Płytki wzorcowe długości – wszystko, co trzeba wiedzieć

Witam,

W dzisiejszym poście poruszę temat chyba najbardziej podstawowych narzędzi w rękach każdego metrologa, jakim są płytki wzorcowe długości. Ponownie mam nadzieję, że treść artykułu okaże się pomocna szczególnie na etapie zakupu płytek, co z racji kosztów wymaga szczególnie precyzyjnego określenia wymagań. Skupimy się przy tym nie tyle na porównaniu płytek różnych producentów, co na wskazaniu jaki komplet będzie idealny do naszych zastosowań.

Po co nam płytki wzorcowe?

Płytki wzorcowe (zwane też płytkami Johanssona, od nazwiska Szwedzkiego naukowca, który je wynalazł i w roku 1901 opatentował) zaliczamy do wzorców krańcowych, co oznacza, że wymiar przez nie reprezentowany określany jest przez odległość pomiędzy dwoma krawędziami. Płytki wzorcowe są podstawowym wzorcem długości, co czyni je najważniejszym wzorcem w metrologii długości i kąta. Dzięki precyzyjnemu wykończeniu powierzchni pomiarowych możliwe jest składanie płytek w tzw. stosy w celu otrzymania pożądanego wymiaru.

Główne zastosowanie płytek wzorcowych to przede wszystkim:

– wzorcowanie wszelakich przyrządów pomiarowych długości (m.in. suwmiarki, mikrometry, maszyny współrzędnościowe)

– pomiary porównawcze (np. z wykorzystaniem czujników długości)

– ustawianie przyrządów pomiarowych (np. średnicówek)

Podział płytek ze względu na materiał wykonania.

Na rynku dostępne są płytki wykonane z jednego z 3 materiałów:

– stal hartowana (najczęściej spotykane, najtańsze spośród wymienionych, podatne na temperaturę)

– węglik wolframu (największa twardość i odporność na ścieranie)

– ceramika / cyrkon (odporne na ścieranie i zmiany temperatury, niemagnetyczne).

Zdecydowanie najbardziej rozpowszechnione są płytki stalowe. Do ich zalet zaliczamy głównie relatywnie niską cenę zakupu, natomiast główne wady to podatność na korozję oraz szybkie zużycie. Powierzchnie pomiarowe szybko tracą przywieralność ze względu na zarysowania. Płytki stalowe wymagają szczególnego traktowania – bezwzględnie korzystamy z nich zawsze w rękawiczkach oraz konserwujemy po użyciu. Płytki wykonane ze stali polecane są do codziennego wykorzystania, np. do sprawdzania i ustawiania przyrządów oraz do pomiarów porównawczych.

Płytki  z pozostałych 2 kategorii na pewno posłużą nam dłużej, jednak musimy liczyć się ze znacznie wyższą ceną zakupu. Inwestycja jednak jest w tym przypadku opłacalna. Trwałość jest nieporównywalnie wyższa, podobnie jak komfort pracy (znakomita przywieralność ceramiki!). Oczywiście i te materiały wymagają specjalnego traktowania – zwłaszcza ceramika, która przy upadku na twardą podłogę efektownie kończy swój żywot. Pamiętać również należy o niezostawianiu zlepionych płytek, gdyż możemy doprowadzić do ich uszkodzenia przy próbie rozdzielenia.

Z powyższego porównania płytek pod kątem materiału wynika następująca konkluzja – do codziennej pracy, a także do użytkowania poza laboratorium wybierajmy płytki stalowe lub węglikowe, natomiast płytki ceramiczne znakomicie sprawdzą się w laboratorium, np. jako wzorzec odniesienia.

