ZZ SČZL 4/2014 Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy za okolní teploty Ing. Jan Wozniak, CSc. CTN WOZNIAK Centrum technické normalizace Nr. 2009/0008/RS
Základní úkoly organizátorů zkoušení způsobilosti ZZ SČZL 4/2014 • Specifikace zkoušených a hodnocených výsledků; (ve smyslu normy ČSN EN ISO 148-1 „Kovové materiály – Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy – Část 1: Zkušební metoda“) - Absorbovaná energie, KV2; [J] - Podíl smykového lomu, FA; [%] - Příčné rozšíření, LE; [mm]
Základní úkoly organizátorů zkoušení způsobilosti ZZ SČZL 4/2014 • Volba způsobu praktické realizace zkoušení způsobilosti; - Osobní návštěva Pohovor s managementem zkušebny a pověřeným personálem k provedení zkoušky, předání zkušebních těles, dozor při provádění zkoušky, převzetí formuláře záznamu naměřených výsledků. Pozn.: Průvodní dokumentace ke zkoušce způsobilosti („Pokyny pro účastnické zkušební laboratoře“ a „Záznam výsledků“) se zkušebně zašle předem, spolu s pracovním postupem příslušného ZZ.
- Komerční kontakt „zákazník vs. zkušebna“
Zkušební tělesa se zašlou poštou, spolu s výše uvedenou průvodní dokumentací. Způsob a vlastní provedení zkoušek je výsadní záležitostí zkušebny a její způsobilost se posuzuje z prezentovaných výsledků na základě jejich vyhodnocení.
Základní úkoly organizátorů zkoušení způsobilosti ZZ SČZL 4/2014 • Volba vhodného materiálu k přípravě zkušebních těles; Základní požadavek – strukturní homogenita determinující homogenitu absorbované energie a minimalizaci nejistot při jejím stanovení, včetně nejistot při měření specifikovaných veličin, tj.: - Absorbované energie, KV2; [J] - Podílu smykového lomu, FA; [%] - Příčné rozšíření, LE; [mm]
• Volba vhodného materiálu k přípravě zkušebních těles Zkušební tělesa Charpy V z nástrojové Cr-Mo-Si-V oceli 19569 certifikovaná pro zkoušky nepřímého ověřování kyvadlových kladiv
Certifikovaná hodnota KV2 = 28 J je příliš nízká, než aby umožnila relevantní hodnocení FA a LE ?!
Výsledky předběžné zkoušky požadovaných výsledků ZZ Číslo zkoušky Délka l (mm) Výška h (mm) Šířka w (mm) Výška pod vrubem (mm) Úhel vrubu Poloměr vrubu Abs. energie (J) Průměr abs. energie (J)
11 12 13 14 15 55,1 55,4 55,4 55,4 55,4 10,07 10,04 10,04 10,04 10,07 10,06 10,01 10,05 10,05 10,06 8,03 8,00 8,02 8,01 8,06 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 30 25 32 26 29 28,4
Hodnocení FA a LE bylo z programu ZZ SČZL 4/2014 vypuštěno !
Praktické provedení mezilaboratorního zkoušení Termín realizace : září až listopad 2014 Počet zkušebních těles: 5 ks Účastnické laboratoře, KMZ, kalibrace a technika zkoušení Laboratoř
Typ stroje
Kapacita [J]
Způsob středění
Způsob kontroly vrubu
Kalibrační laboratoř
Přímé ověření
Nepřímé ověření 10. 2. 2014
A
VEB WPM Leipzig
300
Středicí kleště
Profiloprojektor
AKL Zálešák
10. 2. 2014
B
Charpy, RKP 300
300
Středicí kleště
Profiloprojektor
ČMI, OI Paha
12. 9. 2014
C
Charpy, RKP 450
300
Středicí kleště
Přístroj NOTCH VISION
ČMI, OI Brno
15. 5. 2014
15. 5. 2014
D
Charpy, RKP 450
450
Středicí kolík
Přístroj NOTCH VISION
AKL Zálešák
20. 5. 2014
20. 5. 2014
E
WOLPERT PW30/15
300
Středicí přípravek
Profiloprojektor
AKL Zálešák
25. 11. 2013
25. 11. 2011
F
PS 30
300
Středicí přípravek
Profiloprojektor
ČMI, OI Brno
28. 4. 2014
G
VEB WPM Leipzig
300
Středicí kleště
Metalografický mikroskop
LABORMACHINE; K.l. č. 2379
10. 3. 2014
H
VEB WPM Leipzig
300
Středicí přípravek
Metalografický mikroskop
ČMI OI Praha
27. 3. 2014
1. 10. 2014
I
VEB WPM Leipzig
300
Středicí přípravek
Metalografický mikroskop
AKL Zálešák
12. 5. 2014
11. 5. 2012
J
PSW 300
300
Středicí přípravek (doraz)
3D scan
LABORMACHINE; K.l. č. 2379
20. 10. 2014
K
VEB WPM Leipzig
300
Středicí kleště
