วิธีการเลือกบล็อกวัดที่เหมาะสมสำหรับการสอบเทียบความแม่นยำสูง

บล็อกวัด (มักเรียกว่าบล็อกโจ) ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานทางกายภาพหลักสำหรับการวัดมิติทั่วโลก การสอบเทียบไมโครมิเตอร์ การตั้งค่าศูนย์ของเกจวัดความสูง และ...เครื่องวัดพิกัดการตรวจสอบแกน (CMM) จะสืบย้อนที่มาของมิติกลับไปยังชุดบล็อกวัดที่ได้รับการตรวจสอบเทียบกับเครื่องวัดการรบกวนด้วยเลเซอร์

การเลือกวัสดุหรือเกรดความแม่นยำที่ไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดทางความร้อนเล็กน้อย ความเสียหายจากการบิดงอ และการสึกหรอที่ไม่จำเป็น ชุดสอบเทียบเกรด K ที่ออกแบบมาสำหรับห้องปฏิบัติการควบคุมสภาพแวดล้อมจะเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วหากนำไปใช้งานบนพื้นโรงงานที่มีคราบน้ำมัน ในขณะที่ชุดเหล็กราคาประหยัดที่ใช้สำหรับการตั้งค่าเครื่องเปรียบเทียบความแม่นยำสูงจะทำให้เกิดความไม่แน่นอนที่ไม่สามารถยอมรับได้

ความเข้าใจเกี่ยวกับระดับความแม่นยำ ฟิสิกส์ของวัสดุ และพลศาสตร์การบิด จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการตั้งค่าคุณภาพของคุณจะรักษาความต่อเนื่องของการตรวจสอบย้อนกลับทางมาตรวิทยาได้อย่างไม่ขาดตอน

1. การเลือกเกรดความแม่นยำที่เหมาะสม (ISO 3650 / ASME B89.1.9)

มาตรฐานสากลแบ่งเกจบล็อกออกเป็นสี่เกรดหลัก โดยพิจารณาจากความเบี่ยงเบนของความยาวและค่าความเรียบที่ยอมรับได้:

+------------------+------------------------------------+------------------------------------+ | ระดับความแม่นยำ | การใช้งานหลัก | สภาพแวดล้อมการทำงาน | +------------------+------------------------------------+------------------------------------+ | ระดับ K (สอบเทียบ) | มาตรฐานอ้างอิงหลักสำหรับการสอบเทียบในห้องปฏิบัติการ | ห้องปฏิบัติการที่เข้มงวด (20°C ±0.1°C ถึง ±0.2°C) | | ระดับ 0 | การสอบเทียบเกจ/เครื่องชั่งใช้งาน | ห้องปฏิบัติการตรวจสอบ (20°C ±0.5°C) | | ระดับ 1 | การตั้งค่าเกจวัดระยะ/ความสูงในโรงงาน | สถานีคุณภาพที่สะอาด (20°C ±1.0°C) | | ระดับ 2 | การผลิตเครื่องมือหยาบและการตั้งค่าโรงงาน | พื้นที่โรงงานเครื่องจักรทั่วไป | +------------------+------------------------------------+------------------------------------+

เกรด K (เกรดสอบเทียบ)

บล็อกเกรด K มีความคลาดเคลื่อนของความยาวและความขนานที่เข้มงวดที่สุด แต่ไม่ได้ใช้สำหรับการวัดทั่วไปในชีวิตประจำวัน หน้าที่เดียวของมันคือการสอบเทียบบล็อกวัดระยะ (เกรด 0 หรือ 1) ห้องปฏิบัติการที่ใช้ชุดบล็อกเกรด K จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดการรบกวนของแสงหรือเครื่องเปรียบเทียบเชิงกลคุณภาพสูงเพื่อตรวจจับความแปรผันระดับไมโครนิ้ว

ระดับชั้นอนุบาลและประถมศึกษาปีที่ 1

เกรด 0 ใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงในการทำงานภายในห้องตรวจสอบที่มีการควบคุมอุณหภูมิ เพื่อสอบเทียบไมโครมิเตอร์ วงแหวนปรับตั้งค่า และโพรบอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนบล็อกเกรด 1 ใช้สำหรับการตรวจสอบความแม่นยำทั่วไปในโรงงาน ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอยู่ในระดับปานกลาง

2. การเลือกวัสดุ: เหล็ก เทียบกับ คาร์ไบด์ เทียบกับ เซรามิก

การเลือกวัสดุที่เหมาะสมต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างความเข้ากันได้กับการขยายตัวทางความร้อน ความทนทานต่อการสึกหรอ และความต้านทานต่อการกัดกร่อน

