Тема 2. Измерительный контроль

9. Задача измерительного контроля.

Измерительный контроль это контроль, задача которого – установление соответствия требованиям нормативной документации численного значения контролируемых параметров. Элементы измерительного контроля могут присутствовать в любом методе неразрушающего или разрушающего контроля. Предмет нашего обсуждения сейчас – измерительный контроль параметров сварных соединений, он сопровождает визуальный и выполняется одновременно с ним или непосредственно после него.

10. Параметры, контролируемые при измерительном контроле сварных соединений.

При измерительном контроле сварных соединений контролируются численные значения линейных и угловых величин – линейные и угловые размеры.

К линейным размерам относятся толщина свариваемых деталей, притупление кромки, зазор между свариваемыми деталями, смещение кромок, ширина и выпуклость сварного шва, глубина и протяженность подреза и т.п. Примеры угловых размеров – угол скоса кромки, угол разделки кромок.

11. Единицы измерения линейных и угловых величин.

При становлении международной системы эталонирования исторически первоначально за эталон длины была принята одна сорокамиллионная часть длины Гринвичского меридиана, которая получила название 1 метр. Достоинство такого эталона усмотрели в том, что он не меняется со временем, и его невозможно испортить или потерять. Однако его очень сложно было использовать для сравнения с эталонами длин, которые практически использовались в технике.

Следующим шагом эталонирования стал международный эталон, изготовленный из платино-иридиевого сплава, на котором нанесены штрихи, и расстояние между штрихами принято в качестве эталона 1 метра. Этот эталон хранится в Париже в Международном бюро мер и весов. Одновременно с международным эталоном были изготовлены и распределены между государствами 32 копии, которые ежегодно проходят процедуру сличения с международным эталоном.

За более, чем вековое существование этой системы обнаружилось расхождение некоторых копий с эталоном до 0,7мм, связанное, возможно, со старением сплава.

В конце позапрошлого века было предложено использовать как эталон длину волны красной спектральной линии кадмия и выполнено сравнение ее с длиной Парижского эталона с помощью оптического прибора – интерферометра. Некоторое время этот эталон был узаконен.

Сегодня в нашей стране в качестве государственной системы измерения единиц принята международная система СИ, в которой основной системной единицейизмерения линейных размеров по-прежнему считается метр. За 1 метр принимается длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 секунды.

Помимо основной системной единицы в промышленности, науке и других областях деятельности используются производные единицы, кратные 10. В машиностроении приняты единицы 1мм, 1мкм.

Единицей измерения угла в системе СИ является градус. 1 градус (1°) равен 1/360 окружности.

12. Форма задания численных значений контролируемых параметров в нормативной документации.

Геометрические размеры деталей, подготовленных и собранных под сварку, и готовых сварных швов указываются в чертежах, а чертежи соответствуют требованиям Государственных стандартов на типоразмеры сварных швов или требованиям отраслевых НТД или НТД надзорных органов.

Размер, указанный в чертеже, называется «номинальный размер».

Поскольку никакое изделие не может быть изготовлено абсолютно точно, в чертежах указываются такжепредельные размеры изделия, при которых не будет нарушаться работоспособность конструкции: наибольший предельный размер и наименьший предельный размер.

Разность между предельным и номинальным размерами называется отклонением.Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхнее предельное отклонение. Разность между наименьшим предельным и номинальным размерами называется нижнее предельное отклонение

Как правило, в чертеже предельные размеры не указываются непосредственно, указывается номинальный размер плюс-минус отклонения.

Пусть диаметр детали равен 20,0±0,5мм.

20,0 – номинальный размер;

20,5 – наибольший предельный размер;

19,5 – наименьший предельный размер;

+0,5 – верхнее предельное отклонение;

–0,5 – нижнее предельное отклонение.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском.В нашем примере допуск равен 1,0 мм (20,5–19,5=1,0). Допуск можно вычислить также, не вычисляя предельные размеры, а пользуясь непосредственно предельными отклонениями, исходя из второгоопределения допуска– это алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями:

+0,5 –(–0,5)=1,0.

