INSPECŢIA PRODUSELOR CU AJUTORUL CALIBRELOR
1. NOŢIUNI GENERALE. CLASIFICARE
În construcţia de maşini, calitatea integrală a unui produs este determ determina inată tă de valori valorile le reale/ reale/efe efecti ctive ve ale unor unor caract caracteri eristi stici ci specifi specifice ce acestuia (chimici, fizici, mecanici şi geometrici) – caracteristici care trebuie eval evalua uate te prin prin opera operaţiţiii de insp inspec ecţiţie, e, cu ajut ajutor orul ul unor unor mijl mijloa oace ce tehn tehnic icee adecvate. Terminologia specifică calităţii este definită în standardele SR ISO 8402: 8402:199 19955 „Manag „Manageme ementu ntull calită calităţii ţii şi asigur asigurare areaa calită calităţii ţii – Vocabu Vocabular lar”, ”, înlocuit ulterior cu SR EN ISO 9000:2001 (2006 ultima ediţie) „Sisteme de management al calităţii – Principii fundamentale şi vocabular”, din care sau extras următoarele noţiuni: Calitate
► Ansamblul de caracteristici ale unei entităţi care îi conferă acesteia aptitudinea de a satisface necesităţile exprimate - SR ISO 8402 Entitate: ceea ce poate fi descris şi luat în considerare în mod individual, respectiv o activitate sau un proces, un produs, o organizaţie, un sistem sau o persoană persoană
► Măsura în care un ansamblu de caracteristici intriseci îndeplineste cerinţele – SR EN ISO 9000:2001 9000:2001 (2006) Ceri Cerinţ nţă: ă: Nevo Nevoie ie sau sau aşte aştept ptar are e care care este este decl declar arat ată, ă, în general implicită sau obligatorie
Cara Ca ract cter eris istitică că
► Tr Trăs ăsăt ătur urăă dist distin inct ctăă O caracteristică poate fi intrinsecă sau atribuită. O caracteristică poate fi calitativă sau cantitativă. Există diferite clase de caracteristici: - fizice, de exemplu: caracteristici mecanice, geometrice, electrice, chimice sau biologice - senzoriale, de exemplu: referitoare la miros, pipăit, gust, văz, auz; - compor comporta tamen mental tale, e, de exempl exemplu: u: curtoa curtoazie zie,, onesti onestitat tate, e, sinceritate; - temp tempor oral ale, e, de exem exempl plu: u: punc punctu tual alit itat ate, e, fiab fiabililit itat ate, e, disponibilitate; - ergonomice, de exemplu: caracteristici psihologice sau
1
referitoare la securitatea individului; - funcţionale, de exemplu: viteza maximă a unui vehicul
Caracteristică a calităţii
► Ca Cara ract cter eris istitică că int intrise risecă că a unui unui prod produs us,, proc proces es sau sau sistem referitoare la o cerinţă “Intrinsec” reprezintă prezenţa în ceva a unei caracteristici în special permanentă O caracteri caracterisitic sitică ă atribuită atribuită unui produs, produs, proces proces sau sistem sistem nu este o caracteristică a calităţii acelui produs, proces sau sistem
Inspecţie
► Activitate cum ar fi măsurarea, examinarea, încercarea sau verificarea cu un calibru a uneia sau a mai multor caracteristici ale unei entităţi ) ) şi compararea rezultatelor cu condiţiile specificate în scopul de a stabili dacă este realizată conformitatea (îndeplinirea unei cerinţe) pentru fiecare caracteristică - SR ISO 8402 ► Evalua Evaluare re a confor conformit mităţi ăţiii prin observ observare are şi judecar judecaree însoţite, după caz, de măsurare, încercare sau comparare cu un calibru – SR EN ISO 9000:2001 (2006