Šablona + mikroskop
ČMI, OI Brno
10. 2. 2014
17. 10. 2014
L
Charpy, RKP 450
300
Středicí kolík
Profiloprojektor
AKL Zálešák
13. 8. 2014
13. 8. 2014
M
Toni/MFL Berlin
300
Boční středění
Profiloprojektor + šablona
AKL Zálešák
9. 4. 2014
9. 4. 2014
N
VEB WPM Leipzig
300
Středicí přípravek
Mikroskop Zeiss
ČMI Pardubice, k.l. 2202
3. 12. 2013
O
VEB WPM Leipzig
300
Měrkou
Mikroskopem
ČMI, OI Praha
12. 6. 2014
P
VEB WPM Leipzig
50
Ruční
Mikroskop s IA
AKL Zálešák
25. 6. 2014
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Percentuální podíly výsledků Gaussova pravděpodobnostního rozdělení
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Vztahy pro stanovení mezních hodnot pásma spolehlivosti
Použitý statistický model Standardní statistika Robustní statistika ~ ~ xi , xi = X 2 ⋅ σ n −1 xi , xi = X ± 2 ⋅ IQRnorm ~ xi = X 3 ⋅ σ n −1 xi = X ± 3 ⋅ IQRnorm ~ ~ xi , xi − X xi , xi − X Z =2= Z =2= σ n−1 IQRnorm ~ xi − X xi − X Z =3= Z =3= σ n−1 IQRnorm
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Hodnocení standardní statistikou, absorbovaná energie, KV2
Kritéria způsobilosti zkušebních laboratoří (Směrnice EAL-G6)
37
35
Naměřená hodnota, {J]
33
31
29
27
Splněná podmínka
25
23
X − 2σ n−1 X − 3σ n−1 a/nebo X + 3σ n−1 X − 3σ n−1 a/nebo X + 3σ n−1
21 A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Zkušební laboratoř
Hodnocení robustní statistikou, absorbovaná energie,KV2 {J]
37
35
Naměřená hodnota [J]
33
≤ xi , xi ≤ X + 2σ n−1 ≤ xi , xi < X − 2σ n−1
≥ xi , xi > X + 2σ n−1 xi - nevyhovuje > xi , xi xi , xi - nevyhovují < xi , xi
|Z| ≤ 2 2 ˂ |Z| ≤ 3
31
29
27
|Z| ˃ 3
25
23
21 A
B
C
D
E
F
G
H
I
Zkušební laboratoř
J
K
L
M
N
O
P
Výsledky porovnávání xi , xi - vyhovují xi - podezřelé
xi , xi - vyhovují xi - podezřelé xi - nevyhovuje xi , xi - nevyhovují
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Hodnocení standardní statistikou, absorbovaná energie, KV2
37
35
Naměřená hodnota, {J]
33 Ind.průměr Celk.průměr
31
Horní mez (1) Horní mez (2)
29
Dolní mez(1) Dolní mez(2) Ind. min.
27
Ind. max.
25
23
21 A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
Zkušební laboratoř
K
L
M
N
O
P
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Hodnocení robustní statistikou, absorbovaná energie,KV2 {J]
37
35
Naměřená hodnota [J]
33 Ind. medián Ind. min
31
Ind. max Celk. medián Horní mez (1)
29
Horní mez (2) Dolní mez (1)
27
Dolní mez (2)
25
23
21 A
B
C
D
E
F
G
H
I
Zkušební laboratoř
J
K
L
M
N
O
P
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Hodnocení standardní statistikou; Z-score;absorbovaná energie, KV 2 6 5 4 3 2
Z-score
1
Z-score průměr Z-score min.
0
Z-score max.
-1 -2 -3 -4 -5 -6 A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Statistické hodnocení výsledků ZZ SČZL 4/2014 Hodnocení robustní statistikou; Z-score;absorbovaná energie, KV 2 6 5 4 3 2
Z-score
1 Z-score median Z-score min.
0
Z-score max.
-1 -2 -3 -4 -5 -6 A
B
C
D
E
F
G
H
I
Zkušební laboratoř
J
K
L
M
N
O
P
Specifikace způsobilosti laboratoří ZZ SČZL 4/2014
Zkušební laboratoř H M N P
Diskutabilní výsledky 1 1 1 1
Odlehlé výsledky
3
Objektivita zvoleného statistického modelu hodnocení ZZ SČZL 4/2014
Hodnocení způsobilosti vychází z:
EAL-G6 „Kritéria WELAC pro zkoušení způsobilosti“, ČIA Praha, říjen 1996
Verdikt o způsobilosti zkušebny nemůže být brán absolutně a závisí na: • aplikovaném modelu hodnocení prezentovaných výsledků;
• preciznosti účastnických zkušeben určenou směrodatnou odchylkou a opakovatelnou nejistotou. Čím je směrodatná odchylka výběru a nejistota posuzovaných výsledků prezentovaných zkušebnami větší, tím je riziko, že zúčastněná zkušebna bude v MPZ posuzována jako nezpůsobilá nižší a naopak; • Vysvětlení souvisí se šířkou pásma spolehlivosti.
