Die optimale ID-Prüfmethode für Kleinrohre wählen

Stiftlehrdorne vs. optische Messung für Kleinrohre

Eines der Grundlagen der Kleinteilbeschaffung ist, dass informierte Entscheidungen über Spezifikationen einen großen Einfluss auf die Optimierung der Fertigbarkeit haben. Indem man beispielsweise den Endverwendungszweck eines Teils berücksichtigt, kann man bestimmen, welche Toleranzen am kritischsten sind und wiederum die Produktion und Kosten Ihrer Teile bestimmen.

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Es gibt viele Faktoren, die beeinflussen können, ob Teile die spezifizierten Anforderungen für Abmessungen und Toleranzen erfüllen. In diesem Blog betrachten wir einen Faktor, der bei der Optimierung der Fertigbarkeit von Teilen wie Kleinrohren wichtig sein kann – nämlich die Methode zur Bestimmung, ob der Innendurchmesser (ID) den Anforderungen entspricht.

Wie man Rohr-ID misst – und warum es wichtig ist

Kleindurchmesser-Rohre werden in unzähligen Anwendungen in einer breiten Palette von Branchen eingesetzt, einschließlich (aber sicher nicht beschränkt auf):

• Medizinische Geräte
• Elektronik
• Life Sciences
• Physikalische Forschung
• Luft- und Raumfahrt
• Chromatographie
• Tiermedizin
• Automobil
• Chemische Verarbeitung

Beispielsweise kann als Hypodermikrohr bezeichnetes Kleinrohr präzise auf Länge geschnitten werden für den Einsatz in medizinischen Geräten, die Festigkeit, Gleichmäßigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern. Dies umfasst Geräte für minimalinvasive chirurgische und therapeutische Anwendungen wie:

• Katheter
• Endoskopie
• Laparoskopie
• Arthroskopie
• Ophthalmologie
• Biopsien
• Zahnärztliche Eingriffe
• Blutzuckersammlung
• Orthopädie

Kleinrohre für medizinische Geräte sind in verschiedenen Außendurchmessern (ODs) sowie verschiedenen IDs und Wandstärken erhältlich.

Das Geheimnis der Messung und Verifizierung der ID dieser und anderer Arten von Kleindurchmesser-Rohren liegt darin, sich im Voraus auf das Werkzeug und die Methode zu einigen. Konsistente Inspektion kann den Unterschied zwischen der Erfüllung von Spezifikationen für sehr präzise Anwendungen und den Kosten zusätzlicher Arbeit ausmachen.

Sehen wir uns zwei gängige Methoden zur Inspektion der ID von Kleinrohren an: Stiftlehrdorne und optische Messung.

Der einfache, aber effektive Stiftlehrdorn

Traditionell wird der Innendurchmesser von Kleindurchmesser-Rohren oder Zylindern mit Stiftlehrdornen gemessen, einer einfach konstruierten, ausfallsicheren Messmethode. Manchmal als Attribut- oder Festgrenzlehrdorne bezeichnet, lassen Stiftlehrdorne Sie ein Teil auf Konformität prüfen und schnell feststellen, ob es funktional konform ist.

Ein Stiftlehrdorn ist ein kleiner Stift, der kalibriert ist, um in ein Teil eingeführt zu werden, um den Presspass-ID zu bestimmen und sicherzustellen, dass der Durchmesser nicht zu klein ist. Der Prozess beinhaltet die Verwendung einer Reihe kalibrierter Stifte mit allmählich zunehmenden Durchmessern.

Die Stifte werden in der Größenreihenfolge in das Kleinrohr eingeführt, um den größten Stift zu finden, der ohne Dehnung des Rohrs passt. Je nach Weichheit des Rohrmaterials kann Wasser oder ein Schmiermittel verwendet werden, um zu verhindern, dass der Stift an der ID-Oberfläche des Rohrs klebt.

Für die meisten Kleinrohrgrößen mit einer ID von 0,005" bis 0,200" liefern Stiftlehrdorne akzeptable Ergebnisse, die korreliert werden können. Da es sich jedoch um eine einfache Pass/Fail-Inspektionsmethode handelt, sind Stiftlehrdorne nicht darauf ausgelegt, einen Messwert für individuelle Merkmale des Teildurchmessers zu liefern.

