Metrologické minimum pro strojní mechaniky

STUDIJNÍ MATERIÁLY

„Metrologické minimum pro strojní mechaniky“

Autor: Ing. Marie Rytířová Seminář je realizován v rámci projektu „Správná praxe ve strojírenské výrobě“, registrační číslo CZ.1.07/3.2.05/05.0011

Vzdělávací modul:

Strojní mechanik ve strojírenské výrobě Školení:

Metrologické minimum pro strojní mechaniky

Obsah: 1.

Úvod .............................................................................................................................. 3

2.

Kategorie metrologie...................................................................................................... 4

3.

Organizace metrologie v ČR .......................................................................................... 6

4.

Evropské metrologické organizace ................................................................................ 7

5.

Měřící jednotky .............................................................................................................. 9

6.

Metrologie v praxi .........................................................................................................12

7.

Základní vlastnosti materiálů a jejich zkoušení .............................................................16

8.

Kontrola a měření vybraných strojních součástí. ...........................................................29

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 2/39

1. Úvod Trest smrti hrozil tomu, kdo zapomněl nebo zanedbal svoji povinnost zkalibrovat své měřidlo délky při každém úplňku. Takové bylo riziko královských architektů odpovědných za budování chrámů a pyramid pro faraony ve starém Egyptě tři tisíce let před naším letopočtem. První královský loket byl definován jako délka předloktí od lokte ke špičce nataženého prostředníčku vládnoucího faraona, plus šířka jeho ruky. Prvotní měření bylo přeneseno na černou žulu a do ní vytesáno. Pracovníkům na staveništích byly předány žulové nebo dřevěné kopie a architekti byli odpovědni za jejich udržování. Může nám sice připadat, že jsme prostorově i časově velice vzdáleni od těchto prvopočátků, nicméně lidé od té doby vždy kladli velký důraz na správné měření. Relativně nedávno, v roce 1799 byla v Paříži vytvořena desetinná metrická soustava uložením dvou platinových etalonů metru a kilogramu; to byl počátek dnešní Mezinárodní soustavy jednotek (soustava SI). V polovině devatenáctého století byla silně pociťována potřeba univerzální desetinné metrické soustavy, zvláště v době prvních světových výstav. V roce 1875 se v Paříži uskutečnila diplomatická konference o metru, na níž 17 vlád podepsalo smlouvu nazvanou "Metrická konvence". Signatáři této smlouvy se rozhodli vytvořit a finančně zajistit trvalý odborný orgán, "Mezinárodní úřad pro váhy a míry", BIPM. "Generální konference pro váhy a míry", CGPM, projednává a posuzuje činnost jednotlivých národních metrologických ústavů a BIPM podává doporučení týkající se nových základních metrologických určení a všech důležitých otázek v souvislosti s BIPM. V současné době má Metrická konvence 48 členských států. Náklady na měření a vážení v dnešní Evropě představují plných 6 % celkového hrubého národního produktu. Metrologie se stala přirozenou součástí našeho každodenního života. Systematické měření se známým stupněm nejistoty je jedním ze základů řízení jakosti v průmyslu. Obecně řečeno, v moderním průmyslu představují náklady spojené s prováděním měření 10 až 15 % výrobních nákladů. Existence měřidel a schopnost používat je má zásadní význam pro to, aby vědci mohli objektivně dokumentovat dosažené výsledky. Věda o měření - metrologie - je patrně nejstarší vědou na světě a dovednost její aplikace je zásadní nutností prakticky u všech profesí na bázi vědy. Metrologie plní tři hlavní úkoly: Definování mezinárodně uznávaných jednotek měření, jako je například metr. Realizace jednotek měření pomocí vědeckých metod, například realizace metru s využitím laserových paprsků. Vytváření řetězců návaznosti při dokumentování přesnosti měření, např. dokumentovaná návaznost mezi noniem mikrometru v provozu přesného strojírenství a primární laboratoří metrologie délky. Metrologie má zásadní význam pro vědecký výzkum, přičemž vědecký výzkum tvoří základ pro rozvoj samotné metrologie. Věda neustále rozšiřuje hranice možného, a fundamentální metrologie sleduje metrologické aspekty těchto nových objevů. Tak vznikají stále dokonalejší metrologické přístroje umožňující badatelům pokračovat v jejich objevech. Pouze ty oblasti metrologie, které se vyvíjejí, mohou být nadále partnerem pro průmysl a výzkum.


2. Kategorie metrologie V Evropské unii se metrologie člení do tří kategorií s různým stupněm složitosti, oblastmi užití a přesnosti: 1. Vědecká metrologie se zabývá organizací a vývojem etalonů a jejich uchováváním (nejvyšší úroveň). 2. Průmyslová metrologie zajišťuje náležité fungování měřidel používaných v průmyslu a ve výrobních a zkušebních procesech. 3. Legální metrologie se zabývá přesností měření tam, kde tato měření mají vliv na průhlednost ekonomických transakcí, zdraví a bezpečnost. Fundamentální metrologie není v mezinárodním měřítku definována, nicméně představuje nejvyšší úroveň přesnosti v rámci dané oblasti. Fundamentální metrologii lze proto popsat jako vědeckou metrologii doplněnou o ty části legální a průmyslové metrologie, které vyžadují vědeckou kompetenci. Fundamentální metrologie se člení do 11 oborů: hmotnost, elektřina, délka, čas a frekvence, termometrie, ionizující záření a radioaktivita, fotometrie a radiometrie, průtok, akustika, látkové množství a interdisciplinární metrologie. Těchto jedenáct oborů si stanovil EUROMET. Interdisciplinární metrologie není chápána jako technický obor, zabývá se obecnými otázkami. Tabulka 1. Jako příklad uvádím rozčlenění jednoho z technických oborů – délku: Stabilizované lasery, DÉLKA Vlnové délky interferometry, a interferometrie Interferometrické laserové systémy, interferometrické komparátory Metrologie délek (rozměrů)

Základní měrky, čárková měřidla, stupňové měrky, kroužkové kalibry, válcové kalibry, výškové mikrometry, číselníkové úchylkoměry, měřicí mikroskopy, optické etalony plochy, souřadnicové měřicí stroje, laserové snímací mikrometry, hloubkoměry

Úhlová měření

Autokolimátory, otočné stoly, úhlové měrky, polygony, nivelační přístroje

Úchylky tvaru a povrchu

Přímost,rovinnost, rovnoběžnost, čtyřhrany, etalony kruhovitosti, etalony válcovitosti

Jakost povrchu

Stupňové,výškové, drážkové etalony, etalony drsnosti povrchu, zařízení na měření drsnosti povrchu


Legální metrologie Legální metrologie vznikla původně z potřeby zajistit poctivý obchod. Hlavním cílem legální metrologie je chránit občany před důsledky špatného měření v oblasti  úředních a obchodních transakcí,  pracovních podmínek, zdraví a bezpečnosti. Proto legislativa stanoví požadavky na:  měřidla,  metody měření a zkoušení, včetně  hotově baleného zboží. Technická funkce legální metrologie Ti, kdo používají výsledků měření v aplikační oblasti legální metrologie, nemusí být metrologičtí odborníci a odpovědnost za důvěryhodnost takovýchto měření přejímá stát. Přístroje musí zaručovat správné výsledky měření:  provozních podmínek,  během celého období používání,  v rámci stanovených přípustných chyb. Směrnice Na celém světě jsou pro výše uvedené oblasti stanoveny národní právní požadavky na měřidla a jejich používání. Patří sem jak preventivní tak i represivní opatření. Preventivní opatření Preventivní opatření se podnikají ještě před uvedením přístrojů na trh, tj. tyto přístroje musí být typově schváleny a ověřeny. Schválení typu provádí kompetentní orgán, ve většině zemí úřad, daný typ musí splňovat všechny příslušné zákonné požadavky. U sériově vyráběných měřidel musí být ověřením zajištěno, že každé měřidlo splňuje všechny požadavky stanovené ve schvalovacím řízení. Represivní opatření Represivním opatřením je kontrola trhu zaměřená na zjištění nezákonného používání měřidel (v ČR se používá označení „Stanovená měřidla“). Etalony používané při takových kontrolách a zkouškách musí mít návaznost na národní nebo mezinárodní etalony. Harmonizace Harmonizace v Evropě vychází ze Směrnice 71/316/EHS, která obsahuje požadavky na všechny kategorie měřidel, a z dalších směrnic týkajících se jednotlivých kategorií měřidel, které byly vydány od roku 1971. Měřidla s typovým schválením EHS a prvotním ověřením EHS lze uvádět na trh a používat ve všech členských zemích bez dalších zkoušek či schvalování typu. K dosažení volného pohybu zboží na jednotném evropském trhu přijala Rada svým rozhodnutím v roce 1989 novou koncepci v oblasti technické harmonizace a standardizace, včetně metrologie, jejímž záměrem bylo, aby směrnice byly závazné pro všechny členské státy a aby nebyly povoleny národní odchylky. Certifikační orgány Členským zemím jsou oznamovány certifikační orgány. Tyto notifikované orgány musí mít technickou kompetenci i nezávislost požadovanou ve směrnici a tím i schopnost plnit technické a administrativní úkoly. Může se jednat jak o soukromé tak i státní organizace. Výrobci mají možnost volně si vybírat mezi těmito evropskými orgány. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 5/39