Pentru inspecţia produselor în cazul producţiei de serie mare şi de masă masă (unde (unde este neeconom neeconomic ic să se utilize utilizeze ze mijloac mijloacee de măsurare măsurare)) se utilizează nişte mijloace tehnice denumite calibre. Utilizarea calibrelor prezintă o serie de avantaje şi anume: măreşte productivitatea operaţiilor de inspecţie (se pot asigura ⇒ productivităţi comparabile cu cele ale ritmului de prelucrare al pieselor); ⇒ ⇒
uşurează munca depusă de inspector (controlor); înlătură erorile de citire - la inspecţia cu ajutorul calibrelor nu se
stabileşte valoarea numerică a caracteristicii de calitate inspectate (de exem exempl plu, u, dime dimens nsiu iune nea) a),, ci se stab stabilileş eşte te numa numaii dacă dacă acea aceast staa est este executată în limitele prescrise pe desen şi prin urmare se constată dacă produsul este conform sau neconform; asigură interschimbabilitatea produselor fabricate, deoarece, la ⇒ controlul cu calibre, erorile de măsurare sunt oarecum dirijate, iar partea "trece" a calibrului verifică şi funcţionalitatea piesei, pentru că această parte materializează, în general, piesa conjugată piesei inspectate. Fiin Fiindd mijl mijloa oace ce de insp inspec ecţiţie, e, cali calibre brele le treb trebui uiee să fie fie exec execut utat atee la precizii mult mai ridicate decât cea a produselor pe care le verifică. În funcţie de mărimea dimensiunilor nominale şi de precizia (toleranţa) acestora, toleranţa calibrului, în general, trebuie să fie egală cu 1/3 până la 1/10 din toleranţa la dimensiune a piesei inspectate. 2
Clasificarea calibrelor se poate realiza după mai multe considerente, respectiv: După tipul suprafeţei care se verifică, adică suprafeţe interioare şi respectiv suprafeţe exterioare : - calibre pentru alezaje, de exemplu calibre tampon, vergea, sferice etc.;
- calibre pentru arbori , de exemplu calibre inel, potcoavă, furcă etc.;
După domeniul de utilizare: - calibre de lucru , utilizate de operator (muncitor) în decursul fabricării
produsului; - calibre de control, utilizate de inspector/controlor în cadrul firmei producătoare; - calibre de recepţie, utilizate de beneficiarul produselor respective ; - contracalibre, folosite pentru verificarea calibrelor. După forma suprafeţei active (partea de lucru) a calibrului: - calibre complete, cu ajutorul cărora se verifică atât precizia dimensională
cât şi cea de formă;
- calibre incomplete, utilizate numai pentru verificarea preciziei dimensionale. 3
După construcţie:
- calibre monobloc, realizate integral din acelaşi material; - calibre asamblate, la care partea activă se realizează din oţel special, iar corpul din alt material; După posibilitatea de modificare a dimensiunii controlate: - calibre fixe, cu dimensiuni constante; - calibre reglabile, cu dimensiuni reglabile pentru compensarea uzurii;
După numărul limitelor de măsurare: - calibre simple, cu o limită de măsurare; - calibre duble, cu două limite de măsurare;
După modul de dispunere a părţilor active: - calibre unilaterale , cu o singură limită de măsurare sau cu două
limite de măsurare; - calibre bilaterale, având repartizate cele două limite de măsurare de o parte şi de alta a calibrului;
4
După destinaţie: - calibre pentru piese cilindrice netede; - calibre pentru piese conice netede; - calibre pentru filete; - calibre pentru îmbinări cu pene paralele şi disc; - calibre pentru ajustaje canelate; - calibre pentru ajustaje plane; - calibre pentru controlul adâncimii/înălţime; - calibre pentru controlul distanţei unui alezaj faţă de o bază; - calibre pentru controlul distanţei dintre alezaje; - calibre pentru controlul profilelor (calibre şablon).
