Una lastra di superficie in granito sembra semplice: un blocco di pietra piatto e levigato. Ma dietro questa semplicità si nasconde una serie di standard internazionali che definiscono esattamente quanto piatto deve essere "piatto" - e scegliere la qualità sbagliata è uno degli errori più comuni e più costosi nell'approvvigionamento delle attrezzature.
Le piastre di superficie vengono utilizzate come riferimento dimensionale per qualsiasi cosa, dai lavori di ispezione di base alla metrologia a livello nanometrico-, e diverse applicazioni necessitano effettivamente di diversi livelli di tolleranza. Specificare eccessivamente il budget per i rifiuti; la sottospecificazione introduce errori di misurazione che possono essere difficili da risalire alla fonte. Questa guida illustra i principali standard oggi in uso e spiega come abbinare un grado a un'applicazione.
Perché esistono gli standard di planarità
La tolleranza di planarità di una piastra superficiale descrive la deviazione massima consentita tra i punti più alto e più basso sulla sua superficie di lavoro, tipicamente espressa in micrometri (μm) o micropollici. Poiché tale tolleranza dipende dalla dimensione della piastra - una piastra più grande ha una superficie maggiore su cui può accumularsi la deviazione - gli standard di planarità definiscono i gradi utilizzando formule o tabelle di ricerca legate alle dimensioni della piastra, anziché un singolo numero piatto che si applica a ogni dimensione.
Diversi standard nazionali e internazionali affrontano questo problema e non sempre sono perfettamente allineati tra loro, il che è una comune fonte di confusione quando si confrontano lastre di diversi fornitori.
I principali standard
La norma DIN 876 (Germania) è uno degli standard più ampiamente referenziati a livello internazionale e definisce quattro gradi di precisione: 00, 0, 1 e 2, dalla tolleranza più stretta a quella più ampia. Il grado 00 è generalmente riservato alle applicazioni di riferimento di laboratorio e di calibrazione-; Il Grado 1 e il Grado 2 riguardano l'ispezione generale e l'uso in officina. DIN 875 e DIN 650 sono standard correlatipiastra di superficie di coperturadisegno e serie dimensionali.
ASME B89.3.7 (Stati Uniti), insieme alla vecchia specifica federale GGG-P-463c, definisce i gradi da laboratorio, AA, A e B, più o meno analoghi nello spirito ai gradi DIN ma calcolati con formule diverse, il che significa che una lastra DIN di grado 0 e una lastra ASME AA della stessa dimensione non sono automaticamente intercambiabili sulla carta anche se le loro tolleranze nel mondo reale sono vicine.
JIS B7513 (Giappone) definisce il proprio sistema di classificazione, comunemente utilizzato per le apparecchiature di fabbricazione giapponese-e ampiamente citato nelle catene di fornitura asiatiche della produzione di precisione.
GB/T (Cina), BS 817 (Regno Unito), GOST 10905 (Russia) e NF E11-101 (Francia) definiscono ciascuno i propri equivalenti nazionali, generalmente seguendo la stessa logica sottostante - classificazione in base alle dimensioni della piastra e all'applicazione prevista - ma con tabelle di tolleranza specifiche per lo standard.
Per gli acquirenti che si approvvigionano a livello internazionale, la conclusione pratica è: chiedere sempre a quale standard si riferisce un grado dichiarato e richiedere il valore di tolleranza effettivo in micrometri per le dimensioni specifiche della lamiera, piuttosto che fare affidamento solo sulle etichette dei gradi.
Grado corrispondente all'applicazione
Come guida generale (i requisiti effettivi devono sempre essere confermati rispetto allo standard pertinente per la dimensione della piastra):
| Applicazione | Gamma di gradi tipica |
|---|---|
| Norme di riferimento degli istituti metrologici nazionali/regionali | Laboratorio DIN 00/ASME |
| Laboratori di calibrazione, superfici di riferimento CMM, calibrazione blocchetti di riscontro | DIN 0/ASME AA |
| Ispezione di precisione, lavorazione di utensili e stampi, assemblaggio di apparecchiature ottiche/semiconduttori | DIN 1/ASME A |
| Ispezione generale in officina, lavori di layout, montaggio | DIN 2/ASME B |
Una piastra utilizzata esclusivamente come riferimento di assemblaggio stabile per la costruzione di macchine, ad esempio, raramente necessita di planarità di livello-da laboratorio. - Il grado A o Grado 1 è spesso più che sufficiente e notevolmente più conveniente-. Al contrario, una piastra intesa come riferimento principale per la calibrazione di altri strumenti di misurazione non dovrebbe essere specificata al di sotto del Grado 0/AA, poiché qualsiasi errore di planarità nella piastra di riferimento si propaga in ogni misurazione effettuata su di essa.
Oltre l'etichetta del voto: cosa verificare effettivamente
Un voto dichiarato significa tanto quanto la calibrazione dietro di esso. Quando si valuta una piastra di superficie o uno strumento di misurazione in granito, vale la pena confermare:
Metodo di calibrazione. La planarità viene generalmente verificata utilizzando una livella elettronica (come una livella a bolla di precisione) combinata con un metodo di misurazione a griglia o tramite interferometria laser per gradi più elevati. Chiedi quale metodo è stato utilizzato e richiedi i dati di misurazione effettivi, non solo un certificato di superamento/fallimento.
Tracciabilità. Un certificato di calibrazione dovrebbe essere riconducibile a un istituto metrologico nazionale, il che significa che gli strumenti utilizzati per misurare la piastra sono essi stessi periodicamente calibrati rispetto a uno standard riconosciuto.
Verifica dei materiali. Come spiegato in un articolo correlato su questo sito, la conferma che la lastra sia autentico granito (piuttosto che un sostituto del marmo) è importante per il mantenimento della planarità a lungo termine, poiché una pietra più morbida e porosa è più incline alla deriva della planarità in caso di uso prolungato.
Condizioni ambientali durante la calibrazione. Le misurazioni della planarità effettuate al di fuori di un ambiente a temperatura-controllata possono contenere errori significativi, poiché il granito - pur essendo più termicamente stabile del metallo - non è del tutto immune all'espansione.
Una nota sulla ri-certificazione
Le piastre di superficie non sono strumenti "calibra una volta e dimentica". La planarità può deteriorarsi nel tempo a causa di usura, cattiva gestione o carico ripetuto nella stessa posizione. La maggior parte dei programmi di calibrazione ri-certificano le piastre di lavoro su base periodica - comunemente una volta all'anno per le piastre utilizzate attivamente, sebbene l'intervallo corretto dipenda dall'intensità di utilizzo e dalla criticità delle misurazioni effettuate rispetto ad esso. Le piastre utilizzate come riferimenti metrologici fissi in ambienti controllati possono mantenere la calibrazione più a lungo rispetto alle piastre utilizzate quotidianamente in officina.
Riepilogo
La scelta della giusta qualità della piastra di superficie rappresenta un equilibrio tra requisiti di misurazione e costi. Capire quale standard sta citando un fornitore, richiedere i valori di tolleranza effettivi per le dimensioni della piastra e verificare sia il metodo di calibrazione che il materiale di base sono i tre modi più affidabili per evitare una mancata corrispondenza tra ciò per cui è classificata una piastra e ciò di cui effettivamente ha bisogno la tua applicazione.
Questo articolo fa parte di una serie tecnica su apparecchiature e standard di misurazione di precisione. Le tabelle di tolleranza a cui si fa riferimento qui costituiscono una guida generale; consultare sempre la versione attualmente pubblicata della norma pertinente per i dati esatti.