3. Organizace metrologie v ČR V ČR je nejvyšší institucí působící v oblasti metrologie Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR (MPO). Pod něj spadají v oblasti metrologie další tři instituce: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví (ÚNMZ), Český metrologický institut (ČMI), a Český institut pro akreditaci (ČIA) Dalšími subjekty na nižším stupni jsou Autorizovaná metrologická střediska (AMS) a Střediska kalibrační služby (SKS). Ještě pod nimi jsou jednotliví výrobci, opravci a organizace provádějící montáž měřidel a na konci jsou samozřejmě uživatelé měřidel.

Struktura NMS ČR


4. Evropské metrologické organizace EURAMET Tato organizace pro spolupráci mezi evropskými metrologickými ústavy byla založena v roce 1983. V současné době má 23 členů, přičemž některé další země se ucházejí o členství. Základ činnosti tvoří spolupráce na zásadních projektech v oblasti výzkumu, mezilaboratorních porovnání a studií návaznosti. Tyto projekty řídí technické skupiny, v nichž je každá členská země zastoupena jedním členem. Tvoří základ ekvivalence mezi NMI a návazností v Evropě. EUROMET je hlavní metrologickou organizací v Evropě a je orgánem Evropské komise¡ řídí také projekty, na nichž má EU zájem z hlediska společného trhu. EUROMET je regionální organizací v rámci mnohostranného ujednání CIPM o uznávání národních etalonů.

EUROlab Jedná se o federaci organizací národních laboratoří sdružující kolem 2000 laboratoří. Eurolab je dobrovolná organizace zastupující a podporující technicky a politicky organizace laboratoří koordinováním akcí vztahujících se například k Evropské komisi, evropské standardizaci a mezinárodním záležitostem. Eurolab pořádá workshopy a symposia, vypracovává stanoviska a technické zprávy. Členy Eurolabu je mnoho laboratoří zabývajících se metrologií.

EURACHEM Sdružení evropských analytických laboratoří. V Evropské unii nabývá stále většího významu návaznost a zabezpečení jakosti v oblasti chemie. Eurachem spolupracuje s EUROMETem v oblasti vytváření referenčních laboratoří a používání referenčních materiálů.

COOMET Organizace odpovídající EURAMETu, jejímiž členy jsou země střední a východní Evropy.

ČMI členem COOMET není, nevylučuje se ale účast na vybraných projektech.

Evropská spolupráce v akreditaci (EA) Jedná se o hlavní organizaci akreditačních orgánů v Evropě vytvořenou na základě mnohostranné dohody a založenou na vzájemně rovnocenném posuzovacím systému. EA zahrnuje 15 národních akreditačních orgánů a má dvoustranné dohody s obdobnými orgány v několika dalších zemích. Účelem je to, aby zkoušky a kalibrace u jedné akreditované laboratoře v jedné členské zemi byly uznávány úřady a průmyslem ve všech ostatních členských zemích. Metrologickou infrastrukturu ve většině zemí tvoří národní metrologické ústavy (NMI), referenční laboratoře a akreditované laboratoře.


Mezinárodní organizace - OIML Mezinárodní organizace legální metrologie OIML byla vytvořena na základě úmluvy v roce 1955 s cílem napomáhat globální harmonizaci postupů legální metrologie. OIML je mezivládní smluvní organizace s 57 členskými zeměmi, které se podílejí na technické činnosti, a s 51 korespondenčními členskými zeměmi, které se podílejí na činnosti OIML jako pozorovatelé. Organizace OIML vytváří modelová pravidla a předpisy a vydává mezinárodní doporučení, poskytující jejím členům mezinárodně harmonizovanou základnu pro vytváření národní legislativy v různých oblastech měření, včetně např. metrologických směrnic (norem) pro tvorbu národních a regionálních předpisů, týkajících se technických požadavků na měřidla, používaná v tzv. regulované sféře (jako jsou elektroměry, plynoměry, vodoměry atp.). V souladu s doporučeními OIML je ve značné míře i evropská směrnice 2004/22/ES o měřidlech (Measuring Instruments Directive – MID)

Certifikační systém OIML Tento systém poskytuje výrobcům možnost získat certifikát a zkušební zprávu OIML potvrzující, že daný typ splňuje požadavky příslušných Mezinárodních doporučení OIML. Certifikáty vydávají členské státy OIML, které vytvořily jeden nebo několik vystavujících orgánů odpovědných za vyřizování žádostí od výrobců, kteří si přejí mít certifikát pro typy svých přístrojů. Tyto certifikáty jsou předmětem dobrovolného uznání ze strany národních metrologických služeb.

Evropská organizace WELMEC V souvislosti s vypracováním a prosazováním směrnic v souladu s "Novým přístupem" podepsalo 15 členských zemí EU a tři země EFTA v roce 1990 Memorandum o porozumění při příležitosti založení organizace WELMEC - "Západoevropská organizace pro spolupráci v legální metrologii". Tento název byl v roce 1995 změněn na "Organizaci pro evropskou spolupráci v legální metrologii", nicméně se jedná o stejnou organizaci. Od té doby se přidruženými členy WELMECu staly země, které podepsaly smlouvy s Evropskou unií. V současné době má tato organizace 27 členských zemí.


5. Měřící jednotky Myšlenka metrické soustavy, tj. soustavy jednotek založené na metru a kilogramu, vznikla za Francouzské revoluce, kdy byly v roce 1799 vytvořeny dva platinové referenční etalony metru a kilogramu a uloženy ve Francouzském národním archivu v Paříži; později se jim začalo říkat archivní metr a archivní kilogram. Národní shromáždění pověřilo Francouzskou akademii věd vypracováním nové soustavy jednotek, určené pro celý svět, a v roce 1946 pak členské země Metrické konvence přijaly soustavu MKSA (metr, kilogram, sekunda, ampér). Soustava MKSA byla v roce 1954 rozšířena o kelvin a kandelu a celá soustava potom dostala název Mezinárodní soustava jednotek, SI (Le Système International d'Unités). V roce 1960 soustavu SI zavedla 11. Generální konference pro váhy a míry (CGPM): "Mezinárodní soustava jednotek SI je ucelená soustava jednotek schválených a doporučených CGPM." Soustavu SI tvoří sedm základních jednotek, které spolu s jednotkami odvozenými vytvářejí ucelený systém jednotek. Kromě toho byly pro používání spolu s jednotkami SI schváleny i některé další jednotky stojící mimo soustavu SI. Tabulka 2: Základní jednotky SI: Veličina délka hmotnost čas elektrický proud termodynamická teplota látkové množství svítivost

Základní jednotka metr kilogram sekunda ampér kelvin mol kandela

Značka m kg s A K mol cd

Základní jednotkou je měřicí jednotka základní veličiny v dané soustavě veličin.. Definice a realizace každé základní jednotky SI se postupně upravuje s tím, jak metrologický výzkum odhaluje možnosti přesnější definice a realizace jednotky. Příkladem může být vývoj definice jednotky délky: Definice metru z roku 1889 vycházela z mezinárodního prototypu z platin-iridia uloženého v Paříži. V roce 1960 byl metr nově definován jako 1 650 763,73 násobek vlnové délky spektrální čáry kryptonu 86. Kolem roku 1983 již tato definice přestala dostačovat a bylo rozhodnuto metr nově definovat jako délku dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za časový interval 1/299 792 458 sekundy, vyjádřenou vlnovou délkou záření z hélium–neonového jódem stabilizovaného laseru. Tyto nové definice snížily relativní nejistotu realizace jednotky z 10-7 m na 10-11 m. Definice základních jednotek SI: Metr je délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za 1/299 792 458 sekundy. Kilogram je hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu, uchovávaného v Mezinárodním úřadě pro váhy a míry (BIPM) v Sévres.


