Dominando Padrões de Calibração: Navegando pelos Desafios da Medição Precisa

Os Padrões São Simples e Óbvios — ou Não São

A calibração de instrumentos é um aspecto vital do controle de qualidade, tocando tudo, desde parâmetros geométricos em especificações de desenho até os métodos usados para medir e inspecionar peças metálicas de precisão.

No entanto, existem alguns desafios (ousamos dizer, dores de cabeça?) envolvidos nos padrões de calibração para várias ferramentas de medição e inspeção. Embora, em teoria, calibrar seja absoluto, existem muitas razões pelas quais não é exatamente absoluto.

Até mesmo as suposições compartilhadas sobre padrões de calibração não estão isentas de desafios. Por exemplo, embora existam intervalos temporais aceitos, tecnicamente um dispositivo poderia estar fora de calibração minutos após ter sido calibrado.

Além disso, a rastreabilidade dos documentos usados para calibração é normalmente rastreada de volta a um padrão estabelecido pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). No entanto, existem algumas circunstâncias onde simplesmente não existem padrões NIST para calibração.

Diferenças na Terminologia

Equipamentos de medição são quase sempre calibrados, mas certamente existem aspectos funcionais de equipamentos de manufatura que precisam estar dentro das especificações e, portanto, também precisam ser calibrados. No entanto, até mesmo o termo calibração está sujeito a alguma interpretação:

• Quando alguém diz que está fazendo uma calibração, eles estão realmente realizando alguma ação para trazer um dispositivo de volta à especificação?
• Ou por "calibrar", eles simplesmente significam que estão verificando dispositivos para ver se ainda estão funcionando dentro da tolerância especificada de acordo com os padrões de calibração?

Por exemplo, quando calibramos nossos fornos aqui na Metal Cutting, estamos verificando se eles estão lendo temperaturas corretamente. Se um forno não está funcionando corretamente, ele é considerado fora de calibração, e nós o consertamos e então realizamos o procedimento de calibração de temperatura novamente.

Embora fornos não possam ser enviados para calibração, outras ferramentas especializadas que usamos são regularmente enviadas para calibração, com o propósito de trazê-las de volta à especificação. Isso pode envolver um fornecedor de equipamento de medição limpando um dispositivo ou programando-o para medir de uma certa maneira. Para esta categoria de equipamento, calibração é mais parecido com reconstrução do que ajuste.

Falta de Padrões de Calibração Rastreados

Para algumas coisas, é simples imaginar os objetos ou conceitos que servem como base para os padrões de calibração estabelecidos. Por exemplo, é fácil obter padrões de calibração NIST rastreados para peças que medem 1,0" (25,4 mm) de comprimento ou 0,04" (1 mm) de diâmetro.

No entanto, pode ser difícil obter um padrão rastreado para uma peça que é muito longa ou um diâmetro que é muito grande ou muito pequeno.

Por exemplo, um padrão de 2 metros de comprimento ou 10 mícrons de diâmetro é simplesmente muito difícil de manusear, por razões opostas. E quanto a calibrar para resistência elétrica, como a resistência ôhmica de água desionizada?

Existem técnicas e métodos para calibrar todos estes. No entanto, eles não são tão simples quanto calibrar para comprimentos e diâmetros fáceis de manusear.

No trabalho que fazemos com metais especiais aqui na Metal Cutting Corporation, somos frequentemente solicitados a garantir que não há trincas ou vazios no metal que nos enviam para processar ou que nós mesmos compramos e fornecemos em nome de nossos clientes. O teste por correntes parasitas (ECT) é um método familiar e interessante que usamos que envolve técnicas sutis para inspecionar peças metálicas em busca de falhas de superfície como trincas.

No entanto, uma verdade sobre ECT é que não existe padrão rastreado ao NIST para ser usado para calibração. Portanto, para detecção de falhas, padrões de referência são feitos criando defeitos artificiais, como entalhes por EDM. Esses padrões de referência são usados para definir parâmetros de ECT como frequência, amplitude e sensibilidade.

Tolerâncias e Outras Dependências

Fabricantes todos querem que a calibração seja uma referência independente de um padrão imutável. No entanto, toda calibração envolve alguma dependência entre o padrão NIST que existe em um cofre e tudo o que é medido depois na cadeia de suprimentos.

Então, seja um laboratório A2LA confiando em sua referência de volta ao objeto no cofre ou um fabricante que confia em objetos referenciados de volta ao objeto do laboratório independente, sempre há uma série de contingências na execução de qualquer sistema de calibração, bem como tolerâncias no sistema.

Por exemplo, o impacto de tolerâncias empilhadas deve ser considerado. Se você enviar um equipamento para calibração, deve lembrar de contabilizar:

• A tolerância do dispositivo sendo calibrado
• MAIS a tolerância do pino usado para calibrar o dispositivo
• MAIS a tolerância do laboratório que realiza a tarefa

Problemas de Ponto Decimal

Outro problema que frequentemente surge com padrões de calibração é: quantas casas decimais (quantos zeros) a calibração deve ter? Aqui na Metal Cutting, usamos um pino padrão Classe XXX com tolerância de 0,000020" (0,000508 mm) para calibrar algo com tolerância muito mais frouxa, como um micrômetro manual que vai até 0,00005" (0,00127 mm).

Outra questão dimensional interessante é que se um laboratório A2LA mede um objeto com nominal de 1,000000" como 1,000003" usando seu equipamento rastreado ao NIST, então 1,000003" se torna o novo normal. Ou seja, torna-se o novo tamanho para calibrar equipamentos de medição que leem até seis casas decimais.

Corroboração entre Dispositivos, Método de Calibração e Tolerâncias

Além disso, duas pessoas diferentes podem medir uma peça, cada uma usando um dispositivo calibrado em perfeitas condições de funcionamento e dentro dos limites da tolerância especificada, e ainda assim pode haver diferença em suas medições. Talvez um esteja usando um dispositivo calibrado no limite superior da faixa de tolerância, enquanto o outro está usando um dispositivo calibrado no limite inferior.

Especialmente com peças de precisão com medições muito pequenas, a questão de se a medição calibrada é medição consistente é outro problema potencial. Exige corroborar que os usuários não estão apenas medindo com os mesmos dispositivos, mas também que os dispositivos são calibrados usando o mesmo método e para a mesma tolerância.

Três Distinções em Padrões de Calibração

No final, você poderia dizer que existem realmente três distinções em padrões de calibração:

• Os padrões óbvios, como pinos calibrados rastreados ao NIST para inspeção passa/falha de comprimentos ou diâmetros
• Os não tão óbvios, como aqueles para temperatura e outras características para as quais não existem objetos que definem os padrões
• Aquelas coisas para as quais simplesmente não existem padrões de calibração, como ECT

Aqui na Metal Cutting, onde todos os dias produzimos milhares de peças metálicas pequenas, estas considerações são vitais para manter nossos padrões de controle de qualidade para que possamos entregar peças de precisão de alta qualidade que atendam às especificações dos clientes.