5
6
7
a – calibru plat pentru verificarea lărgimii golurilor butucilor canelaţi b – calibru plat pentru verificarea diametrului exterior al butucilor c – calibru tampon pentru verificarea diametrului interior al butucilor d – calibru complex T (calibru funcţional, care verifică limita de maximum de material) pentru verificarea abaterilor pasului circular, paralelismul dinţilor şi canelurilor faţă de axa îmbinării, coaxialitatea dintre dinţi şi
caneluri faţă de axa îmbinării, abaterilor profilului dinţilor şi a canelurilor (STAS 11374/1-80) în cazul butucilor canelaţi a – calibru potcoavă/furcă pentru verificarea grosimii dinţilor arborilor b - calibru potcoavă/furcă pentru verificarea diametrului exterior al arborilor canelaţi c – calibru complex T (calibru funcţional, care verifică limita de maximum de material) pentru verificarea abaterilor pasului circular, paralelismul dinţilor şi canelurilor faţă de axa îmbinării, coaxialitatea dintre dinţi şi caneluri faţă de axa îmbinării, abaterilor profilului dinţilor şi a canelurilor arborilor canelaţi d – calibru special pentru verificarea excentricităţii (dintre suprafaţa exterioară şi suprafaţa interioară) la butucii canelaţi
8
a – calibru plat pentru verificarea lăţimii
canalului de pană b – calibru tampon cu o pană în două trepte pentru verificarea adâncimii canalului de pana la butuc c – calibru inel cu o pană în două trepte pentru verificarea adâncimii canalului de pana la arbore d – calibru tampon complex (calibru funcţional, care verifică limita de maximum de material), cu o pană pentru verificarea simetriei canalului de pana la butuc e – calibru prismă complex (calibru funcţional), cu pană pentru verificarea simetriei canalului de pana la arbore (STAS 7439-76, 7440-76)
9
MATERIALUL din care se execută partea activă a calibrului este, în
general, din oţel de cementare (datorită uzurii acestuia) - la calibrele de dimensiuni mai mari. Calibrele mai mici, unde apare pericolul pătrunderii cementării pe toată secţiunea acestora, se confecţionează din oţeluri de călire. 10
Sunt indicate următoarele materiale pentru execuţia parţilor active a calibrelor: • oţel pentru rulmenţi: RUL 1 STAS 1456/1-80 • oţel carbon de scule: OSC 10, OSC 11 sau OSC 12 STAS 1700-80 • oţel aliat de scule: 90 VMn 18 sau 200 Cr 120 STAS 3611-86 • oţel carbon de calitate pentru cementare OLC 10 sau OLC 15 STAS 880-80 • se admit şi alte oţeluri calitativ echivalente • calibrele potcoavă pentru diametre peste 100 mm pot avea partea activă (corpul) executată prin turnare din fontă FC 200 STAS 568-82 Semifabricatele pentru calibrele executate prin forjare, matriţare, turnare sau alte procedee tehnologice similare se supun detensionării, pentru a nu interveni deformaţii ulterioare. De asemenea, toate calibrele executate dintr-o bucată şi piesele componente active ale calibrelor din mai multe bucăţi, se supun unui tratament de îmbătrânire. DURITATEA suprafeţelor active ale calibrelor trebuie să fie de 58… 62 HRC. Duritatea corpului calibrelor potcoavă trebuie să fie de minim 40 HRC. Pentru mărirea rezistenţei la uzură, părţile active ale calibrelor pot fi supuse unui tratament de cromare dură sau alt procedeu de durificare superficială. Ele pot fi, de asemenea, placate cu aliaje dure. La calibrele supuse carburării, grosimea stratului de carburare, după rectificare, trebuie să fie de minim 0,5 mm, conform STAS 2500/1-85 Suprafeţele active ale calibrelor pentru verificarea pieselor executate în treapta de toleranţa IT9 inclusiv, vor avea rugozitatea Ra 0,2 µm; peste IT9, vor avea rugozitatea Ra 0,4 µm.