Sekunda je doba rovnající se 9 192 631 770 periodám záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133. Ampér je stálý elektrický proud, který při průchodu dvěma rovnoběžnými, přímými, nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 m, vyvolá mezi nimi stálou sílu rovnou 2 x 10-7 newtonu na 1 metr délky vodičů. Kelvin je 1/273,16 díl termodynamické teploty trojného bodu vody. Poznámka: Celsiova teplota t je definována jako rozdíl t = T – To mezi dvěma termodynamickými teplotami, kde To = 273,15 K. Interval nebo rozdíl teplot může být vyjádřen buď v kelvinech nebo ve stupních Celsia, označení oC. Mol je látkové množství soustavy, která obsahuje právě tolik elementárních jedinců (entit), kolik je atomů v 0,012 kg nuklidu uhlíku 12C. Při udávání látkového množství je třeba elementární entity specifikovat; mohou to být atomy, molekuly, ionty, elektrony, jiné částice nebo blíže určená seskupení částic. Kandela je svítivost zdroje, který v daném směru vysílá monochromatické záření o kmitočtu 540 x 1012 hertzů a jehož zářivost v tomto směru je 1/683 wattu na steradián.

Předpony SI CGPM přijala a doporučila řadu předpon a předponových značek, které jsou uvedeny v následující tabulce: Zásady pro správné používání předpon: 1. Předpony se zásadně týkají mocnin deseti (a nikoli například mocnin dvou) Příklad: Jeden kilobit představuje 1000 bitů a nikoli 1024 bitů 2. Předpony musí být psány bez mezery před značku dané jednotky. Příklad: Centimetr se píše jako cm a nikoli c m 3. Nelze používat kombinaci předpon. Příklad: 10-6 kg musí být psáno jako 1 mg a nikoli 1kg 4. Předponu nelze psán samostatně. Příklad: 109/m3 nelze psát jako G/m3

Tabulka 3: Předpony SI Faktor 101 102 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024

Předpona deca hecto kilo mega giga tera peta exa zetta yotta

Značka da h k M G T P E Z Y

Faktor 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 10-21 10-24

Předpona deci centi mili mikro nano pico femto atto zepto yocto

Značka d c m  n p f a z y


Psaní názvů a značek jednotek SI 1.

2. 3. 4.

5.

6.

7. 8.

Značky se nepíší velkými písmeny, nicméně první písmeno značky se píše velkým písmenem, jestliže 1) pojmenování jednotky pochází od jména osoby nebo 2) značka uvozuje větu. Příklad: Jednotku kelvin píšeme značkou K. Značky zůstávají beze změny i v množném čísle, žádná koncovka množného čísla se nepřidává. Po značkách se nikdy neklade tečka, pouze tehdy, když značkou končí věta. Kombinované jednotky vzniklé násobením několika jednotek je nutno psát se zvýšenou tečkou nebo s mezerou. Příklad: N.m nebo N m Kombinované jednotky vzniklé dělením jedné jednotky jinou je nutno psát s lomítkem nebo se záporným exponentem. Příklad: m/s nebo m.s-1 Kombinované jednotky mohou obsahovat pouze jediné lomítko. U složitých kombinací je dovoleno používat závorku nebo záporné exponenty. Příklad: m/s2 nebo m.s-2 ale nikoli m/s/s 3. -3. -1 . . . Příklad: m kg/(s A) nebo m kg s A ale nikdy m.kg/s3/A ani m.kg/s3.A Značky musí být od následující číselné hodnoty odděleny mezerou. Příklad: 5 kg a nikoli 5kg Značky a názvy jednotky nelze směšovat.

Číselné zápisy 1.

Vždy po třech číslicích na obou stranách desetinné čárky je třeba umístit mezeru (15 739,012 53). Tuto mezeru lze vypustit u čtyřmístných čísel. K oddělování tisíců nelze používat čárku.

2.

Matematické operace lze používat pouze u značek jednotek (kg/m3) a nikoli u pojmenování jednotek (kilogram/krychlový metr).

3.

Musí být zřejmé, ke které značce jednotky se číselná hodnota vztahuje a která matematická operace se vztahuje k dané číselné veličině: Příklady: 35 cm x 48 cm a nikoli 35 x 48 cm 100 g  2 g a nikoli 100  2 g


6. Metrologie v praxi Metrologie se zabývá jednotností a správností měření. Pro podnikovou metrologii bychom měli definovat měřidla, která v daném oboru používáme, řádně je rozčlenit a označit. Zároveň je v podnikové praxi třeba stanovit postup od nákupu měřidla až po jeho vyřazení z evidence. Metrologie je souhrn všech znalostí a činností souvisejících s měřením a zahrnuje teoretické i praktické aspekty vztahující sek měření bez ohledu na úroveň jejich přesnosti a bez ohledu na oblast vědy a techniky, kde se příslušné problémy řeší. Základním úkolem metrologie je zabezpečit jednotnost a přesnost měření Základní rozdělení měřidel:     

etalony kontrolní měřidla pracovní měřidla stanovená pracovní měřidla nestanovená orientační (informativní) měřidla

Charakteristika jednotlivých měřidel Etalon měřicí jednotky anebo stupnice určité veličiny je měřidlo sloužící k realizaci a uchovávání této jednotky nebo stupnice a k jejímu přenosu na měřidla nižší přesnosti. Etalony se nesmí používat k pracovním (provozním) měřením, slouží výhradně k zabezpečování jednotnosti měřidel a měření. Etalony primární jsou mezinárodní a národní (státní). Od těchto etalonů se odvozují etalony nižších řádů až po hlavní etalony organizací. Navázání etalonů se provádí pomocí kalibrace (u ČMI). Kalibrací se zajišťuje jejich jednotnost a přesnost (správnost a shodnost). Kontrolní měřidla nenahrazují etalony a nepoužívají se k provoznímu měření, slouží pouze ke kontrolním účelům a (jsou definována v řádech podnikové metrologie). Měla by mít řádově vyšší přesnost než měřidla, která jsou pro příslušná měření použita v provozu. Návaznost je zajišťována kalibrací na etalon vyššího řádu. (Nejsou v zákoně uvedena). Pracovní měřidla nestanovená („pracovní měřidla“) slouží k měření na výkonných pracovištích, mají vliv na množství a jakost výroby, na ochranu zdraví a bezpečnosti i životního prostředí. Musí být periodicky kalibrována (uživatelem, který kalibruje ve vlastním metrologickém pracovišti nebo využije služeb metrologických pracovišť jiných subjektů, jež mají své etalony řádně navázané. Lhůty kalibrace si určuje sám uživatel. Pracovní měřidla stanovená („stanovená měřidla“) stanoví MPO (ministerstvo průmyslu a obchodu) vyhláškou (č. 345/2002 Sb.) k povinnému ověřování s ohledem na jejich význam:  v závazkových vztazích (např. při prodeji, nájmu, při poskytování služeb atd.)  pro stanovení sankcí, poplatků, tarifů a daní  pro ochranu zdraví  pro ochranu životního prostředí  pro bezpečnost při práci  při ochraně jiných veřejných zájmů chráněných zvláštními právními předpisy