Podział płytek ze względu na klasy dokładności

Norma PN-EN ISO 3650 dzieli płytki wzorcowe na 4 klasy dokładności. Zanim jednak zaprezentuję ich porównanie, musimy zdefiniować jakie parametry płytki wzorcowej definiują jej dokładność. W celu zobrazowania sytuacji posłużę się schematem zapożyczonym ze wspomnianej normy:

płytka wzorcowa
Parametry określające dokładność płytki wzorcowej

Najważniejsze dla nas będą następujące parametry:

ln – określa długość nominalną płytki

lc – to długość środkowa płytki

v – zmienność długości, wraz z fo i fu

Tabela podaje dopuszczalne odchyłki dla 2 kluczowych parametrów – długości środkowej oraz zmienności długości, i to te charakterystyki podlegają kontroli podczas wzorcowania płytek. Spotykamy 2 podejścia – pierwsze, uproszczone, polegające na wyznaczeniu jedynie odchyłki środkowej oraz drugie – pełne – wraz z wyznaczeniem zmienności długości. Warto odnotować, że chcąc określić klasę, do której należy nasz komplet należy wykonać pełne wzorcowanie!

Poniżej przedstawiam tabelę z odchyłkami dla 4 klas dokładności. Tabela pochodzi z normy PN-EN ISO 3650.

odchyłki płytek wzorcowych
Tabela dopuszczalnych odchyłek wymiarów płytek wzorcowych

Jak łatwo zauważyć, dopuszczalna odchyłka długości środkowej jest dwukrotnie mniejsza między klasami 2-1-0. Słowo wyjaśnienia należy się klasie k, tzw. kalibracyjnej. Dopuszczalne dla niej odchyłki długości środkowej są wprawdzie równe klasie 1, jednak tolerancja zmienności długości jest mocno zacieśniona. Dlaczego? Odpowiedź w poniższym porównaniu zastosowań dla różnych klas:

Klasa K, kalibracyjna – stosowana w laboratoriach wzorcujących. Stąd wyższe wymagania odnośnie wymiarów płytek.

Klasa 0 – stosowana w laboratoriach wzorcujących i wewnątrzzakładowych, do wzorcowania dokładnych przyrządów pomiarowych i płytek wzorcowych niższych klas.

Klasa 1 – stosowana do wzorcowania przyrządów pomiarowych (np. suwmiarek, mikrometrów) oraz ustawiania przyrządów i pomiarów porównawczych

Klasa 2 – do wzorcowania i ustawiania mniej dokładnych przyrządów, pomiary.

Podsumowanie to powinno pomóc nam łatwo zorientować się, w którą klasę celujemy w trakcie zakupu.

Wybór kompletu pod kątem ilości płytek

Płytki wzorcowe zazwyczaj kupowane są w kompletach zawierających od kilku do ponad 100 sztuk. Naturalnie możemy również zakupić pojedyncze płytki wzorcowe. Najczęściej spotkamy się z kompletami liczącymi 32, 47, 87, 103 i 122 sztuki. Sprawa jest istotna o tyle, że w trakcie codziennej pracy mogą nam być potrzebne różne wielkości płytek, i łączenie ich w stosy nie zawsze jest wystarczające. Jeżeli np. potrzebujemy płytek stopniowanych co 0,001 mm, komplet zawierający 32 sztuki okaże się niewystarczający. Poniżej do porównania przedstawiam wykaz płytek znajdujących się w różnych kompletach (uwaga – zawartość kompletów może być różna u różnych producentów)

32 sztuki (tzw. komplet mały):

1 płytka: 1.005 mm
9 płytek: 1.01 – 1.09 mm stopniowane co 0.01 mm
9 płytek: 1.1 – 1.9 mm stopniowane co 0.1 mm
9 płytek: 1- 9 mm stopniowane co 1 mm
4 płytki: 10 mm/ 20 mm/ 30 mm/ 50 mm

47 sztuk:

1 płytka: 1.005 mm
20 płytek: 1.01- 1.20 mm stopniowane co 0.01 mm
7 płytek: 1.3 – 1.9 mm stopniowane co 0.1 mm
9 płytek: 1- 9 mm stopniowane co 1 mm
10 płytek: 10 – 100 mm stopniowane co 10 mm

87 sztuk:

9 płytek: 1.001- 1.009 mm stopniowane co 0.001 mm
49 płytek: 1.01- 1.49 mm stopniowane co 0.01 mm
19 płytek: 0.5 – 9.5 mm stopniowane co 0.5 mm
10 płytek: 10 – 100 mm stopniowane co 10 mm

103 sztuki:

1 płytka: 1.005 mm
49 płytek: 1.01- 1.49 mm stopniowane co 0.01 mm
49 płytek: 0. 5- 24.5 mm stopniowane co 0.5 mm
4 płytki: 25 – 100 mm stopniowane co 25 mm

122 sztuki:

1 płytka: 1.0005 mm
9 płytek: 1.001- 1.009 mm x 0.001 mm
49 płytek: 1.01- 1.49 mm x 0.01 mm
4 płytki: 1.6 – 1.9 mm x 0.1 mm
49 płytek: 0.5 – 24.5 mm x 0.5 mm
8 płytek: 30 – 100 mm x 10 mm
2 płytki: 25, 75 mm

W kilku słowach – najbardziej uniwersalne do większości zastosowań okazują się komplety liczące 47 i 87 sztuk. Komplet 122 sztuk polecany jest głównie laboratoriom wzorcującym. Oprócz wymienionych standardowych kompletów w zakresach 1 – 100 mm na rynku znajdziemy także komplety uzupełniające o długie wymiary (125 – 500 mm), a także komplety do specjalnych zastosowań – np. zawierające płytki o wielkościach dostosowanych do wzorcowania suwmiarek i mikrometrów.

Użytkowanie płytek wzorcowych

O kulturze pracy z płytkami wspomnieliśmy już nieco na początku wpisu. Warto jednak powtórzyć – każdy profesjonalista używa płytek w rękawiczkach bawełnianych. Po pierwsze przedłużamy w ten sposób ich żywotność (zwłaszcza stalowych), po drugie wykonujemy pomiary zgodnie ze sztuką eliminując potencjalnie wpływające na wynik wydzieliny ludzkiej skóry, po trzecie dbamy o sprzęt nasz i pracodawcy, a po czwarte wreszcie eliminujemy wpływ temperatury naszych dłoni. Płytka skorodowana nie nadaje się do niczego, podobnie jak ubita (oczywiście płytki można docierać, ale pozostawmy tę wiedzę dla wtajemniczonych), co wymaga szczególnej ostrożności w manipulowaniu nimi (uwaga zwłaszcza przy budowaniu stosów!). Z uwagi na istotną rolę płytek jako wzorca zapewnić oczywiście musimy odpowiednie warunki przechowywania i użytkowania (ponownie zwłaszcza płytki stalowe podatne są na działanie temperatury). Wzorzec odniesienia warto przechowywać w miejscu pod nadzorem, z mocno ograniczonym dostępem osób niepowołanych.

Przy zakupie kompletu warto zaopatrzyć się także w zestaw służący do pielęgnacji płytek wzorcowych. Dodatkowo zakup przyborów do płytek wzorcowych zwiększy możliwości ich wykorzystania. Znajdziemy w nim wkładki i uchwyty pozwalające między innymi na pomiary wewnętrzne czy pomiary wysokości. Inne pomocne akcesoria to np. łączniki do długich płytek wzorcowych, których użycie należy rozważyć również na etapie wyboru długich płytek – nie wszystkie wyposażone są w otwory umożliwiające ich łączenie!

Jak każdy przyrząd pomiarowy, tak i płytki wzorcowe podlegają okresowemu wzorcowaniu. O ile nie ma większego problemu z wykonaniem wzorcowania płytek do 100 mm, tak już wzorcowanie dłuższych (do 500 mm) wiąże się ze sporym wydatkiem, nie mówiąc o płytkach 1000 mm, które wywzorcuje nam tylko Główny Urząd Miar. Jak zatem widać sam zakup płytek nie jest jedynym kosztem – zaplanować należy również budżet związany z użytkowaniem wzorców oraz na uzupełnianie kompletów na wypadek zużycia płytek składowych…

Konkluzja

Mam nadzieję, że powyższy tekst rzuci nieco światła na kwestię doboru odpowiedniego kompletu. Starałem się również pokazać, że między innymi z uwagi na rolę, jaką odgrywają w procesie zapewnienia jakości płytki wymagają szczególnego podejścia i zdecydowanie najlepiej sprawują się w rękach świadomego, kompetentnego personelu. Jak zwykle zapraszam do kontaktu i dyskusji.

Dodaj komentarz