2. PRINCIPIUL INSPECŢIEI CU CALIBRE
Deoarece cu ajutorul calibrelor se verifică dacă o anumită dimensiune, rezultată în urma prelucrării, se încadrează sau nu între valorile limită teoretice permise, calibrele sunt mijloace tehnice cu ajutorul cărora se materializează dimensiunea maximă şi minimă prescrisă pe desenul de execuţie al piesei. Prin urmare, se stabileşte astfel dacă un produs este conform (piesă bună) sau neconform (piesă rebut), fără a se măsura practic caracteristica de calitate urmărită (dimensiunea efectivă). 11
De exemplu, în cazul unui alezaj cilndric neted materializarea celor două limite (D min şi Dmax) se face prin două calibre (de exemplu tampon), unul pentru dimensiunea minimă - numit calibru "trece" (notat cu T) şi altul pentru dimensiunea maximă - numit calibru "nu trece" (notat cu NT). Calibrul "trece" are dimensiunea nominală egală cu dimensiunea minimă (NT=Dmin) şi verifică dacă dimensiunea efectivă (E D) este mai mare sau mai mică decât dimensiunea nominală a calibrului "trece" (N T). Dacă ED < NT calibrul nu pătrunde în alezaj, iar piesa este considerată un rebut recuperabil (produs neconform, dar reprelucrabil). Dacă ED > NT, calibrul pătrunde (trece) în alezaj iar piesa respectivă poate fi considerată bună (produs conform) sau rebut nerecuperabil (produs neconform). Stabilirea exactă a categoriei din care face parte piesa se realizează cu un al doilea calibru numit "nu trece", a cărui dimensiune nominală este egală cu dimensiunea maximă a alezajului (N NT=Dmax). În cazul în care ED ≤ NNT piesa este considerată bună (produs conform), iar dacă ED > NNT (adică calibrul "nu trece" trece) piesa este un rebut nerecuperabil (produs neconform). Prin urmare, pentru ca un alezaj să fie corespunzător este necesar ca, calibrul T să poată fi introdus în alezaj, iar calibrul NT să nu poată fi introdus.
Tot astfel, în cazul unui arbore cilindric neted, ca şi în cazul anterior se analizează dimensiunea efectivă (E d) în raport cu dimensiunile limită prescrise (dmin şi dmax). Această analiză se face tot cu ajutorul a două calibre (de exemplu furcă, potcoavă sau inel), unul "trece" şi altul "nu trece". Calibrul "trece" are dimensiunea N T=dmax şi verifică dacă dimensiunea Ed este mai mare sau mai mică decât N T: dacă Ed > NT calibrul T nu trece peste suprafaţa respectivă, situaţie în care piesa este considerată rebut recuperabil (produs neconform, dar reprelucrabil); dacă E d < NT, calibrul T trece peste suprafaţa arborelui, iar piesa poate fi în acest caz bună (produs conform) sau rebut nerecuperabil (produs neconform). 12
Stabilirea exactă a categoriei de existenţă se realizează cu un al doilea calibru numit "nu trece" care are N NT=dmin. Dacă E d ≥ NNT piesa este considerată bună (produs conform), iar dacă E d < NNT (partea "nu trece" trece) piesa este rebut nerecuperabil (produs neconform). Şi în acest caz, dacă calibrul T se întroduce peste arbore iar calibrul NT nu se poate introduce, arborele este corespunzător.
În scopul obţinerii unor decizii corecte referitoare la utilizarea calibrelor pentru inspecţia pieselor, se impune să se ţină cont de anumiţi factori de influenţă şi anume: introducerea calibrului "trece" în alezaj sau pe arbore trebuie să se facă prin aplicarea calibrului cu mâna, fără o forţă excesivă. Calibrul inel "trece" trebuie să treacă pe întreaga lungime a arborelui; calibrul potcoavă "trece" trebuie să treacă peste un arbore, a cărui axă este orizontală, sub acţiunea masei sale; verificarea se face în cel puţin patru puncte, în jurul şi în lungul arborelui. La verificarea unui alezaj, calibrul "trece" trebuie să trecă toată lungimea alezajului, iar calibrul "nu trece" nu trebuie să intre în alezaj şi, dacă este posibil, este indicat să se