Orientační (informativní) měřidla jsou definována v řádech podnikové metrologie jako měřidla, jejichž použití neovlivňuje jakost, množství popřípadě bezpečnost a ochranu zdraví pracovníků při práci. Tato měřidla orientačně informují o stavu nebo velikosti jevu nebo látkového množství (mohou podléhat vstupní kalibraci). OVĚŘOVÁNÍ je soubor operací skládající se ze zkoušky a opatřením úřední značkou na měřidle (nevystavuje se ověřovací list) nebo z vystavení certifikátu (ověřovacího listu), kterým se konstatuje a potvrzuje, že měřidlo odpovídá předepsaným požadavkům. Nejsou uváděny výsledky měření, ale konstatuje se shoda parametrů s příslušnou specifikací. Ověřením měřidla se potvrzuje, že měřidlo má požadované metrologické vlastnosti, a že odpovídá ustanovením právních předpisů, technických norem i dalších technických předpisů, popřípadě schválenému typu. KALIBRACE MĚŘIDEL je soubor operací, kterými se metrologické vlastnosti měřidla porovnávají s měřidlem metrologickým navázaným, zpravidla s etalonem organizace, jiné kalibrační laboratoře nebo etalonem ČMI. Výsledky kalibrace se zaznamenávají do kalibračního listu. (Kalibrace na rozdíl od ověřování nekončí opatřením plomby nebo značky). Kalibrační postup je předpis, který obsahuje souhrn činností při kalibraci měřidel a slouží jako návod pro práci zaměstnanců v kalibrační laboratoři. Každý kalibrační postup by měl být:       

úplný – musí obsahovat potřebné údaje správný – bez chyb a nesprávných údajů srozumitelný – obsah musí být jednoznačný, aby nevznikaly pochybnosti o významu jednotlivých údajů a pojmů, zvláště při používání zkratek účelný – musí určovat optimální podmínky pro co nejefektivnější průběh kalibrace s minimálními náklady a pracností validovaný – musí být potvrzena a uznána platnost postupu v případě, že se nejedná o postup normalizovaný stručný – v textové části uvádět pouze nezbytné a důležité údaje potřebné ke kalibraci měřidel s použitím správných technických termínů přehledný – čitelný a vhodně upravený

METROLOGICKÝ ŘÁD Každý podnik, který pracuje s měřidly, má stanovena pravidla v metrologickému řádu pro daná měřidla, podle nichž se řídí. Za jeho dodržování a aktualizování odpovídá metrolog, který je řádně proškolen a je seznámen se všemi měřidly, které jsou v danémpodniku a k jakému účelu jsou využívány. Podnikový metrologický řád by měl zahrnovat:  Obsah  Cíl  Pojmy, definice, zkratky  Odpovědnost a pravomoc  Rozdělení měřidel  Volba měřidel  Evidence a značení měřidel  Výdej měřidel


 Kalibrace měřidel  Ověřování měřidel  Vyřazování měřidel  Související dokumenty  Přílohy Přílohy k metrologickému řádu se mohou skládat z těchto dokumentů:  evidenční karta měřidla  seznam pracovních měřidel stanovených  seznam pracovních měřidel nestanovených  seznam referenčních materiálů  kalibrační postup pro nestanovená pracovní měřidla  matice odpovědnosti  matice dokumentace  doklad o převzetí měřidel  objednávka externí kalibrace  oznámení o vadném měřidle Povinnosti uživatele  Používat jen evidovaná měřidla  Ohlásit podezření na neshodu měřidla  Kontrola funkčnosti  Správné užívání  Správné uchovávání  Sledování kalibračních známek a evidenčních čísel Evidenci měřidel lze vést v papírové podobě nebo v elektronické formě. Neměli bychom opomíjet dobré rozlišení měřidel, ať už číselnou řadou či barevně. Díky současným vyspělým technologiím, jako jsou databáze, lze měřidla evidovat nejen podle data platnosti kalibračních listů, ale i podle jednotlivých podnikových středisek nebo podle jmenného seznamu uživatelů či měřidel. Evidenční karta měřidla by měla obsahovat tyto základní údaje:  Název měřidla  Jméno výrobce, model a typové označení  Výrobní číslo  Evidenční číslo metrologické evidence  Datum výroby a datum uvedení do provozu  Stav při převzetí  Umístění měřidla  Podrobné údaje z kontrol včetně údajů o ověření nebo kalibrace měřidel  Podrobnosti o prováděné údržbě  Evidence závad, poškození, úprav a oprav U každého měřidla je třeba evidovat základní chybu měřidla (udává ji výrobce). Je to chyba měřidla určená za referenčních podmínek. Tyto podmínky je třeba zachovávat pro správnost měření a jeho platnost. Dalším evidovaným údajem je třída přesnosti měřidla, která se zpravidla vyjadřuje číslem nebo symbolem přijatým dohodou a nazývaným index třídy.


Návaznost a kalibrace Návaznost Návaznost je vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím zpravidla státním nebo mezinárodním etalonům, přes nepřerušený řetězec porovnání (řetězec návaznosti), jejichž nejistoty jsou uvedeny. Pro průmysl v Evropě se zajišťuje návaznost na nejvyšší mezinárodní úrovni především využíváním akreditovaných evropských laboratoří a národních metrologických institutů. Kalibrace Základním prostředkem při zajišťování návaznosti měření je kalibrace měřidel. Tato kalibrace zahrnuje určení metrologických charakteristik přístroje. To se provádí pomocí přímého srovnání s etalony. Vystavuje se kalibrační certifikát a (ve většině případů) připevňuje se štítek na kalibrované měřidlo. Na základě těchto informací může uživatel určit, zda je přístroj vhodný pro danou aplikaci. Existují tři důvody, proč je třeba přístroje kalibrovat: 1. Zajistit, aby údaje uváděné přístrojem byly konzistentní s jiným měřením. 2. Stanovit správnost údajů uváděných přístrojem. 3. Zjistit spolehlivost přístroje, tj. zda je možno se na něj spolehnout. Kalibrací přístroje lze dosáhnout následujících skutečností:  Výsledek kalibrace umožní buď přičlenění hodnot měřených veličin k indikovaným hodnotám, nebo stanovení korekcí vůči indikovaným hodnotám.  Kalibrace může rovněž určit další metrologické vlastnosti, jako je účinek ovlivňujících veličin.  Výsledek kalibrace lze zaznamenat v dokumentu, který se někdy nazývá kalibrační certifikát nebo zpráva o kalibraci. (V ČR „kalibrační list“). Řetězec návaznosti (úrovně etalonu)

BIPM (Mezinárodní úřad pro váhy a míry) Primární laboratoře (ve většině zemí národní metrologické ústavy)

Definice jednotky, mezinárodní etalony Zahraniční primární etalony

Akreditované laboratoře

Referenční etalony

Podniky

Etalony podniků

Koneční uživatelé

Měření

Domácí primární etalony

Podtiskem jsou vyznačeny prvky národní metrologické infrastruktury


7. Základní vlastnosti materiálů a jejich zkoušení Abychom mohli správně a hospodárně využívat technické materiály, musíme dobře znát jejich vlastnosti a umět je co nejpřesněji zjišťovat. V technické praxi počítáme u kovů s běžnou technickou čistotou, u slitin s jejich průměrným složením. Je třeba mít na zřeteli, že jak přísady, tak i jen malé množství nečistot, mohou velmi výrazně ovlivnit základní vlastnosti kovů a slitin. Vlastnosti materiálů můžeme rozdělit na: · Fyzikální vlastnosti · Chemické vlastnosti · Mechanické vlastnosti Fyzikální vlastnosti Hustota ρ je dána poměrem hmotnosti m k objemu V homogenní látky při určité teplotě. ρ=

𝑚 𝑉

Její velikost závisí na atomové stavbě dané látky. Je tedy závislá na poloze prvku v periodické soustavě prvků. To platí jen tehdy, jsou-li v krystalu obsazena atomy všechna uzlová místa. Ve skutečnosti se vyskytují četné poruchy mřížky (vakance, nečistoty), liší se tedy skutečná hustota od ideální. Teplota (bod) tání a tuhnutí (°C) je teplota, při níž látka mění své skupenství. Závisí na vnitřní stavbě kovů. Znalost této teploty je důležitá pro slévárenství, pokovování, svařování apod. Teplota tavení – je teplota asi o 200 °C vyšší, než je teplota tání dané slitiny. Touto zvýšenou teplotou se dosahuje u různých slitin stejného přehřátí. Teplota lití – bývá asi o 50 až 100 oC nad teplotou likvidu. Látky krystalické, skládající se z jediného prvku nebo jediné sloučeniny, mají pro každý druh látky zcela určitou teplotu tání a tuhnutí. Mnohé slitiny, skla, keramické látky apod. přecházejí se stoupající nebo klesající teplotou z jednoho skupenství do druhého pozvolna. Pro ně je nutné uvádět - teplotní rozsah (interval) tání nebo tuhnutí. Teplota tání je důležitá též pro eutektické slitiny. Délková a objemová roztažnost je prodloužení délky nebo zvětšení objemu vlivem zvýšení teploty látky. Je vztažena na počáteční délku nebo objem. Teplotní součinitel délkové αl (1/K) a objemové roztažnosti αV (1/K) je změna délkové nebo objemové jednotky při změně teploty o 1 K. U odlitků, součástí ze spékaných materiálů a součástí z plastů musíme naopak počítat se smrštivostí, která je opakem roztažnosti. Magnetické vlastnosti materiálů se zjišťují z jejich chování v magnetickém poli. Podle velikosti permeability m lze materiály zařadit do tří skupin.


