Tạo gờ kim loại | Khả năng chống gờ cao | Không bị gờ | +--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+

Thép

Thép vẫn là lựa chọn truyền thống, tiết kiệm chi phí. Hệ số giãn nở nhiệt của nó gần giống với các bộ phận máy móc bằng thép thông thường, giảm thiểu sai số giãn nở không đồng đều trong quá trình kiểm tra tại xưởng. Tuy nhiên, thép cần được bôi dầu thường xuyên để chống gỉ và dễ bị trầy xước khi tiếp xúc với bụi bẩn.

Cacbua vonfram

Cacbua có khả năng chống mài mòn cao gấp khoảng mười lần so với thép dụng cụ. Mật độ cao và khả năng chống trầy xước của nó làm cho nó trở nên lý tưởng cho các trạm kiểm tra khối lượng lớn. Tuy nhiên, hệ số giãn nở nhiệt thấp (~ 4,5 × 10⁻⁶/°C) đòi hỏi phải hiệu chỉnh nhiệt cẩn thận khi đo các chi tiết thép ở nhiệt độ khác 20℃.

Gốm Zirconia

Gốm zirconia đã trở thành vật liệu được ưa chuộng trong các phòng thí nghiệm kiểm tra chất lượng hiện đại. Các khối gốm hoàn toàn không bị gỉ, không nhiễm từ và không bị tạo gờ siêu nhỏ. Khi làm rơi một khối gốm, nó sẽ không tạo ra gờ cạnh; nó chỉ vỡ vụn một cách gọn gàng mà không làm ảnh hưởng đến các mặt phẳng xung quanh. Hơn nữa, hệ số giãn nở nhiệt của nó (~ 9,8 × 10⁻⁶/°C) gần giống với thép, giúp đơn giản hóa các tính toán bù nhiệt độ.

3. Hiện tượng vắt và chất lượng bề mặt

Quá trình ép chặt – tức là trượt hai khối đo phẳng, sạch vào nhau dưới áp lực nhẹ để chúng dính vào nhau mà không cần các chốt bên ngoài – dựa trên sự tiếp xúc phân tử siêu phẳng và lực hút phân tử trên các màng chất lỏng siêu mỏng.

CƠ CHẾ ÉP BÙN Khối A (Trên) [===============================]=" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ <-- Màng dầu siêu mỏng (kích thước nanomet) Khối B (Dưới) [==============================]=" --> Lực hút phân tử + áp suất khí quyển giữ các khối lại với nhau thật chặt.

Việc vắt thành công đòi hỏi bề mặt phải hoàn hảo. Nếu đế hoặc mặt đo của khối đo có các vết xước, bụi bẩn hoặc lớp màng dầu tích tụ, khe hở khi vắt sẽ rộng ra vài trăm nanomet, khiến việc hiệu chuẩn cấp 0 không còn hiệu lực.

Tại nhà máy sản xuất Tế Nam của chúng tôi, việc duy trì độ chính xác hiệu chuẩn cho các tiêu chuẩn đo lường nội bộ dựa trên việc kết hợp các khối đo bằng gốm và thép với các tấm bề ​​mặt bằng đá granit đen ZHHIMG® (≈ 3100 kg/m³). Bởi vì đá granit mật độ cao cung cấp một lớp nền trơ, không nhiễm từ, được mài siêu mịn bên trong các xưởng có nhiệt độ ổn định rộng 10.000 m² của chúng tôi, các kỹ thuật viên có thể vắt và kiểm tra các khối đo mà không bị ảnh hưởng bởi rung động mặt đất làm thay đổi kết quả đo chiều dài.

4. Truy xuất nguồn gốc hiệu chuẩn và kiểm soát môi trường

Việc mua các khối chuẩn chất lượng cao sẽ không có nhiều ý nghĩa nếu môi trường đo lường của bạn thiếu ổn định về môi trường và khả năng truy xuất nguồn gốc đo lường.

1. Ngâm ở nhiệt độ thích hợp: Trước khi hiệu chuẩn hoặc vắt, hãy ngâm các khối và phôi trong phòng thí nghiệm có điều hòa nhiệt độ (20 ℃) ​​trong ít nhất 2 đến 4 giờ. Việc cầm trực tiếp các khối bằng tay trần sẽ truyền nhiệt cơ thể ngay lập tức, làm cho một khối 100 mm giãn nở thêm một micron chỉ trong vài giây. Luôn sử dụng kẹp cách nhiệt hoặc găng tay cotton.

2. Khả năng truy xuất nguồn gốc từ phòng thí nghiệm quốc gia: Đảm bảo các chứng chỉ hiệu chuẩn có nguồn gốc từ các cơ sở được công nhận và có thể truy xuất nguồn gốc đến các viện đo lường quốc gia (NIM, PTB, NPL hoặc NIST). Mỗi thiết bị tiêu chuẩn được sử dụng tại ZHHIMG đều có chứng nhận hiệu chuẩn do các viện đo lường cấp tỉnh và quốc gia được công nhận cấp.

3. Quy trình vệ sinh: Vệ sinh các khối trước và sau khi sử dụng bằng cồn khan loại dùng trong quang học và khăn lau không xơ. Bộ dụng cụ bằng thép phải được phủ một lớp mỏng vaseline không chứa axit trước khi cất giữ.

Danh sách kiểm tra vận hành dành cho kỹ sư chất lượng

Khi lựa chọn khối đo chuẩn cho cơ sở của bạn:

• Chọn vật liệu khối đỡ phù hợp với chi tiết gia công: Chọn gốm sứ cho việc kiểm tra thép nói chung và sử dụng trong phòng sạch; chọn cacbua cho môi trường xưởng có độ mài mòn cao.

• Luôn bảo quản các khối loại K và loại 0 trong phòng hiệu chuẩn có điều hòa nhiệt độ (20°C ± 0,5°C).

• Tuyệt đối không được để các khối gỗ ép chặt vào nhau qua đêm. Hiện tượng hàn nguội và hơi ẩm trong không khí sẽ gây ra hiện tượng rỗ vĩnh viễn ở các bề mặt tiếp xúc.

• Kiểm tra độ phẳng của tấm chuẩn (tiêu chuẩn DIN 876 cấp 00) trước khi thiết lập giá đỡ so sánh để tránh sai số do độ võng của đế.

Bằng cách lựa chọn loại, vật liệu và quy trình xử lý phù hợp với môi trường đo lường cụ thể của bạn, phòng thí nghiệm sẽ duy trì một nền tảng tham chiếu vững chắc cho mọi sản phẩm xuất xưởng.