Die Zwickmühlen der Kalibrierstandards

Die Standards sind entweder einfach und offensichtlich – oder sie sind es nicht

Die Instrumentenkalibrierung ist ein wesentlicher Aspekt der Qualitätskontrolle und betrifft alles, von den geometrischen Parametern in den Zeichnungsspezifikationen bis hin zu den Methoden, die zum Messen und Prüfen von Präzisionsmetallteilen verwendet werden.

Dennoch gibt es einige Herausforderungen (trauen wir uns zu sagen, Kopfschmerzen?) im Zusammenhang mit den Kalibrierstandards für verschiedene Mess- und Inspektionswerkzeuge. Während die Kalibrierung theoretisch absolut ist, gibt es viele Gründe, warum sie nicht absolut absolut ist.

Auch die gemeinsamen Annahmen über Kalibrierstandards sind nicht ohne Herausforderungen. Während es beispielsweise akzeptierte zeitliche Intervalle gibt, könnte ein Gerät technisch gesehen Minuten nach der Kalibrierung nicht mehr kalibriert sein.

Darüber hinaus wird die Rückverfolgbarkeit der für die Kalibrierung verwendeten Dokumente normalerweise auf einen vom National Institute of Standards and Technology (NIST) festgelegten Standard zurückgeführt. Es gibt jedoch Situationen, in denen es einfach gibt keine NIST-Standards für die Kalibrierung.

Unterschiede in der Terminologie

Messgeräte werden fast immer kalibriert, aber es gibt sicherlich funktionale Aspekte von Fertigungsanlagen, die innerhalb der Spezifikationen liegen müssen und daher ebenfalls kalibriert werden müssen. Allerdings schon der Begriff Kalibrierung unterliegt einigen Interpretationen:

• Wenn jemand sagt, dass er eine Kalibrierung durchführt, führt er dann tatsächlich etwas aus, um ein Gerät wieder in die Spezifikation zu bringen?
• Oder meinen sie mit „kalibrieren“ einfach, dass sie Geräte überprüfen, um festzustellen, ob sie noch innerhalb der angegebenen Toleranz gemäß den Kalibrierstandards funktionieren?

Wenn wir zum Beispiel unsere Öfen hier bei Metal Cutting kalibrieren, überprüfen wir, ob sie die Temperaturen richtig ablesen. Wenn ein Ofen nicht richtig funktioniert, gilt er als nicht kalibriert, und wir reparieren ihn und führen dann die Temperaturkalibrierung erneut durch.

Während Öfen nicht zur Kalibrierung eingeschickt werden können, werden andere von uns verwendete Spezialwerkzeuge regelmäßig zur Kalibrierung eingeschickt, um sie wieder in die Spezifikation zu bringen. Dies kann bedeuten, dass ein Anbieter von Messgeräten ein Gerät reinigt oder es so programmiert, dass es auf eine bestimmte Weise misst. Bei dieser Kategorie von Geräten gleicht die Kalibrierung eher einer Wiederherstellung als einer Anpassung.

Mangel an rückführbaren Kalibrierstandards

Bei manchen Dingen ist es einfach, sich die Gegenstände oder Konzepte vorzustellen, die als Grundlage für die etablierten Kalibrierstandards dienen. Beispielsweise ist es einfach, rückführbare NIST-Kalibrierstandards für Teile mit einer Länge von 1,0 Zoll (25,4 mm) oder einem Durchmesser von 0,04 Zoll (1 mm) zu erhalten.

Es kann jedoch schwierig sein, einen rückverfolgbaren Standard für ein sehr langes Teil oder einen sehr großen oder sehr kleinen Durchmesser zu erhalten.

Beispielsweise ist ein Standard mit einer Länge von 2 Metern oder einem Durchmesser von 10 Mikrometern aus entgegengesetzten Gründen einfach zu schwierig zu handhaben. Und was ist mit der Kalibrierung des elektrischen Widerstands, z. B. des Ohm-Widerstands von deionisiertem Wasser?

Es gibt Techniken und Methoden, um all dies zu kalibrieren. Sie sind jedoch nicht so einfach wie das Kalibrieren für einfach zu handhabende Längen und Durchmesser.

Bei der Arbeit mit Spezialmetallen hier bei der Metal Cutting Corporation werden wir oft gebeten, sicherzustellen, dass das Metall, das wir entweder zur Verarbeitung schicken oder das wir selbst im Auftrag unserer Kunden kaufen und liefern, keine Risse oder Hohlräume aufweist. Die Wirbelstromprüfung (ECT) ist eine vertraute und interessante Methode, die wir verwenden und die subtile Techniken beinhaltet, um Metallteile auf Oberflächenfehler wie Risse zu untersuchen.

