OBSAH PŘEDMUVA.......................................... 9 1 ÚVOD DO KONTROY A MĚŘENÍ (J. Pernikář)............ 11 1.1 Technická kontrola ve strojírenském podniku................... 11 1.2 Koncepce metrologického systému v České republice............ 13 1.3 Základní pojmy v metrologii................................ 16 1.4 Základní pojmy matematické statistiky........................ 19 1.5 Veličiny a jednotky........................................ 27 1.6 Základy teorie chyb měření................................. 30 1.7 Podmínky správného měření................................ 32 2 MĚŘENÍ ZÁKADNÍCH FYZIKÁNÍCH VEIČIN (J. Pernikář)............................................. 35 2.1 Měření teploty a tepla..................................... 35 2.1.1 Teplotní stupnice......................................... 35 2.1.2 Rozdělení teploměrů...................................... 38 2.1.3 Dotykové (dilatační) teploměry.............................. 38 2.1.4 Odporové teploměry...................................... 43 2.1.5 Termoelektrické teploměry................................. 44 2.1.6 Bezdotykové teploměry.................................... 46 2.1.7 Indikátory teploty......................................... 48 2.2 Měření tlaku............................................. 49 2.2.1 Rozdělení tlakoměrů...................................... 51 2.2.2 Kapalinové tlakoměry..................................... 52 2.2.3 Deformační tlakoměry..................................... 53 2.2.4 Snímače tlaku s elektrickým výstupem........................ 53 2.3 Měření průtoku a rychlosti proudění kapalin.................... 54 2.4 Měření síly, momentu síly, práce a výkonu..................... 57 2.4.1 Síla.................................................... 57 2.4.2 Moment síly............................................. 59 2.4.3 Práce a výkon............................................ 60 5
2.4.4 Měření otáček............................................ 61 2.4.5 Měření vlhkosti, hustoty a viskozity.......................... 62 3 MĚŘENÍ DÉEK A ÚHŮ (V. Pata)....................... 66 3.1 Rozdělení měřidel délky................................... 66 3.1.1 Mechanická měřidla....................................... 67 3.1.2 Elektrická měřidla........................................ 83 3.1.3 Optická měřidla.......................................... 85 3.2 Souřadnicové měřicí stroje.................................. 88 3.3 Kalibrace měřidel délky.................................... 92 3.4 Kontrola úhlů............................................ 96 4 HODNOCENÍ JAKOSTI POVRCHU (. Bumbálek, V. Pata)..................................... 104 5 MECHANICKÉ A TECHNOOGICKÉ VASTNOSTI MATERIÁŮ (S. Věchet)................................. 115 5.1 Mechanické vlastnosti..................................... 115 5.1.1 Statická zkouška tahem.................................... 116 5.1.2 Tečení materiálů a mechanické zkoušky při zvýšených teplotách.................................... 123 5.1.3 Měření tvrdosti........................................... 125 5.1.4 Zkouška rázem v ohybu podle Charpyho....................... 129 5.1.5 Únavové zkoušky......................................... 131 5.2 Technologické vlastnosti a jejich zkoušení..................... 139 5.2.1 Zkoušky slévárenských vlastností............................ 139 5.2.2 Zkoušky svařitelnosti...................................... 139 5.2.3 Zkoušky tvařitelnosti...................................... 143 5.2.4 Zkoušky obrobitelnosti.................................... 146 6 ZKOUŠKY BEZ PORUŠENÍ MATERIÁU (K. Němec).............................................. 148 6.1 Vizuální metoda.......................................... 149 6.2 Kapilární metody......................................... 149 6.3 Magnetické a elektromagnetické metody...................... 150 6.3.1 Magnetická metoda....................................... 