王群路 關(guān)星萍
(云南冶金昆明重工有限公司理化計(jì)量室,昆明 650203)
焊接檢驗(yàn)尺是利用線紋和游標(biāo)原理,檢驗(yàn)焊接件的焊縫寬度、高度、焊接間隙、坡口角度和咬邊深度等的一種專用量具。廣泛用于金屬結(jié)構(gòu)件焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn),如鍋爐、壓力容器等。
焊接檢驗(yàn)尺的檢定,根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 704—2005《焊接檢驗(yàn)尺》的要求,共有12個(gè)項(xiàng)目,其中寬度尺示值誤差的檢定要使用6塊“專用樣板”,由于這種“專用樣板”的尺寸較小,使用極不方便,制造也比較麻煩。根據(jù)多年從事檢定和量具修理的經(jīng)驗(yàn),筆者創(chuàng)新了一種新型檢具,將一把經(jīng)檢定合格的游標(biāo)卡尺改制為焊接檢驗(yàn)尺寬度尺示值誤差校準(zhǔn)專用卡尺,可替代6塊“專用樣板”,經(jīng)測(cè)量不確定度評(píng)定和實(shí)際工作的驗(yàn)證,完全可以滿足計(jì)量檢定規(guī)程的要求,不但操作方便、制作簡單、耐用而且工作效率明顯得到提高。
焊接檢驗(yàn)尺按結(jié)構(gòu)形式分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型,近幾年來還發(fā)展了數(shù)顯焊接檢驗(yàn)尺等。常用的是Ⅰ型,由主尺、滑尺、斜形尺3個(gè)零件組成,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1?、裥秃附訖z驗(yàn)尺的結(jié)構(gòu)
根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 704—2005《焊接檢驗(yàn)尺》第6.3.11條規(guī)定,檢定焊接檢驗(yàn)尺寬度尺示值誤差,需用專用樣板檢定。專用樣板的技術(shù)要求如表1,其結(jié)構(gòu)如圖2所示(摘自JJG 704—2005 附錄A)。
表1 專用樣板的技術(shù)要求
圖2 專用樣板
在檢定焊接檢驗(yàn)尺的寬度尺示值誤差時(shí),按規(guī)程規(guī)定:需將專用樣板置于平板上,使主尺測(cè)量面與樣板一邊接觸,移動(dòng)多用尺使內(nèi)側(cè)面與樣板另一邊接觸。從寬度尺上讀出寬度值與樣板實(shí)際寬度之差作為焊接檢驗(yàn)尺的寬度尺示值誤差。
由于焊接檢驗(yàn)尺有多種不同的規(guī)格,每種規(guī)格需檢定兩個(gè)不同尺寸寬度尺的示值誤差(如表2)。若要檢定3種不同規(guī)格的焊接檢驗(yàn)尺(0~30mm,0~45mm,0~60mm),就需頻繁更換6塊不同尺寸的樣板重復(fù)上述要求,使得焊接檢驗(yàn)尺寬度尺示值誤差的檢定工作很繁瑣,檢定效率低。特別是小尺寸的專用樣板,操作十分困難。
表2 測(cè)量位置
圖3 改造前游標(biāo)卡尺
選擇一把0~300mm經(jīng)檢定合格(根據(jù)JJG 30—2002《通用卡尺》檢定規(guī)程檢定)的游標(biāo)卡尺(如圖3)進(jìn)行改造:先將卡尺兩測(cè)量面合攏并對(duì)準(zhǔn)零位鎖緊緊固螺釘后,把卡尺下量爪加工成底為6±0.05mm,高<6mm,內(nèi)角≤60°的等腰梯形(如圖4)。該梯形就是一塊寬度尺寸為6mm的專用樣板尺,而它的底、高、內(nèi)角分別為樣板的L、H、a 。若將卡尺的游標(biāo)向右分別移動(dòng)2,6,18,26,42mm鎖緊后,其尺寸寬度為:8mm,12mm,24mm,32mm,48mm的專用樣板尺,改制后的卡尺(如圖5)就可以滿足檢驗(yàn)焊接檢驗(yàn)尺的寬度尺示值誤差的不同要求。
L為(6±0.05)mm,H<5mm,a ≤60
圖5 改造后的檢具
用新型檢具校準(zhǔn)焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值誤差,將檢具調(diào)至校準(zhǔn)點(diǎn)尺寸(6、8、12、24、32、48)mm,把焊接檢驗(yàn)尺主尺測(cè)量面與新型檢具小梯形左下角的尖角接觸,轉(zhuǎn)動(dòng)多用尺使內(nèi)側(cè)面與新型檢具小梯形右下角的尖角相接觸,從寬度標(biāo)尺上讀出寬度值Li,與新型檢具的尺寸L0之差作為該焊接檢驗(yàn)尺寬度尺在該測(cè)點(diǎn)的示值誤差。
焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值誤差
δ=Li-L0
式中,Li為焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值;L0為新型檢具的示值。
焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度主要來自:測(cè)量重復(fù)性、新型檢具的示值誤差和焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值誤差。校準(zhǔn)環(huán)境條件的溫度誤差和標(biāo)準(zhǔn)器與焊接檢驗(yàn)尺材料的線膨脹系數(shù)引入的不確定度分量可忽略不計(jì)。
4.3.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1,用A類評(píng)定
選擇一把0~40mm焊接檢驗(yàn)尺,對(duì)8mm,32mm兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。在重復(fù)性條件下測(cè)量7次,得到測(cè)量示值列于表3。
表3 焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值
用貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差s(Li)
在實(shí)際工作中是以3次測(cè)量的平均值為校準(zhǔn)結(jié)果,該平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差
式中,n′=3
3次測(cè)量平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度用平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表示,
在8mm測(cè)量點(diǎn):
u1=s(L)=0.031mm
在32mm測(cè)量點(diǎn):
u1=s(L)=0.028mm
4.3.2標(biāo)準(zhǔn)器新型檢具的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2
新型檢具的不確定度有2個(gè)分量,一個(gè)是卡尺的示值誤差引入的不確定度分量,一個(gè)是卡尺量爪尺寸L的誤差引入的不確定度分量,應(yīng)分別計(jì)算。
3)標(biāo)準(zhǔn)器新型檢具的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2
4.3.3焊接檢驗(yàn)尺寬度尺讀數(shù)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3
焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的讀數(shù)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3已包含在重復(fù)性引入的不確定度分量u1中,不重復(fù)計(jì)算。
以上各分量不相關(guān),則有
在8mm測(cè)量點(diǎn):
在32mm測(cè)量點(diǎn):
uc= 0.040mm
取包含因子k=2,則
在8mm測(cè)量點(diǎn):
U8=0.09mm
在32mm測(cè)量點(diǎn):
U32= 0.08mm
該值小于焊接檢驗(yàn)尺寬度尺的示值最大允許誤差±0.3mm的1/3,滿足焊接檢驗(yàn)尺寬度尺示值誤差檢定要求。
用改制后的新型檢具,校準(zhǔn)一把0~40mm焊接檢驗(yàn)尺的寬度尺示值誤差。按規(guī)程(JJG 704—2005)要求,需在8mm,32mm兩個(gè)尺寸點(diǎn)上校準(zhǔn)。當(dāng)卡尺游標(biāo)移動(dòng)2mm時(shí),梯形的尺寸即為8mm。然后將卡尺下量爪向上,把焊接檢驗(yàn)尺主尺測(cè)量面與小梯形左下角頂部接觸,轉(zhuǎn)動(dòng)多用尺使內(nèi)側(cè)面與右下角頂部相接觸,從多用尺上讀出寬度值與卡尺的尺寸(8mm)之差作為該焊接檢驗(yàn)尺8mm尺寸的寬度尺示值誤差(如圖6);接著把卡尺游標(biāo)向右移26mm,卡尺的小梯形的尺寸就是32mm,按上述過程校準(zhǔn)32mm尺寸寬度尺的示值誤差(如圖7)。
圖6 8mm校準(zhǔn)點(diǎn)
圖7 32mm校準(zhǔn)點(diǎn)
新型檢具焊接檢驗(yàn)尺寬度尺示值誤差校準(zhǔn)專用卡尺制作簡單,測(cè)量不確定度在規(guī)程規(guī)定的允許范圍之內(nèi),可以很方便地完成多種不同規(guī)格焊接檢驗(yàn)尺寬度尺示值誤差的校準(zhǔn)。
[1]國家計(jì)量檢定規(guī)程《焊接檢驗(yàn)尺》JJG 704—2005.中國計(jì)量出版社,2005
[2]國家計(jì)量檢定規(guī)程《通用卡尺》JJG 30—2002.中國計(jì)量出版社,2002
[1]魏運(yùn)芳,曹滿,聶佳儀.不確定度評(píng)定中的A類評(píng)定與B類評(píng)定的探討.計(jì)量技術(shù),2011(2)