1. Diamagnetické látky mají m < 1. Patří k nim vodík a většina organických sloučenin, z kovů měď, zlato, rtuť, cín, olovo apod. Znamená to, že tyto kovy nezesilují účinek vnějšího magnetického pole. 2. Paramagnetické látky mají m > 1, ale blízké jedné. Patří k nim kyslík soli vzácných zemin, alkalické kovy, hliník, platina apod. Tyto kovy zesilují účinek vnějšího magnetického pole zcela nepatrně. 3. Feromagnetické látky mají m velmi vysoké a závislé na intenzitě magnetického pole. Patří k nim železo, nikl, kobalt a slitiny chromu a manganu. Feromagnetické látky se dělí podle svých vlastností na magneticky měkké a magneticky tvrdé. Magneticky měkké materiály se snadno zmagnetizují, ale i snadno odmagnetizují (nepodrží si své magnetické vlastnosti po zániku vnějšího magnetického pole). Používají se na stavbu obvodů u elektrických strojů a přístrojů. Magneticky tvrdé materiály se obtížně magnetizují, ale své vlastnosti si podrží i po zániku vnějšího magnetického pole. Používají se na výrobu permanentních (stálých) magnetů. Chemické vlastnosti Vlivem chemických účinků různých kapalných nebo plynných prostředí se povrchy součástí často porušují, případně se celé rozruší. U kovů se tomuto jevu říká koroze. Aby bylo možno korozi zamezit nebo ji zpomalit, je nutno vědět, jak jí daný materiál odolává, tzn. znát jeho odolnost proti korozi. Toto zjištění je obtížné, protože koroze závisí nejen na druhu látky, jakosti povrchu, zpracování apod., ale i na mnoha vnějších vlivech (koncentraci, teplotě a pohybu korozního činidla apod.). Proto je snahou při zkouškách v laboratořích napodobit co nejvěrněji skutečné provozní podmínky, nebo dokonce se zkouší materiály ve skutečném provozním prostředí. Při korozních zkouškách v přírodě (dlouhodobé zkoušky) se umísťují vzorky zkoušených materiálů přímo do provozních podmínek nebo do míst s nejnepříznivějšími podmínkami (např. námořní lodě, tropikalizační stanice apod.). Materiál pro zařízení v chemickém průmyslu se zkouší často pomocí vzorků přímo v pracovním prostředí. Korozními zkouškami v laboratořích (krátkodobé zkoušky) se získá přehled o korozní odolnosti materiálů v chemicky působících kapalinách nebo plynech. V laboratoři lze uměle připravit nepříznivé klimatické poměry (mikroklíma) v klimatizačních komorách. Velikost koroze se obvykle udává úbytkem hmotnosti kovu v gramech na 1 cm2 plochy za určitý čas (g cm2 h-1 ). Jinou chemickou vlastností je odolnost proti opalu, tj. oxidaci za vyšších teplot. Nazývá se žárovzdornost. Odolné proti opalu musí být ty části strojů a zařízení, které musí dlouhodobě odolávat žáru (teplota zhruba nad 600 0C). Jsou to např. kotle, rošty, kotlové trubky aj. Tuto odolnost získávají slitiny přidáním žárovzdorných prvků, jako např. hliníku, chromu, křemíku. Mechanické vlastnosti Při zpracování i při použití jsou materiály vystaveny různému namáhání, jako je tah, tlak, krut, střih a ohyb. Tato namáhání obvykle nepůsobí samostatně (jednotlivě) ale naopak působí většinou současně jako kombinace dvou i více namáhání prostých (např. tah a ohyb, nebo tah, ohyb a krut). Aby jim materiál mohl odolávat, musí mít určité vlastnosti, jako pevnost, tvrdost, pružnost, tvárnost.


Na mechanické vlastnosti materiálů má značný vliv také teplota. Při určitých teplotách se mění krystalická struktura materiálů a tím se mění i jejich mechanické vlastnosti.

Druhy zkoušek mechanických vlastností materiálů Z hlediska působení síly na zkušební těleso rozdělujeme mechanické zkoušky na: Statické zkoušky, při nichž zatížení zvětšujeme poměrně zvolna. Působí obvykle minuty, při dlouhodobých zkouškách dny až roky. Dynamické zkoušky rázové a cyklické, při kterých působí síla nárazově po zlomek sekundy. Při cyklických zkouškách (zkoušky na únavu materiálu) se proměnné zatížení opakuje i mnoha cykly za sekundu až mnoha milionů jejich celkového počtu Zvláštní technické zkoušky, jejichž údaje je možné považovat za směrné, neboť výsledky zkoušek zde závisí na mnoha vedlejších činitelích. Z těchto zkoušek jsou nejdůležitější zkoušky tvrdosti. Podle teplot, při kterých zkoušky provádíme, je dělíme na zkoušky za normálních, vysokých a nízkých teplot. Mechanické zkoušky se většinou neprovádějí na součásti, ale na zvláštních vzorcích zhotovených buď přímo ze součásti nebo z téhož materiálu.


Mechanické zkoušky statické: Základem těchto zkoušek jsou zkoušky pevnosti. Podle způsobu působení zatěžující síly rozdělujeme tyto zkoušky na zkoušky pevnosti v tahu, tlaku, ohybu, krutu a střihu.

Univerzální zkušební stroj (viz. obr.) se skládá z rámu, upínacího ústrojí, zatěžovacího ústrojí, z měřícího a registračního zařízení. Do tlakového válce se přivádí tlakový olej, tím se zvedá pohyblivý (vnitřní) rám stroje. Zkušební tyče pro zkoušku pevnosti v tahu se upínají do upínacích hlav. Zkouška pevnosti v tlaku se koná na zkušební kostce nebo válečku, položeném na desce pohyblivého rámu.


ZKOUŠKY PEVNOSTI Zkouška tahem (trhací) ČSN 42 0310 je nejrozšířenější statickou zkouškou. Je nutná téměř u všech materiálů, protože jí získáváme některé základní hodnoty potřebné pro výpočet konstrukčních prvků a volbu vhodného materiálu. Zkoušky tahem se zpravidla nedělají přímo na vyrobené součásti, ale na zkušebních tyčích, jejichž tvary a rozměry jsou normalizovány. Zkušební tyče mohou být kruhové nebo ploché, krátké nebo dlouhé. Zkušební tyče kruhové, krátké i dlouhé, se liší tvarem hlav. Volí se podle zkoušeného materiálu a upínacího zařízení trhacího stroje, které bývá výměnné. Vlastní měřená délka lo závisí na průřezu zkušební tyče. Aby bylo možné měřit prodloužení zkušební tyče po přetržení, vyznačí se na ní před zkouškou rysky ve vzdálenosti 10 mm. Trhací zkouškou zjišťujeme pevnost v tahu, poměrné prodloužení tažnost a zúžení (kontrakci) zkoušeného materiálu.

U všech statických zkoušek vzniká v materiálu napětí. Je to míra vnitřních sil, které vznikají v materiálu působením sil vnějších. Číselná hodnota napětí se určí jako podíl síly a plochy, na níž síla působí. Rozeznáváme napětí normálové σ (tah, tlak, ohyb) a tečné (smykové) τ. Podíl síly a skutečné plochy průřezu v kterémkoliv okamžiku zkoušky se nazývá skutečné napětí. Zatížení se proto vztahuje na počáteční průřez tyče So. V průběhu zkoušky kreslí zapisovací zařízení diagram, který je charakteristický svým tvarem pro různé materiály – viz obrázek.