+--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | คุณสมบัติของวัสดุ | เหล็ก (อัลลอย) | ทังสเตนคาร์ไบด์ | เซรามิก (เซอร์โคเนีย) | +--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน | ~11.5 x 10^-6 /°C | ~4.2 ถึง 5.0 x 10^-6 /°C | ~9.5 ถึง 10.0 x 10^-6 /°C | | ความแข็ง / อายุการใช้งาน | พื้นฐาน (ปานกลาง) | สูงมาก (~10 เท่า) | ดีเยี่ยม (~15 เท่า) | | ความต้านทานการกัดกร่อน | ต่ำ (ต้องใช้น้ำมัน) | สูง | เฉื่อย (ไม่เป็นสนิม) | | พฤติกรรมการเกิดเสี้ยน | เกิดเสี้ยนโลหะ | ทนต่อเสี้ยนสูง | ไม่เกิดเสี้ยน | +--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+

เหล็ก

เหล็กยังคงเป็นวัสดุที่เลือกใช้มาอย่างยาวนานและคุ้มค่า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเหล็กใกล้เคียงกับชิ้นส่วนเครื่องจักรเหล็กทั่วไป ช่วยลดข้อผิดพลาดจากการขยายตัวที่แตกต่างกันระหว่างการตรวจสอบในโรงงาน อย่างไรก็ตาม เหล็กจำเป็นต้องได้รับการหล่อลื่นอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันสนิม และเกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับฝุ่นละออง

ทังสเตนคาร์ไบด์

คาร์ไบด์มีความทนทานต่อการสึกหรอมากกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือประมาณสิบเท่า ความหนาแน่นสูงและความทนทานต่อรอยขีดข่วนทำให้เหมาะสำหรับสถานีตรวจสอบปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ (~ 4.5 × 10⁻⁶/C) จำเป็นต้องใช้ปัจจัยการแก้ไขทางความร้อนอย่างระมัดระวังเมื่อวัดชิ้นส่วนเหล็กที่อุณหภูมิสูงกว่า 20℃

เซรามิกเซอร์โคเนีย

เซรามิกเซอร์โคเนียได้กลายเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมในห้องปฏิบัติการคุณภาพสูงสมัยใหม่ บล็อกเซรามิกไม่เป็นสนิม ไม่เป็นแม่เหล็ก และไม่เกิดรอยขรุขระขนาดเล็ก การทำบล็อกเซรามิกตกจะไม่ทำให้เกิดรอยขรุขระที่ขอบ แต่จะแตกเป็นชิ้นเล็กๆ อย่างสะอาดโดยไม่ทำให้พื้นผิวเรียบโดยรอบเสียหาย นอกจากนี้ อัตราการขยายตัวทางความร้อน (~ 9.8 × 10⁻⁶/C) ยังใกล้เคียงกับเหล็ก ทำให้การคำนวณชดเชยอุณหภูมิทำได้ง่ายขึ้น

3. ปรากฏการณ์การบิดงอและคุณภาพพื้นผิว

การบิด (Wringing) คือกระบวนการเลื่อนบล็อกวัดขนาดที่สะอาดและเรียบสองชิ้นเข้าหากันภายใต้แรงกดเล็กน้อยเพื่อให้ยึดติดกันโดยไม่ต้องใช้ตัวยึดภายนอก ซึ่งอาศัยการสัมผัสระดับโมเลกุลที่เรียบสนิทและการดึงดูดระดับโมเลกุลผ่านฟิล์มของเหลวบางเฉียบระดับไมโครเมตร

กลไกการบิด บล็อก A (ด้านบน) [==============================]=" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ <-- ฟิล์มน้ำมันบางเฉียบ (ระดับนาโนเมตร) บล็อก B (ด้านล่าง) [==============================]=" --> แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล + ความดันบรรยากาศ ยึดบล็อกทั้งสองเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา

การบีบอัดที่ได้ผลดีต้องอาศัยพื้นผิวที่เรียบเนียน หากฐานของบล็อกวัดหรือหน้าสัมผัสการวัดมีรอยขีดข่วน ฝุ่นละออง หรือคราบน้ำมัน การบีบอัดจะขยายช่องว่างออกไปหลายร้อยนาโนเมตร ทำให้การสอบเทียบระดับ 0 ไม่ถูกต้อง