Stiftlehrdorn-Toleranzen berücksichtigen

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass ein Stiftlehrdorn nur eine Toleranzgrenze messen kann, nicht sowohl Plus als auch Minus. Zudem haben Stiftlehrdorne ihre eigenen Toleranzen, die zu Stapeln führen können.

Stiftlehrdorn-Toleranzklassen werden vom National Institute of Standards and Technology (NIST) festgelegt und verwenden Buchstabenbezeichnungen wie ZZ, Z, Y, X, XX und XXX. Der Unterschied zwischen den verschiedenen Klassen von Lehrdornen ist die in der Fertigung jedes Lehrdorns zulässige Toleranz.

Im Allgemeinen gilt: Je früher im Alphabet (und je mehr Buchstaben hinzugefügt), desto kleiner die zulässige Toleranz. Beispielsweise haben bei Lehrdornen im Größenbereich von 0,001" bis 0,08250" Klasse Z-Lehrdorne eine Toleranz von nicht mehr als 0,0001", während Klasse X-Lehrdorne eine Toleranz von nicht mehr als 0,00004" haben.

Weitere Einschränkungen von Stiftlehrdornen für die Messung von Kleinrohren

Bei sehr kleinen IDs – sagen wir, unter 0,004" – ist es herausfordernd, einen empfindlichen Stiftlehrdorn in ein Kleindurchmesser-Rohr einzuführen, ohne das Rohr zu verbiegen oder den Stiftlehrdorn zu beschädigen. Stiftlehrdorne selbst unterliegen Verschleiß und müssen auf Beschädigung überwacht werden.

Zusätzlich können die Ergebnisse von Benutzer zu Benutzer variieren und nicht konsistent die Pass/Fail-Kriterien erfüllen. Und für die Inspektion eines sehr langen Zylinders, wie Kleinrohr, das bis zu 6' lang sein kann und einen konsistenten ID erfordert, ist ein Stiftlehrdorn unpraktisch.

Eine anspruchsvollere Option für die Inspektion von Kleinrohren

Für anspruchsvollere Bedürfnisse oder Kleinrohre mit IDs, die nicht mit Standard-Stiftlehrdornen gemessen werden können – beispielsweise mit Durchmessern von 0,002" bis 0,004" – bietet optische Messung eine anspruchsvollere Option zur Berechnung des Durchmessers eines Zylinders oder Rohrs.

Die Methode kann einfach sein, wie das Verwenden eines Lichts, um ein Rohr visuell auf Verstopfung zu prüfen oder einen Punkt direkt im Rohrende zu messen. Allgemein jedoch verwendet optische Messung einen Sensor, um verschiedene Punkte um den Umfang und innerhalb eines Rohrs zu messen, und führt die Zahlen dann durch einen Algorithmus, um zu bestimmen, ob der durchschnittliche ID innerhalb der Toleranz liegt.

Optische Messung ist präziser als Stiftlehrdorne und kann Kreise, Bögen und komplexere Formen messen. Sie ist hervorragend geeignet, um sicherzustellen, dass Flüssigkeit durch lange, kleine Rohre fließen wird (wiederum eine Anwendung, wo ein Stiftlehrdorn unpraktisch sein kann).

Es gibt jedoch Nachteile bei der optischen Messung.

Nachteile der optischen Messung vs. Stiftlehrdorne

Ein sensorbasiertes optisches Messsystem ist kostspieliger als die Verwendung von Stiftlehrdornen. Zudem können Optiken nur so weit in ein Rohr blicken und können nicht tief in die Z-Achse auflösen, wo ein Stiftlehrdorn hindurch muss und hindurch muss.

Obwohl optische Messung Gewissheit geben kann, dass der durchschnittliche Rohrdurchmesser innerhalb der Spezifikationen liegt, wird sie Ihnen nicht sagen, ob der ID im gesamten Rohr konsistent ist. Da das System mittelt, was es „sieht“, könnten Probleme wie eine Vorwölbung im Rohr einfach eingemittelt werden.

Da ein Stiftlehrdorn jedoch durch den kleinsten Punkt im ID passen muss, könnte der Lehrdorn eine Vorwölbung erkennen, die ein optisches System nicht messen kann.

Die optische Methode ist möglicherweise auch nicht genau genug, wenn ein anderes Teil in das Rohr passen muss, was eine Doppelprüfung des ID mit einem Stiftlehrdorn oder anderer Go/No-Go-Methode zur Verifizierung der Passung erfordert.