V diagramu je zpočátku závislost σ – ε přímková a to až do bodu U. Napětí odpovídající bodu U je definováno jako napětí, při němž je prodloužení ještě přímo úměrné napětí (Hookův zákon). V dalším průběhu zkoušky přestává být prodloužení přímo úměrné zatížení. Až do bodu E je deformace pružná (elastická), tj. po úplném odlehčení nabývá zkušební tyč počáteční délky. U některých materiálů prodleva nenastane a mez kluzu nelze zjistit. Proto jako běžnou smluvní hodnotu bereme napětí, které způsobí trvalé prodloužení 0.2%. Zjišťuje se graficky nebo průtahoměry.


MECHANICKÉ ZKOUŠKY DYNAMICKÉ V praxi jsou většinou strojní součásti namáhány zatížením, jehož velikost a smysl se prudce popřípadě opakovaně mění. Potřebné údaje o chování takto namáhaného materiálu nemůžeme zjistit statickými, ale dynamickými zkouškami. Při tom dochází k náhlému porušení materiálu, i když zatěžující síla ještě nedosáhla statické pevnosti materiálu.

ZKOUŠKA RÁZEM Slouží k zjištění, kolik práce nebo energie se spotřebuje na porušení zkušební tyče. Zkouší se nejčastěji jedním rázem, kdy na porušení zkušební tyčky se použije najednou dostatečného množství energie. Rázem lze zkoušet pevnost v tahu, tlaku, ohybu nebo krutu. Zkouška rázem v ohybu je nejpoužívanější a je dobrým ukazatelem houževnatosti nebo křehkosti materiálů. Nejpoužívanější je zkouška vrubové houževnatosti na Charpyho kyvadlovém kladivu. Těžké kladivo, otočné kolem osy, se zdvihne a upevní v počáteční poloze. V nejnižší poloze kladiva se umístí ve stojanu kyvadlového kladiva zkušební tyč ze zkoušeného materiálu. Po uvolnění z počáteční polohy se kladivo pohybuje po kruhové dráze, narazí na zkušební tyč, přerazí ji a vykývne do konečné polohy. Tato poloha je nižší než poloha počáteční, protože na přeražení zkušební tyče se spotřebovala určitá práce. Tato práce se nazývá spotřebovaná nárazová práce (energie). Podle množství spotřebované energie se pak vypočítá tzv. vrubová houževnatost. Tato zkouška se používá i na zkoušení svarů.



ZKOUŠKY OPĚTOVNÝM NAMÁHÁNÍM Říkáme jim také zkoušky únavy materiálu. Při namáhání součástí vznikají často poruchy dříve (tj. i při značně nižším napětí), než odpovídá jeho statické pevnosti. Tomuto jevu říkáme únava materiálu. Při zkoumání se ukázalo, že nebezpečí lomu z únavy je jen při překročení určité hranice, kterou nazýváme mez únavy. Mez únavy zjišťujeme na speciálních zkušebních strojích.

ZKOUŠKY TVRDOSTI Tvrdost jako jedna z mechanických vlastností, má hlavně u kovových materiálů mimořádnou důležitost, neboť ze všech vlastností materiálu ji můžeme zjistit nejrychleji, nejlevněji a i na předmětech nejmenších rozměrů. Z tvrdosti často usuzujeme i na některé další vlastnosti materiálu (pevnost v tahu, obrobitelnost apod.). Zkouší se buď na zkušebních vzorcích, nebo přímo na hotových výrobcích. Tvrdost definujeme jako odpor, který klade materiál proti vnikání cizího tělesa. Na této definici je založena většina přístrojů k měření tvrdosti. Zkoušky tvrdosti rozdělujeme na: 1) Statické – HB, HV, HRA, HRB, HRC, Shore 2) Dynamické - Poldi kladívko, Shoreho skleroskop, duroskop, odrazové zkoušky Zkoušky tvrdosti dále můžeme rozdělit na: a) vrypové b) vnikací c) odrazové Zkouška vrypová – dnes se používá jen pro tvrdé a křehké materiály (sklo, porcelán). V technické praxi se používá zkouška podle Martense. Zkouška vnikací – nejpoužívanější zkouškou tvrdosti materiálů. Při této zkoušce zatlačujeme do zkušebního materiálu velmi tvrdé těleso (kulička, kužel, jehlan) a měřítkem tvrdosti je velikost vzniklého vtisku (plocha, hloubka nebo ůhlopříčka).

Zkouška tvrdosti podle Brinella Používá se především pro zkoušení tvrdosti měkké oceli, šedé litiny, neželezných kovů (Cu, Sn, Pb, Al a jejich slitin. Tvrdost zjišťujeme vtlačováním kalené ocelové kuličky o průměru D = 10, 5, 2,5, 1 mm rovnoměrně stupňovanou silou F = 300, 100, 50, 25 N, po dobu t = 10, 30, 60, 120, 180s, do lesklé rovné plochy zkušebního vzorku nebo zkoušené součásti. Zkouší se na Brinellově tvrdoměru. Tvrdost určujeme podle průměru vtisku, který měříme dvakrát (kolmo na sebe), abychom vyloučili chyby vzniklé nepřesností vtisku. Pro praktickou potřebu jsou sestaveny tabulky, ve kterých podle průměru vtisku d a velikosti použité síly F najdeme přímo odpovídající tvrdost.


Pro malé dílny, sklady, montáže nebo zkušební účely na stavbách se používají jednoduché ruční přenosné tvrdoměry POLDI. Principem je porovnání známé pevnosti materiálu porovnávací tyčinky s pevností zkoušeného materiálu. Tvrdoměr přiložíme ke zkoušenému předmětu a kladívkem udeříme na úderník. Ocelová kulička se úderem kladívka zatlačí do zkoušeného materiálu a vytvoří v něm vtisk. Současně se však kulička vtiskne i do porovnávací tyčinky. Lupou se změří průměry na zkoušeném materiálu i na porovnávací tyčce. V tabulkách, které jsou ke každému tvrdoměru přiloženy, vyhledáme příslušné číslo tvrdosti podle velikosti vtisku. Tvrdost podle Rockwella zjišťujeme na Rocwellově tvrdoměru jako rozdíl hloubky vtisku kalené ocelové kuličky nebo diamantového kužele mezi dvěma stupni zatížení (předběžného a celkového). Účelem předběžného zatížení je vyloučit z měřené hloubky nepřesnosti povrchových ploch. Tvrdost zjištěnou při těchto zkouškách označujeme HRA, HRB, HRC. HRA je tvrdost určená diamantovým kuželem při celkovém zatížení 588 N (pro křehké materiály a tenké povrchové vrstvy). HRB je tvrdost určená kalenou ocelovou kuličkou o průměru 1/16“ při celkovém zatížení 980 N (pro měkčí kovy). HRC je tvrdost určená diamantovým kuželem při celkovém zatížení 1471 N. Tvrdost podle Vickerse HV se zkouší na Vickersově tvrdoměru. Do materiálu vtlačujeme diamantový jehlan se čtvercovou základnou a okulárem mikroskopu nebo projekcí zjišťujeme střední délku u obou úhlopříček. Pro praktickou potřebu se používá tabulek, ve kterých se podle délky úhlopříčky u a použité síly F najde odpovídající tvrdost HV.


TECHNOLOGICKÉ ZKOUŠKY Technologické vlastnosti jsou vlastnosti, které úzce souvisí se zpracováním materiálu na výrobek. Proto se snažíme při jejich zkoušení přiblížit podmínkám, při nichž bude materiál zpracováván. 1) ZKOUŠKY PLECHŮ a) Hlubokotažnosti – podle Erichsena b) Lemová c) Kapesníčková 2) ZKOUŠKY DRÁTŮ a) střídavým ohýbáním b) kroucením c) navíjením 3) ZKOUŠKY PLOCHÉHO A TYČOVÉHO MATERIÁLU a) lámavost za studena b) rozkováním (za tepla) c) děrováním (za tepla) 4) ZKOUŠKY TRUBEK a) rozháněním b) lemováním c) zmáčknutím d) přetlakem 5) ZKOUŠKY PROKALITELNOSTI (JOMINY) 6) ZKOUŠKY DRUHU MATERIÁLŮ (JISKROVÁ) 7) ZKOUŠKY SVAŘITELNOSTI 8) ZKOUŠKY OBROBITELNOSTI

Zkoušky svařitelnosti Svařitelnost materiálu je jeho schopnost vytvořit ze dvou nebo více částí některým ze způsobů svařování. Svařitelnost vyjadřujeme ve čtyřech stupních: zaručená, zaručená podmíněná, dobrá a obtížná. Svařitelnost se zkouší množstvím zkoušek, které jsou přizpůsobeny hlavně konstrukčnímu provedení svaru a jeho namáhání. Proto je ke zjištění svařitelnosti důležité vybrat správnou zkoušku nebo posoudit svařitelnost i podle několika zkoušek. Zkouška svařitelnosti ohybová návarová Do zkušební desky se vyfrézuje 4mm hluboká drážka do níž se provede návar elektrodou určenou pro ocel, z níž je i zkušební deska. Zkoušku provádíme až po vychladnutí návaru. Desku položíme na válečky průměru d=100 mm a zaobleným trnem desku ohýbáme. Důležité rozměry zkušebního zařízení jsou zakótovány na obrázku. Při ohýbání se měří úhly Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 26/39

jednotlivých stádií ohybu: úhel při vniku první trhliny na návaru, úhel při vzniku nálomu, úhel kdy trhlina začne přecházet z návaru do destičky, úhel úplného zlomení.