150 6.3.2 Metoda vířivých proudů.................................... 151 6.4 Zkoušky ultrazvukem...................................... 152 6.4.1 Průchodová metoda....................................... 153 6.4.2 Odrazová (impulsová) metoda............................... 153 6.4.3 Rezonanční metoda....................................... 154 6.5 Zkoušky prozařováním.................................... 155 6.5.1 Zkouška prozařováním rentgenovým zářením................... 155 6.5.2 Gamagrafie.............................................. 157 6.5.3 Neutronografie........................................... 158 7 KOMPEXNÍ MĚŘENÍ SOUČÁSTÍ (J. Pernikář)............ 159 7.1 Kontrola závitů........................................... 159 7.2 Kontrola ozubených kol.................................... 162 7.3 Kontrola vaček........................................... 164 7.4 Komplexní měření konkrétní součásti......................... 166 8 KONTROA VÝROBNÍCH STROJŮ (V. Pata).............. 169 8.1 Geometrické zkoušky přímosti.............................. 170 8.2 Metody založené na měření délky............................ 171 8.3 Metody založené na měření úhlů............................. 173 8.4 Geometrické zkoušky rovinnosti............................. 173 8.5 Geometrické zkoušky kolmosti.............................. 176 8.6 Otáčení................................................. 177 8.6.1 Obvodové házení......................................... 177 8.6.2 Periodický axiální pohyb................................... 180 8.6.3 Čelní házení............................................. 181 8.7 Zkoušky přesnosti a opakovatelnosti nastavení polohy v číslicově řízených osách.................................. 181 8.8 Geometrická přesnost strojů pracujících bez zatížení............. 185 8.9 Zkoušky kruhové interpolace u číslicově řízených obráběcích strojů......................................... 186 8.10 Vibrace................................................. 188 9 METAOGRAFIE (K. Hanzlíková)......................... 189 9.1 Metalografická mikroskopie................................ 189 9.1.1 Světelná mikroskopie...................................... 189 9.1.2 Příprava metalografických výbrusů pro světelnou mikroskopii..... 193 9.1.3 Hodnocení metalografického výbrusu pomocí světelné mikroskopie...................................... 199 9.1.4 Barevná metalografie...................................... 200 9.2 Fraktografie............................................. 205 ITERATURA................................................ 206 6 7
Stanovení celkové největší chyby číselníkového úchylkoměru se provádí přístrojem pro kontrolu úchylkoměrů (obr. 50) při směru pohybu měřicího doteku (vzestupném nebo zpětném). Při této zkoušce se ukazovatel nastaví na čárku stupnice kalibrovaného číselníkového úchylkoměru (pro nastavení se doporučuje použít lupu). Odpovídající hodnota se čte na stupnici přístroje pro kontrolu číselníkových úchylkoměrů. Měří se po intervalech 0,1 nebo 0,5 mm. Největší chyba v libovolném úseku 1 mm se zjišťuje při nepřetržitém pohybu měřicího doteku, a to v intervalech 0,1 mm u setinových a 0,01 mm u tisícinových číselníkových úchylkoměrů. Dva úseky o rozsahu 0,1 mm se mohou kontrolovat v libovolném místě stupnice. Doporučuje se kontrolovat v místech, která při zjišťování celkové největší chyby vykazují největší úchylky, a to po úsecích 0,02 mm u setinových a 0,002 mm u tisícinových číselníkových úchylkoměrů. Za největší chybu v rozsahu 0,1 mm se považuje rozdíl mezi největší a nejmenší naměřenou úchylkou v úseku, který dává větší hodnotu úchylky. Stanovení chyby reverzibility se zjišťuje jako rozdíl dvou měření v určeném místě měřicího rozsahu při vzestupném a zpětném pohybu měřicího doteku. Doporučuje se měřit na počátku, ve středu a na konci měřicího rozsahu. Za chybu reverzibility se bere největší ze zjištěných rozdílů. Obr. 51. Úhelník plochý 3.4 KONTROA ÚHŮ V