ที่โรงงานผลิตของเราในเมืองจี่หนาน การรักษาความแม่นยำในการสอบเทียบสำหรับมาตรฐานการวัดภายในนั้น อาศัยการจับคู่บล็อกวัดเซรามิกและเหล็กกับแผ่นพื้นผิวหินแกรนิตสีดำ ZHHIMG® (≈ 3100 กก./ลบ.ม.) เนื่องจากหินแกรนิตความหนาแน่นสูงให้ฐานที่ไม่ทำปฏิกิริยา ไม่เป็นแม่เหล็ก และมีการขัดเงาอย่างละเอียดภายในโรงงานควบคุมอุณหภูมิขนาด 10,000 ตารางเมตรของเรา ช่างเทคนิคจึงสามารถบิดและตรวจสอบบล็อกได้โดยไม่มีการรบกวนจากแรงสั่นสะเทือนของพื้นดินที่อาจเปลี่ยนแปลงค่าความยาวที่วัดได้

4. การตรวจสอบย้อนกลับของการสอบเทียบและการควบคุมสิ่งแวดล้อม

การซื้อบล็อกคุณภาพสูงนั้นไม่มีประโยชน์อะไรหากสภาพแวดล้อมในการวัดขาดความเสถียรทางสิ่งแวดล้อมและการตรวจสอบย้อนกลับทางมาตรวิทยา

1. การแช่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม: ก่อนทำการปรับเทียบหรือบีบน้ำออก ให้แช่บล็อกและชิ้นงานในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอุณหภูมิ (20 ℃) ​​อย่างน้อย 2 ถึง 4 ชั่วโมง การจับบล็อกโดยตรงด้วยมือเปล่าจะถ่ายเทความร้อนจากร่างกายทันที ทำให้บล็อกขนาด 100 มม. ขยายตัวถึงหนึ่งไมครอนภายในไม่กี่วินาที ควรใช้คีมหุ้มฉนวนหรือถุงมือผ้าฝ้ายเสมอ

2. การตรวจสอบย้อนกลับไปยังห้องปฏิบัติการระดับชาติ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าใบรับรองการสอบเทียบมาจากหน่วยงานที่ได้รับการรับรอง ซึ่งสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (NIM, PTB, NPL หรือ NIST) มาตรฐานอุปกรณ์ทุกชิ้นที่ใช้ใน ZHHIMG มีการตรวจสอบการสอบเทียบที่ออกโดยสถาบันมาตรวิทยาระดับจังหวัดและระดับชาติที่ได้รับการรับรอง

3. ขั้นตอนการทำความสะอาด: ทำความสะอาดบล็อกก่อนและหลังการใช้งานโดยใช้แอลกอฮอล์ปราศจากน้ำเกรดสำหรับงานด้านทัศนศาสตร์และผ้าเช็ดทำความสะอาดที่ไม่เป็นขุย ชุดเหล็กต้องเคลือบด้วยปิโตรเลียมเจลลี่ปราศจากกรดบางๆ ก่อนจัดเก็บ

รายการตรวจสอบการปฏิบัติงานสำหรับวิศวกรคุณภาพ

เมื่อเลือกใช้เกจวัดสำหรับโรงงานของคุณ:

• เลือกวัสดุของบล็อกให้เหมาะสมกับชิ้นงาน: เลือกเซรามิกสำหรับงานตรวจสอบเหล็กทั่วไปและการใช้งานในห้องปลอดเชื้อ เลือกคาร์ไบด์สำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานในโรงงานที่มีการสึกหรอสูง

• ควรเก็บบล็อกเกรด K และเกรด 0 ไว้ภายในห้องสอบเทียบที่มีการควบคุมอุณหภูมิอย่างเคร่งครัด (20°C ± 0.5°C)

• ห้ามเก็บบล็อกที่บิดงอติดกันข้ามคืนเด็ดขาด การเชื่อมติดกันด้วยความเย็นและความชื้นในอากาศจะทำให้พื้นผิวสัมผัสเป็นหลุมเป็นบ่ออย่างถาวร

• ตรวจสอบความเรียบของแผ่นพื้นผิวอ้างอิง (DIN 876 เกรด 00) ก่อนตั้งขาตั้งเครื่องเปรียบเทียบ เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดจากการโก่งตัวของฐาน

ด้วยการจับคู่เกรด วัสดุ และขั้นตอนการจัดการให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการวัดเฉพาะของคุณ ห้องปฏิบัติการของคุณจึงสามารถรักษาฐานข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้สำหรับผลิตภัณฑ์ทุกชิ้นที่ออกจากโรงงานของคุณ