Zkouška lámavosti svaru Zkušební stejné tyče se svaří tupým V svarem. Po vychladnutí uložíme svařenou tyč na válečky tak, aby se svar při ohýbání rozevíral. Důležité rozměry zkušebního zařízení jsou zakótovány na obrázku. Měří se úhel, při kterém vznikne ve svaru první trhlinka.

Nárazová návarová zkouška Touto zkouškou se ověřuje, jak teplota při svařování dalece ovlivní svar a jeho okolí tepelně. Jak svar a tepelně ovlivněný materiál zkřehne po provedení svaru. Tyto zkoušky provádíme u materiálů do tloušťky do 25 mm. Příprava zkoušky spočívá v tom, že na desku z materiálu, který budeme zkoušet, provedeme návar po celé délce ve směru válcování. Z desky vyřežeme tři tyče pro zkoušku vrubové houževnatosti, a to tak, aby svar měl kořen vrubu na hranici návaru. Materiál po zkoušce by neměl vykazovat nižší hodnotu vrubové houževnatosti než je stanovena normou.


Výběr zkušebních vzorků pro nárazovou návarovou zkoušku:


8. Kontrola a měření vybraných strojních součástí. Ozubená kola Měření a kontrola ozubení je pro velký rozsah druhů a složitost tvarů ozubení rozsáhlá. Při výrobě ozubených kol je důležitá kontrola a kvalita polotovaru i způsob výroby ozubení. Na ozubených převodech se vyžaduje přesnost a tichý rovnoměrný chod. Lícování ozubených kol se rovněž řídí normou. U čelních ozubených kol se kontroluje průměr hlavové kružnice a její dostřednost, tloušťka zubu na roztečné kružnici, rozteč, tvar boku zubu, axiální házení kola, jakost povrchu ozubení a záběr ozubeného soukolí. Souhrnně o kontrole čelních kol pojednává ČSN 01 4682 (DIN 3691, ISO 1328), podle které se rozdělují čelní ozubená kola do 12 stupňů přesnosti (1 až 12), 6 skupin boční vůle (A, B, C, D, E, H), 8 skupin tolerancí boční vůle (x, y, z, a, b, c, d, h) a 6 tříd úchylek os (I až IV) Měření zubů v konstantní tloušťce a výšce Zuby v konstantní tloušťce nebo výšce se měří tehdy, když není možné měřit rozměr přes zuby. Toto měření není závislé na počtu zubů kola, ale na přesnosti průměru hlavové kružnice. Tloušťka zubu se měří na roztečné kružnici daného ozubeného kola – měří se pomocí zuboměru, který tvoří dvě navzájem kolmá posuvná měřítka. Přesněji se dá tloušťka zubu měřit tangenciálním zuboměrem, který měří odchylky výšky hlavy zubu od teoretického rozměru při konstantní tloušťce zubu. Při měření vycházíme z modulu ozubeného kola, jehož hodnotu si nastavíme na svislé stupnici zuboměru. Při měření tloušťky zubu nasadíme zarážku svislé stupnice zuboměru kolmo na hlavovou kružnici zubu a na vodorovné stupnici odečítáme tloušťku zubu na roztečné kružnici. Naměřenou hodnotu porovnáme s hodnotou vypočtenou z hodnot ozubeného kola. Na následujícím obrázku vidíme digitální zuboměr.


Jinou variantou je zuboměr optický. Princip měření je stejný jako v předchozím případě, uvnitř zuboměru jsou rovněž dvě navzájem kolmé stupnice, jen odečítání je přesnější.

Optický zuboměr Měření a kontrola tloušťky a rozteče zubů Rozměr přes zuby slouží ke stanovení tloušťky zubů a také k určení boční vůle v ozubení.Je to nejrozšířenější způsob měření. Ke zjištění rozměru přes zuby M se ve výrobě používá speciální talířkový mikrometr, kterým se zjišťuje tzv. rozměr přes zuby, nebo míra přes zuby M. Teoretická hodnota tohoto rozměru je předepsána na výkrese ozubeného kola. V sériové výrobě se používají rychlejší mezní třmenové kalibry. Míra přes zuby M se měří se na tečně k základní kružnici. Počet zubů, přes které se měří, je uvedeno v normě ČSN 01 4675 a v běžných technických tabulkách.

Speciální talířový mikrometr na měření míry přes zuby M:


Naměřená hodnota rozměru přes zuby musí být v mezích dovolených úchylek rozměru přes zuby. Rozměr přes zuby není ovlivněný úchylkou průměru hlavové kružnice ani obvodovým házením ozubení. Ovlivňují ho úchylky dělení. Z naměřené úchylky rozměru přes zuby se dá přímo určit potřebné posunutí nástroje do záběru při dokončovací operaci, což není možné při jiných metodách měření tloušťky zubu. Míra přes válečky – tloušťka zubů se dá kontrolovat také přes válečky nebo kuličky vloženými do zubové mezery, je to vhodný způsob pro měření vnitřního ozubení.

Kontrola zubové rozteče Přesnost zubové rozteče má vliv na klidný a správný chod ozubeného kola. Zubovou rozteč měříme na roztečné kružnici nebo na záběrové přímce. Základní rozteč můžeme měřit třídotykovým měřidlem základní zubové rozteče, které před měřením nastavíme pomocí základních měrek.

Kontrola základní rozteče ozubení


1 – základní kružnice, 2 – tečna k základní kružnici, 3 – měřicí přístroj, 4 – kontrolované kolo, tb – základní rozteč

Úchylka rozteče zubů je rozdíl mezi naměřenou a teoretickou hodnotou rozteče. Při měření rozteče se nastaví dotyky přístroje na zvláštní měrce na jmenovitou hodnotu rozteče. Při porovnávacím měření jednotlivých roztečí na ozubeném kole se nastaví dotyky na dvou sousedních zubech a úchylkoměr se nastaví na nulu. Naměřené relativní úchylky roztečí se zaznamenávají na diagramu. Kontrola tvaru zubů Tvar zubu je dalším činitelem, který rozhoduje o kvalitě ozubení. Dodržení tvaru boku zubu je závislé na druhu obráběcího stroje, na nástroji a jeho správném nastavení. Bok zubu ozubeného kola má nejčastěji tvar evolventy. Úchylka od předepsaného tvaru zubu se nazývá úchylka profilu. Kontroluje se mechanicky, opticky a u velkých kol šablonami na průsvit. Opticky se kontrolují ozubená kola s modulem menším než 1 mm. Ozubená kola s většími moduly se kontrolují mechanickými přístroji – tzv. evolventoměry. Jejich základní částí je kotouč stejného průměru, jaký má základní kružnice kontrolovaného kola, po kterém se odvaluje pravítko. Dotyk snímací páky přenáší z boku zubu všechny úchylky od teoretického průběhu evolventy 400 násobně až 1000 násobně zvětšené na registrační zařízení. Pokud je evolventa správná, je grafickým záznamem přímka, je li nesprávná, objeví se nerovná čára. Kontrola obvodového házení kola Házivost se kontroluje tak, že se kolo nasadí na trn a upne mezi hroty. Do zubové mezery se vloží kontrolní kulička, na kterou se seřídí číselníkový úchylkoměr a postupně se kontroluje jedna zubová mezera za druhou. Pro urychlení kontroly házivosti se dá měření provést pouze na 4 místech obvodu kola pootočených o 90°. Zkoušky záběru ozubení Tento způsob kontroly se považuje za kontrolu všech úchylek ozubení. Princip kontroly záběru je založen na odvalování měřeného ozubeného kola se vzorovým kontrolním kolem. Záběr se kontroluje: 



jednobokým odvalem – kola se nastaví na normální provozní vzdálenost (skutečné pracovní podmínky záběru ozubeného soukolí). Naměřené hodnoty se měří číselníkovým úchylkoměrem nebo se zaznamenávají do diagramu. dvoubokým odvalem – kola jsou do záběru přitlačována bez vůle, všechny úchylky se projeví změnou osové vzdálenosti, která je registrována číselníkovým úchylkoměrem.