technické praxi je běžně používanou jednotkou jeden stupeň (1 ), tj. třistašedesátý díl plného úhlu. Stupeň se dále dělí na 60 minut (60 ) a jedna minuta na šedesát úhlových vteřin (60 ). Vedle šedesátinných jednotek se také (např. v geodézii) používají stupně setinové. Jeden setinový stupeň 1g (grad) je čtyřstý díl plného úhlu. Měřidla na měření úhlů Úhly lze měřit různými způsoby, a to buď metodou přímou (úhloměry, úhlovými měrkami apod.), nebo nepřímou, kdy jsou potřebné míry změřeny jiným způsobem a konečná hodnota úhlové míry je vypočtena. K měření kolmosti, zvláštního případu kontroly úhlů, se nejčastěji používají pevná měřidla úhelníky, které se vyrábějí v několika provedeních, velikostech a stupních přesnosti. Jedná se zejména o úhelníky: plochý (obr. 51), příložný, nožový (obr. 52). Obr. 52. Nožový úhelník Dovolená úchylka kolmosti úhelníků se udává na určitou délku. K přesnému měření kolmosti a také ke kontrole úhelníků se používá kontrolní válec, který má mezi čelem a válcovou plochou úhel 90 (obr. 53). Další pomůckou pro hodnocení úhlů jsou úhlové měrky. Tyto měrky jsou realizovány ocelovými kalenými, přesně broušenými a lapovanými destičkami, které jsou dodávány v sadách (obr. 54). 96 97
Obr. 53. Kontrolní válec Obr. 55. Úhloměr plochý Obr. 56. Úhloměr univerzální Obr. 54. Úhlové měrky Nejčastěji používaným měřidlem v dílenské praxi je úhloměr. Pro nejhrubší stanovení velikosti úhlu např. při orýsování se používá úhloměr plochý, nejčastěji v rozsahu 0 až 180, s rozlišitelností 1 (obr. 55). Přesnějším měřidlem je univerzální úhloměr, kterým je možné změřit libovolný úhel. Rozlišitelnost tohoto měřidla je obvykle 5. Stupnice na pevném měři- 98 99
Dalším důležitým parametrem je kuželovitost (k) vyjadřovaná poměrem 1 : k. Kuželovitost je dána vztahem: 1 : k = D d = 2tg, (3.2) 2 Obr. 57. Kuželový kalibr cím kotouči je rozdělena na čtyři kvadranty po 90 a kotouč je pevně spojen s ramenem, jehož příložné plochy tvoří pravý úhel (obr. 56). Dalším měřidlem často používaným v praxi je úhloměr digitální. Kuželové kalibry jsou zvláštním druhem měr koncového typu a zhmotňují daný úhel v každém osovém řezu (obr. 57). Tyto kalibry slouží ke kontrole kuželových spojení součástí, u kterých je zabezpečována např. souosost. Určujícími parametry kuželů jsou: vrcholový úhel (), velký průměr kužele (D), malý průměr kužele (d), délka kužele (). Ve výrobní praxi je také používán úhel nastavení, který je dán tvořící přímkou kužele a osou rotace. Má poloviční velikost vrcholového úhlu (obr. 58). Kalibry pro kužele různých druhů (Morse, krátké, strmé apod.) jsou uvedeny v příslušných normách. Správná funkce kuželového spojení je zabezpečována předepisováním tolerancí vrcholového úhlu. V ISO platí pro kuželové součásti norma ISO 1947 1973 pro kuželovitosti 1 : 3 až 1 : 500 a pro délky = 6 až 630 mm. Podle tohoto systému tolerancí se kužele rozdělují do dvanácti tříd přesností, označených jako AT 1 až AT 12. Sinusové pravítko (obr. 59) je přestavitelná úhlová míra, která ve spojení s koncovými měrkami umožňuje nastavení a měření úhlů v rozsahu 0 až 60 s rozlišitelností 5. Měřený úhel se stanoví podle vztahů: H sin =, (3.3) = arc sin H, (3.4) z tg Δ = z, (3.5) l 2 1 tvořící přímka kužele v d 2 D osa rotace kde je měřený úhel (jmenovitá hodnota), Δ = ', ' měřený úhel (vyrobená hodnota), rozteč válečků (velikost sinusového pravítka), H rozměr sestavy koncových měrek, z 1, z 2 čtení úchylkoměru, l vzdálenost čtení úchylkoměru na horní ploše součásti. Při měření se sinusové pravítko známé délky pokládá jedním válečkem na příměrnou desku a pod druhý váleček se vloží sestava koncových měrek o hodnotě H, která se vypočte ze vztahu: H =. sin. (3.6) Obr. 58. Parametry kužele Správná hodnota měřeného úhlu se zjistí tak, že se provede čtení úchylkoměru na obou koncích horní plochy měřené součásti z 1, z 2. Je-li z 1 = z 2, potom Δ = 0 a jmenovitý úhel je správně dodržen. 100 101