Objektivita zvoleného statistického modelu hodnocení ZZ SČZL 4/2014 Mezilaboratorní porovnávání - zkoušení způsobilosti ZZ
Zkušební metoda:
Zkouška rázem v ohybu metodou Charpy za okolní teploty
Hodnocená veličina:
Absorbovaná energie (nárazová práce) KV2
Naměřená data
Případ 1
Laboratoř (kód) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 95 100 97 103 101 100 97 100 100 102
Naměřené výsledky 2 3 4 96 95 96 99 98 100 98 99 100 101 100 99 98 100 103 97 99 100 101 100 100 101 98 101 98 99 100 101 102 101
Naměřená data Laboratoř (kód) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 95 99 106 95 99 101 106 96 104 110
5 95 100 99 100 101 102 98 100 99 101
počet 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
suma průměr median 477 95 95 497 99 100 493 99 99 503 101 100 503 101 101 498 100 100 496 99 100 500 100 100 496 99 99 507 101 101
počet 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
suma průměr median 477 95 95 509 102 102 519 104 105 492 98 98 469 94 94 500 100 100 524 105 105 455 91 91 497 99 100 529 106 107
Odchylka Nejistota "σn-1" uA 0,55 0,89 1,14 1,52 1,82 1,82 1,64 1,22 0,84 0,55
0,245 0,400 0,510 0,678 0,812 0,812 0,735 0,548 0,374 0,245
Případ 2
Naměřené výsledky 2 3 4 96 95 96 98 105 102 98 106 105 99 98 104 94 90 92 105 95 99 104 105 104 92 91 88 100 97 96 106 99 107
5 95 105 104 96 94 100 105 88 100 107
Odchylka Nejistota "σn-1" uA 0,55 3,27 3,35 3,51 3,35 3,61 0,84 3,32 3,13 4,09
0,245 1,463 1,497 1,568 1,497 1,612 0,374 1,483 1,400 1,828
Objektivita zvoleného statistického modelu hodnocení ZZ SČZL 4/2014 Statistická data použité standardní a robustní statistiky Případ 2 Standardní statistika
Případ 1 Standardní statistika Aritmetický průměr všech hodnot: Sm.odchylka všech hodnot: Horní mez (1): Dolní mez(1): Horní mez (2): Dolní mez (2): Koeficient variace: Reprodukovatelná nejistota, uA:
99 1,948 103 96 105 94 1,960 0,276
99 5,459 110 89 116 83 5,491 0,772
Robustní statistika
Robustní statistika Median: Kvartil 3: Kvartil 1: IQR: IQRnorm: Horní mez (1): Dolní mez(1): Horní mez (2): Dolní mez (2): Robustní koeficient variace:
Aritmetický průměr všech hodnot: Sm.odchylka všech hodnot: Horní mez (1): Dolní mez(1): Horní mez (2): Dolní mez (2): Koeficient variace: Reprodukovatelná nejistota, uA:
100 101 98 3,000 2,224 104 96 107 93 2,224
Median: Kvartil 3: Kvartil 1: IQR: IQRnorm: Horní mez (1): Dolní mez(1): Horní mez (2): Dolní mez (2): Robustní koeficient variace:
99 105 95 9,500 7,042 113 85 120 78 7,113
Objektivita zvoleného statistického modelu hodnocení ZZ SČZL 4/2014 Hodnocení standardní statistikou, absorbovaná energie, KV2 Případ 1 119 116 113
107
Ind.průměr
104
Celk.průměr Horní mez (1)
101
Horní mez (2) Dolní mez(1)
98
Dolní mez(2)
95
Ind. min.
92
Ind. max.
89 86 83 80 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Zkušební laboratoř
Hodnocení standardní statistikou, absorbovaná energie, KV2 Případ 2 119 116 113 110 Naměřená hodnota, {J]
Naměřená hodnota, {J]
110
107
Ind.průměr
104
Celk.průměr Horní mez (1)
101
Horní mez (2) Dolní mez(1)
98
Dolní mez(2)
95
Ind. min.
92
Ind. max.
89 86 83 80 1
2
3
4
5
6
Zkušební laboratoř
7
8
9
10
Kritika hodnocení podle EAL-G6
- Je nepřípustné, aby způsobilost byla determinovaná výsledky konkurenčních zkušeben, které se ZZ účastní?!
Návrh na změnu modelu hodnocení - Vztažnou hodnotu a meze spolehlivosti
stanoví referenční laboratoř. - Výsledky účastnických laboratoří se srovnávají s výsledky a pásmem spolehlivosti určeném touto laboratoří. Postup je analogií nepřímého ověřování kyvadlových kladiv. - Management zkušeben SČZL se vyzývá k navržení jiných modelů hodnocení výsledků MPZ.
Pojem „ZPŮSOBILOST“ a jeho chápání - bez vztahu k jiným zkušebnám postrádá tento termín smysl.
- Preciznost zkušeben promítající se do minimalizace nejistot (zpřísnění
podmínek splnění kritérií způsobilosti) je hnacím motorem zvyšování úrovně zkoušení ve zkušebnách v národním i nadnárodním měřítku.