Kontrola a měření závitů Tolerování závitů Řetězec norem, které se zabývají závity, zahrnuje následující články:   

jmenovitý profil, jmenovité rozměry, tolerance, systém kontroly a tolerance kontrolních kalibrů.

Nejběžnějším typem závitu je závit metrický, jehož jmenovitý profil má tvar trojúhelníku. Veškeré rozměry profilu závisí na rozteči P. Výšku H základního trojúhelníku je možno určit dle vztahu: H=

√𝟑 𝟐

P

Norma PN-ISO 724 se zabývá definováním jmenovitých rozměrů metrických závitů, tj. d a d2 -pro vnější závit a D a D2 -pro vnitřní závit. Tolerance metrických závitů jsou určeny v normě PN-ISO 965. Při kontrole a měření závitu se musí změřit všechny rozměry, jimiž je tvar závitu určen. Dobrý vzájemný styk závitů šroubu a matice určitého jmenovitého průměru D závisí na správném středním průměru D2 a d2, stoupání P a vrcholovém úhlu tvořícího závitového profilu α v rozsahu daném mezními úchylkami. Závity šroubů a matic, na které se kladou zvláštní požadavky co do přesnosti rozměrů a jejichž vzájemný vztah musí být zaručen vůlí nebo přesahem se lícují. Průměry závitů jsou tolerovány přímo. Tolerance rozteče a bočního úhlu se neurčují přímo, ale skutečný profil závitu se musí vejít do tolerančního pole na předpokládané délce zašroubování. Jsou určeny tři normalizované délky zašroubování označené: S (krátká), N (střední) a L (dlouhá). Třída a poloha tolerance určuje toleranční pole závitu. Obecně toleranční pole středního (d2,D2) a vrcholového průměru (d, D) mohou být různé. Doporučuje se, aby dle možnosti toleranční pole pro oba průměry byla stejná. Druhy kontroly: a) komplexní kontrola (závit je kontrolován jako celek – nelze vyhodnotit skutečné rozměry závitu, nýbrž jen dodržení předepsané tolerance), b) dílčí kontrola (jsou kontrolovány jednotlivé parametry závitu samostatně). Komplexní kontrola v hromadné výrobě: V hromadné výrobě se zjišťuje, zda vyrobený závit je dobrý či zmetkový:  velký průměr závitu můžeme měřit posuvným měřítkem, mikrometrem nebo mezním třmenovým kalibrem.  závitový profil šroubu kontrolujeme mezním závitovým kalibrem, zpravidla je samostatný kroužek dobrý a samostatný kroužek zmetkový (bývá označen), nebo závitovým třmenovým kalibrem.


Závitový třmenový kalibr dobrý závitový kroužek se musí dát lehce šroubovat (dobrá strana závitového třmenového kalibru musí lehce přejít vlastní hmotností kontrolovaným závitem, tím je zaručeno, že střední průměr závitu d2 nepřekročil horní mezní rozměr a že chyby rozteče P a úhlu boků závitu α jsou vyrovnány příslušným zmenšením d2). U matice měříme:  malý průměr závitu matice posuvným měřítkem nebo mezním válečkovým závitovým kalibrem.  závitový profil matice mezním závitovým válečkovým kalibrem s dobrou a zmetkovou stranou. Kontrola stoupání závitu:

Hřebínková šablona na kontrolu stoupání závitu. Rozteč závitu P – axiální pohyb středu závitového boku vztažený k ose závitu, odpovídající jedné celé otáčce tohoto bodu. Kontrola pomoci závitových hřebínkových šablon – je to rychlá kontrola, kterou zjišťujeme stoupání daného závitu, jako výchozí hodnotu pro další měření a kontrolu dle závitových norem. Každá šablona představuje závitový profil s určitým stoupáním, který vkládáme do kontrolovaného závitu. Kontroluje se tzv.“ na průsvit “.


Kontrola středního průměru závitu: 

Střední průměr závitu d2 se měří speciálním třmenovým mikrometrem s výměnnými dotyky. Velikost dvojice výměnných dotyků se řídí stoupáním a druhem závitu (úhel tvořícího profilu). Po dotažení dotyků se odečte přímo velikost středního průměru závitu d2. Pro závity s menším stoupáním než 0,5 mm se používá jeden dotyk kuželový a druhý rovný. Při tomto způsobu měření se musí velikost středního průměru závitu vypočítat z naměřené hodnoty.

Poloha výměnných měřících dotyků při měření


1 – třmen, 2 – pevný dotyk, 3 – mikrometrický šroub, 4 – trubka s vnitřním mikrometrickým závitem, 5 – bubínek, 6 – hranolová vložka, 7 – kuželová vložka, 8 – kuželová vložka redukovaná, 9 – plochá vložka, 10 – kulová vložka, 11 – seřizovací měrka 

Třídrátková metoda měření středního průměru závitu. Je to metoda jednoduchá a velmi přesně lze určit střední průměr závitu d2 výpočtem. K měření se používá nejčastěji sady tří drátků stejného průměru, které se vkládají do závitového profilu a umožňují zjistit rozměr některým z délkových měřidel. Průměry drátků jsou od 0,17 do 6,3 mm. Nejvhodnější průměry drátků se zjišťují výpočtem. Rovněž střední průměr závitu d2 se zjišťuje výpočtem podle druhu závitu. U velmi přesných měření se k vypočítané hodnotě d2 přidává korekce na šikmou polohu drátku v závitu a jeho stlačení při měření.

Kontrola středního průměru závitu třídrátkovou metodou. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 36/39

Sada měřících drátků v kazetě. Mikrometr s držákem měřících drátků se stojánkem

Měření závitů profilprojektorem

Projekční přístroje zvané profilprojektory jsou optické přístroje, které promítají zvětšený obrys kontrolovaného předmětu na matnici. Zvětšení bývá nejčastěji 10, 20, 50 a 100 násobné. Podmínkou správného měření je přesné dodržení hodnot zvětšení po celé ploše matnice. Přesnost zvětšení bývá až 1%. Velikost zorného pole je dána rozměry matnice a použitým zvětšením. Předmět lze většinou pozorovat ve světle procházejícím a odraženém.


Měření profilprojektorem je výhodné zejména tam, kde se jedná o velké série různých velikostí závitů. Výrobce dodává ke každému přístroji sadu výměnných matric s kontrolními profily požadovaných závitů v uvedených zvětšeních. Přístroj je možné propojit s počítačem, který podle naměřených hodnot ihned provede vyhodnocení měřeného profilu.


Odkazy a bibliografie Jiří Leinweber - Pavel Vávra, Strojnické tabulky. Úvaly: ALBRA, 2011. ISBN 978-80-7361081-4., Luboš Bumbálek a kolektiv, Kontrola a měření pro SPŠ strojní. Praha: Informatorium spol. s r.o.2009. ISBN 978-80-7333-072-9., Základní vlastnosti materiálů a jejich http://www.ateam.czu.cz/zkoušky-mat.pdf.

zkoušení

[online].

CÉZOVÁ, Eliška. Metrologie v praxi [online prezentace] http://www.statspol.cz/cs/wp-content/uploads/2013/05/.../cezova.pdf

2013.

Dostupné Dostupné

z: z:

Hodnocení svařitelnosti – dostupné z u12133.fsid.cvut.cz/podklady/TMSV/Svaritelnost.pdf ÚNMZ, Metrologie v kostce [online prezentace] 2009. Dostupné http://www.unmz.cz/sborniky_th/sb2009/MvK_7_vidit_hypervazby_small.pdf

z:


Metrologické minimum pro strojní mechaniky

Recommend Documents