Интервал между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется полем допуска.

В нашем примере поле допуска 20,5¸19,5.

Итак, допуск – это число, поле допуска – это интервал между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Если мы измерили величину диаметра готовой детали и получили значение, например, 19,8 мм, то мы говорим, что оно находится в поле допуска.

Если в нормативной документации регламентируются нормы на размеры допустимых дефектов, то, как правило, указывается наибольший предельный размер дефекта, например,

- смещение кромок не более 1,5 мм;

- глубина подреза не более 0,1S, где S – номинальная толщина кромки;

- максимальный размер одиночной поры не более 0,12 S и т.п.

13. Задача измерительного контроля сварных швов.

После изготовления изделия наступает очередь измерительного контроля, задача которого, как нам уже известно – установление соответствия истинного численного значения контролируемого размера требованиям нормативной документации. Теперь, понимая, что нормативный документ регламентирует поле допуска геометрических размеров шва или наибольший предельный размер допустимого дефекта, мы можем уточнить задачу: измерительный контроль должен подтвердить или опровергнуть то, что истинный размер изделия не выходит за пределы поля допуска, а истинный размер дефекта не превышает наибольший предельный размер.

Эта задача может быть решена двумя путями.

Первый путь это определение истинного размера измерением, которое выполняется с применением измерительных приборов.

Второй путь это оценка интервала, внутри которого лежит истинный размер. Это делается с применением измерительных инструментов–калибров.

14. Определение основных терминов измерительного контроля.

Измерить физическую величину означает охарактеризовать ее на языке чисел. Одной и той же физической величине, к примеру, длине письменного стола будут соответствовать разные числа при выборе разных единиц измерения. Численное значение длины письменного стола будет равно 1, если в качестве единицы измерения длины взят 1м, и 1000, если в качестве единицы измерения длины взят 1мм.

Строго говоря, измерением называется определение численного значения физической величины опытным путем с использованием специальных технических средств в установленных единицах измерения.

«Специальные технические средства», которые решают задачу измерения называются «измерительные приборы».

Измерительным прибором называется средство измерения, которое позволяет определить численное значение физической величины в установленных единицах измерения.

Измерительным инструментом (калибром) называется бесшкальное техническое средство, предназначенное для контроля геометрических размеров, формы и взаимного расположения частей изделия.

Существует традиционный жаргон: «мерительный инструмент», штангенинструмент», «микрометрический инструмент». Все перечисленное относится к измерительным приборам, поскольку имеет обязательный атрибут измерительного прибора – шкалу и позволяет выполнить процедуру измерения.

15. Ошибки измерения.

Процедура измерения проводится для того, чтобы определить истинный размер изделия. Определим ли мы, однако, при измерении в точности тот размер, который изделие имеет на самом деле? Наверняка никогда не определим в точности, потому, что средства измерения, которыми мы пользуемся, никогда не бывают абсолютно точными. Они всегда обладают несовершенством изготовления. Мы можем только в большей или меньшей степени приближаться к истинному размеру, а в какой степени мы к нему приблизимся, зависит от точности применяемых нами средств измерения. Кроме того, на результат измерения влияют условия его проведения, которые могут изменяться случайно. Чтобы подчеркнуть, что результат измерений и истинный размер – не одно и то же, принято численное значение линейной величины, полученное как результат процедуры измерения,называть«действительный размер».

Несовпадение истинного и действительного размеров илиотклонение действительного размера от истинного называется ошибкой или погрешностью измерения. Слова ошибка и погрешность - синонимы.

Ошибка, обусловленная свойствами самого средства измерения, несовершенством его изготовления называется систематической ошибкой. Она постоянна при всех измерениях, проводимых данным прибором, или может изменяться по определенному закону при изменении условий измерения.

За величину систематической ошибки ответственен разработчик или изготовитель средства измерения. Она указывается в паспорте или нормативном документе на поставку, а в некоторых случаях на корпусе прибора.

Чем точнее средство измерения, тем ближе действительное значение к истинному значению. Ряду измерительных приборов присваивается класс точности.