controleze la ambele capete ale alezajului. Cele două calibre considerate, care materializează cele două limite permise pentru executarea unei piese, se numesc calibre limitative. Uneori se construiesc calibre numai cu partea T, rămânând la îndemânarea operatorului faptul că piesa este corespunzătoare sau necorespunzătoare. Asemenea calibre se numesc normale. Trebuie remarcat faptul că, un calibru "trece" (sau partea "trece" a unui calibru) verifică atât dimensiunea cât şi forma piesei - deoarece se introduce în/peste piesă - motiv pentru care, în general, calibrul T pentru un alezaj se recomandă să fie un tampon complet, iar pentru arbore un inel. În schimb, calibrul (partea) "nu trece" verifică numai dimensiunea şi de aceea la inspecţia alezajelor poate să fie un dorn incomplet şi cu o lungime mai mică decât cea a calibrului "trece", iar la inspecţia arborelui o furcă sau o potcoavă. Acesta este principiul lui Taylor , care trebuie respectat în construcţia oricărui calibru. 13
În practică, acolo unde intervin probleme restrictive (de exemplu, masa mare a calibrului etc.) există şi abateri de la acest principiu: de exemplu, în cazul pieselor de rigiditate mică, cu pereţi subţiri, pentru inspecţia alezajelor se utilizează calibrul tampon plat - introdus în alezaj în cel puţin două plane axiale uniform repartizate pe circumferinţă, eliminându-se în acest fel pericolul ca, la aplicarea unei forţe prea mari, să aibă loc deformarea alezajului. Datorită faptului că orice calibru "trece" se introduce în/peste piesă, va avea loc întotdeauna o uzură a acestei părţi şi prin urmare, se impune ca la construcţia calibrului să se prevadă o zonă (toleranţă) de uzură, care se ia din câmpul de toleranţă al piesei considerate şi care reprezintă cotă parte din aceasta. De asemenea, pentru a nu exista divergenţe între executant (autoinspecţie) şi punctele de inspecţie/control, câmpul de toleranţă de uzură este divizat în două părţi, una reprezentând uzura calibrului de lucru, iar cealaltă uzura calibrului de control. În plus, ca pentru oricare alt produs, este necesar să se prevadă o toleranţă de execuţie a calibrului (consumată de asemenea din câmpul de toleranţă al piesei), atât pentru calibrul "trece" cât şi pentru calibrul "nu trece". Stabilirea poziţiei câmpului de toleranţă şi mărimea acesteia depinde de forma constructivă şi de destinaţia calibrului. În practică se prevede că, pentru a se evita diferenţe între rezultatele obţinute de operator la punctul de lucru (autoinspecţie) şi cele de la punctele de inspecţie/control, să se folosească la execuţia pieselor - calibre noi sau mai puţin uzate, în timp ce la punctele de inspecţie/control - calibre ale căror dimensiuni sunt foarte apropiate de limita de uzură admisibilă. De asemenea, pentru a evita diferenţele între rezultatele obţinute de producător şi beneficiar, se prevede ca verificarea pieselor de către beneficiar să se poată realiza în două feluri: fie cu ajutorul calibrelor producătorului, folosite la puntele de inspecţie/control al acestuia, fie cu ajutorul calibrelor proprii, executate conform standardelor, cu condiţia ca aceste calibre să aibă dimensiuni apropiate de limita de uzură.
14
O problemă care trebuie cunoscută este în legătura cu felul în care se verifică calibrele şi anume: din motive tehnico-economice, calibrele de lucru utilizate pentru inspecţia alezajelor se măsoară cu aparate de măsurat sau cale plan-paralele şi numai în cazuri cu totul deosebite se folosesc contracalibre. Pentru verificarea calibrelor de lucru utilizate pentru inspecţia arborilor mici, unde nu se poate face măsurarea cu aparate de măsurat şi cale plan-paralele (fiind vorba de inele de dimensiuni mici) se construiesc special pentru acest scop contracalibre.