Zusätzlich kann optische Messung durch die Oberflächenbeschaffenheit und Sauberkeit des gemessenen Teils sowie die Wiederholbarkeit der Teilepositionierung in Bezug auf den optischen Sensor beeinflusst werden.

Einige allgemeine Richtlinien für die Inspektion von Kleinrohren

In ähnlicher Weise, wie Sie Zeit und Mühe in die Bestimmung von Teiledimensionen und Toleranzen investieren, sollten Sie Ihre Optionen sorgfältig abwägen, wenn Sie entscheiden, wie Sie feststellen, ob der ID von Kleinrohren Ihren Spezifikationen entspricht.

Wie immer ist es wichtig, den Endverwendungszweck des Teils zu berücksichtigen. Beispielsweise: Wird das Rohr Gas oder Flüssigkeit transportieren müssen? Wenn ja, kann optische Messung der zuverlässigste Weg sein, um sicherzustellen, dass der Rohrdurchmesser ausreicht, um Gas oder Flüssigkeit fließen zu lassen.

Wenn die Rohrlänge jedoch kurz ist (sagen wir, unter 1"), kann ein Stiftlehrdorn vollkommen akzeptabel sein. Solange er korrekt kalibriert ist und keinen Verschleiß oder Beschädigung hat, wird ein Stiftlehrdorn Ihnen sagen, ob der ID des kurzen Rohrs zu klein ist. Als zusätzlicher Pluspunkt ist ein Stiftlehrdorn günstiger als optische Messung.

Einige Richtlinien für die Verwendung von Stiftlehrdornen

Bei der Nutzung von Stiftlehrdornen sollten Sie einen Master-Lehrdorn verwenden, den Sie intern oder extern kalibriert haben und der NIST-rückführbar ist.

Zusätzlich ist es wichtig, sicherzustellen, dass Sie und Ihr Lieferant dieselbe Qualität kalibrierter Lehrdorne verwenden. So entstehen keine unnötigen Zusatzkosten durch falsche Diskrepanzen bei der Messung des ID von Kleindurchmesser-Rohren.

Die Entscheidung, welche Stiftlehrdorn-Toleranzklasse am geeignetsten ist, hängt von zwei Dingen ab:

• Wie eng der Prozess gehalten wird
• Ob eine zusätzliche Straffung der Toleranzgrenzen durch Verwendung einer niedrigeren Lehrdornklasse die gewünschten Ergebnisse noch erzielen kann

Im Zweifel kann Ihr Fertigungspartner Ihnen helfen, die Toleranztabelle des Lehrdornherstellers zu konsultieren, um den besten Stiftlehrdorn für Ihre Bedürfnisse zu bestimmen.

Ihre Kleinrohr-ID-Inspektionsmethode im Voraus spezifizieren

Es ist auch entscheidend, Ihrem Partner im Voraus mitzuteilen, welche Methode Sie planen, zur Inspektion Ihrer fertigen Teile zu verwenden. Warum ist das so wichtig?

Ein Metal Cutting-Kunde lieferte uns Rohre, die der liefernde Lieferant als erfüllend der Kundenanforderung von 0,015" maximaler ID angegeben hatte. Als der Kunde die fertigen Teile jedoch inspizierte, wurden sie abgelehnt, weil ein 0,015" kalibrierter Stiftlehrdorn nicht in die Rohre passte.

Was war die Diskrepanz? Der Kunde hatte nicht spezifiziert, dass er die Teile mit Stiftlehrdornen inspizieren würde, und da die Teile dazu bestimmt waren, Flüssigkeit zu transportieren, hatte der Rohrlieferant die Rohre mit optischer Messung inspiziert.

Dies ist ein Fall, in dem man deutlich sehen kann, wie die Inspektionsmethode, nicht nur der spezifizierte ID und die Endfunktionalität, berücksichtigt werden müssen. Obwohl die Teile funktional korrekt waren, wurden sie abgelehnt, weil sie die ID-Inspektionsanforderungen des Kunden nicht erfüllten.

Fazit: Indem Sie die Kommunikationswege offen halten und sicherstellen, dass Sie und Ihr Fertigungspartner informiert sind, können Sie zusammenarbeiten, um Ihre Kleinrohr-ID-Ziele zu erreichen und die Inspektion mit Bravour zu bestehen.

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