Eine Binsenweisheit über ECT ist jedoch, dass es keinen NIST-rückführbaren Standard gibt, der für die Kalibrierung verwendet werden kann. Daher werden zur Fehlererkennung Referenznormale hergestellt, indem künstliche Fehler, wie z. B. EDM-Kerben, erzeugt werden. Diese Referenzstandards werden verwendet, um ECT-Parameter wie Frequenz, Amplitude und Empfindlichkeit einzustellen.

Toleranzen und andere Abhängigkeiten

Alle Hersteller möchten, dass die Kalibrierung eine unabhängige Referenz eines unveränderlichen Standards ist. Jede Kalibrierung beinhaltet jedoch eine gewisse Abhängigkeit zwischen dem NIST-Standard, der in einem Tresor existiert, und allem, was danach in der Lieferkette gemessen wird.

Unabhängig davon, ob es sich um ein A2LA-Labor handelt, das sich auf seine Rückverweisung auf das Objekt im Tresor verlässt, oder um einen Hersteller, der sich auf Objekte verlässt, die auf das Objekt des unabhängigen Labors zurückverwiesen werden, es gibt immer eine Reihe von Eventualitäten bei der Ausführung eines Kalibrierungssystems , sowie Toleranzen im System.

Beispielsweise müssen die Auswirkungen von gestapelten Toleranzen berücksichtigt werden. Wenn Sie ein Gerät zur Kalibrierung einsenden, müssen Sie Folgendes berücksichtigen:

• Die Toleranz des zu kalibrierenden Geräts
• PLUS die Toleranz des Stifts, der zum Kalibrieren des Geräts verwendet wird
• PLUS die Toleranz des Labors, das die Aufgabe ausführt

Dezimalpunktprobleme

Ein weiteres Problem, das häufig bei Kalibrierstandards auftaucht, ist, wie viele Dezimalstellen (wie viele Nullen) sollte die Kalibrierung sein? Hier bei Metal Cutting verwenden wir einen Prüfstift der Klasse XXX mit einer Toleranz von 0,000020 Zoll (0,000508 mm), um etwas mit einer viel geringeren Toleranz zu kalibrieren, wie z. B. ein Handmikrometer, das auf 0,00005 Zoll (0,00127 mm) hinausgeht.

Ein weiteres interessantes Dimensionsproblem ist, dass, wenn ein A2LA-Labor ein Objekt mit einem Nennwert von 1,000000″ mit seiner NIST-rückverfolgbaren Ausrüstung auf 1,000003″ misst, dann 1,000003″ zur neuen Norm wird. Das heißt, es wird die neue Größe zum Kalibrieren von Messgeräten, die bis zu sechs Dezimalstellen anzeigen.

Bestätigung über Geräte hinweg, Kalibrierungsverfahren und Toleranzen

Außerdem können zwei verschiedene Personen ein Teil mit jeweils einem kalibrierten Gerät messen, das sich in einwandfreiem Zustand und innerhalb der Grenzen der angegebenen Toleranz befindet, und dennoch kann es zu einem Unterschied in ihren Messungen kommen. Vielleicht verwendet der eine ein Gerät, das auf das obere Ende des Toleranzbereichs kalibriert ist, während der andere ein Gerät verwendet, das auf das untere Ende kalibriert ist.

Besonders bei Präzisionsteilen mit sehr kleinen Abmessungen ist die Frage, ob kalibriertes Messen konsistentes Messen ist, ein weiteres potenzielles Problem. Es muss bestätigt werden, dass Benutzer nicht nur mit denselben Geräten messen, sondern dass die Geräte auch mit derselben Methode und mit derselben Toleranz kalibriert werden.

Drei Unterschiede bei Kalibrierstandards

Am Ende könnte man sagen, dass es bei Kalibrierstandards eigentlich drei Unterscheidungen gibt:

• Die offensichtlichen Standards, wie z. B. NIST-rückführbare kalibrierte Stifte für die Pass-Fail-Prüfung von Längen oder Durchmessern
• Die nicht so offensichtlichen, wie die für Temperatur und andere Eigenschaften, für die es keine Objekte gibt, die die Standards definieren
• Die Dinge, für die es einfach gar keine Kalibrierstandards gibt, wie z. B. ECT

Hier bei Metal Cutting, wo wir jeden Tag Tausende von kleinen Metallteilen herstellen, sind diese Überlegungen von entscheidender Bedeutung, um unsere Qualitätskontrollstandards aufrechtzuerhalten, damit wir qualitativ hochwertige Präzisionsteile liefern können, die den Kundenspezifikationen entsprechen.