3. CALIBRE PENTRU PIESE CILINDRICE NETEDE
3.1. Consideraţii generale
Calibrele pentru piese cilindrice netede se execută în diferite tipuri constructive, în funcţie de mărimea dimensiunilor pieselor care se verifică. Formele constructive ale acestora sunt date în STAS 2980/1-70, iar principalele calibre reprezentative atât pentru controlul arborilor cât şi al alezajelor sunt prezentate în figurile 1, respectiv 2 şi tabelul 1. Forma şi dimesiunile constructive ale mânerele calibrelor sunt date în STAS 2992/1-74 pentru calibre cu coadă conică şi STAS 2992/2-74 pentru calibre cu alezaj. Pentru diferenţierea vizuală a calibrelor, calibrul "trece" de calibrul "nu trece", acesta din urmă prezintă anumite particularităţi şi anume: 15
lungimea calibrului tampon sau a celui inel va fi mai mică la partea NT; • se prevăd teşituri la partea nu trece, pentru a garanta că nu muchia ascuţită este cauza neintrării piesei; • partea conică a tamponului "nu trece" şi calibrul inel "nu trece" sunt prevăzute cu o degajare inelară vopsită în roşu; • calibrele plate simple sau cele duble vor fi prevăzute pe partea "nu trece" cu teşituri, care, la cererea beneficiarului, pot fi vopsite în roşu; • calibrele vergea vor fi prevăzute pe partea cilindrică neactivă cu o degajare ineleră vopsită în roşu. În practică se utilizează, de asemenea şi alte construcţii de calibre: - calibre tampon sferice, care permit controlul rapid T-NT al alezajelor; - calibre furcă ştanţate, duble unilaterale sau bilaterale pentru arbori între 1...80 mm; - calibre cu comparator pentru dimensiuni mai mari de 325 mm; - calibre gen compas pentru alezaje etc. •
16
Figura 1
Figura 2
17
Tabelul 1
Denumire calibru Calibre tampon - ştift duble simple Calibre tampon duble asamblate (cu coadă simple conică) Calibre tampon cu duble şurub de fixare simple
Observaţii - pentru alezaje până la 18 mm - pentru alezaje între 1...30 mm - calibrul NT poate fi executat incomplet - pentru alezaje între 30...100 mm
Calibre tampon cu: simple mânere înşurubate bride de fixare Calibre plate simple
Calibre vergea
Figura/STAS 1,a 1,b,c 1,d,e,f (STAS 2981/1-88) 1,g 1,h 1,i,j (STAS 2981/2-88)
- pentru alezaje între 100...300 mm 1,k 1,l - pentru alezaje 1,m,n între 100...250 mm (STAS 4350-77) - se recomandă numai pentru piese rigide cu mâner - pentru alezaje 1,o (partea rigide între (STAS 3634-80) NT) 30...160 mm - se recomandă în cazul în care trebuie verificată şi abaterea de la cilindricitate - se recomandă 1,p pentru piese rigide (STAS 3634-80) partea NT - pentru alezaje între 160...250 mm - se recomandă pentru piese rigide 1,q cu dimensiuni sub (STAS 3634-80) 315 mm partea NT - pentru alezaje între 250...500 mm - se recomandă pentru piese rigide cu dimensiuni sub 315 mm 18
Calibre potcoavă duble asamblate Calibre potcoavă duble ştanţate simple
Calibre potcoavă monobloc matriţate (turnate)
- pentru arbori între 1...3 mm - pentru arbori între 3...180 mm - se recomandă la verificarea pieselor rigide - pentru arbori între 3...50 mm
2,a (STAS 2991-80) 2,b 2,c,d (STAS 2991-80) 2,e (STAS 3507-80)
T - NT cu - pentru arbori între (STAS 3507-80) mâner 50...180 mm demontabi l 2,f duble (nestandardizate) - pentru arbori între 2,g simple 3...100 mm individuale - se recomandă la verificarea pieselor rigide Calibre potcoavă cu duble plăci aplicate
Calibre inel
pentru arbori între 180...315 mm - se recomandă la verificarea pieselor rigide simple pentru arbori între 100...300 mm partea T - pentru arbori între partea NT 1...70 mm - se recomandă pentru verificarea pieselor nerigide partea T - pentru arbori între partea NT 70...315 mm
19
2,h (STAS 3507-80)
2,i (nestandardizate) 2,j 2,k (STAS 12896) 2,l 2,m
STAS 2980/1 – 87: Calibre şi contracalibre limitative netede fixe pentru verificarea alezajelor şi arborilor
20
21
2991
22
23
