王群路　關(guān)星萍

(云南冶金昆明重工有限公司理化計量室，昆明 650203)

0　引言

焊接檢驗尺是利用線紋和游標原理，檢驗焊接件的焊縫寬度、高度、焊接間隙、坡口角度和咬邊深度等的一種專用量具。廣泛用于金屬結(jié)構(gòu)件焊縫質(zhì)量的檢驗，如鍋爐、壓力容器等。

焊接檢驗尺的檢定，根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG 704—2005《焊接檢驗尺》的要求，共有12個項目，其中寬度尺示值誤差的檢定要使用6塊“專用樣板”，由于這種“專用樣板”的尺寸較小，使用極不方便，制造也比較麻煩。根據(jù)多年從事檢定和量具修理的經(jīng)驗，筆者創(chuàng)新了一種新型檢具，將一把經(jīng)檢定合格的游標卡尺改制為焊接檢驗尺寬度尺示值誤差校準專用卡尺，可替代6塊“專用樣板”,經(jīng)測量不確定度評定和實際工作的驗證，完全可以滿足計量檢定規(guī)程的要求，不但操作方便、制作簡單、耐用而且工作效率明顯得到提高。

1　焊接檢驗尺的結(jié)構(gòu)

焊接檢驗尺按結(jié)構(gòu)形式分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型，近幾年來還發(fā)展了數(shù)顯焊接檢驗尺等。常用的是Ⅰ型,由主尺、滑尺、斜形尺3個零件組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1?、裥秃附訖z驗尺的結(jié)構(gòu)

2　焊接檢驗尺的寬度尺示值誤差的檢定方法

根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG 704—2005《焊接檢驗尺》第6.3.11條規(guī)定，檢定焊接檢驗尺寬度尺示值誤差，需用專用樣板檢定。專用樣板的技術(shù)要求如表1，其結(jié)構(gòu)如圖2所示(摘自JJG 704—2005 附錄A)。

表1　專用樣板的技術(shù)要求

圖2　專用樣板

在檢定焊接檢驗尺的寬度尺示值誤差時，按規(guī)程規(guī)定：需將專用樣板置于平板上，使主尺測量面與樣板一邊接觸，移動多用尺使內(nèi)側(cè)面與樣板另一邊接觸。從寬度尺上讀出寬度值與樣板實際寬度之差作為焊接檢驗尺的寬度尺示值誤差。

由于焊接檢驗尺有多種不同的規(guī)格，每種規(guī)格需檢定兩個不同尺寸寬度尺的示值誤差(如表2)。若要檢定3種不同規(guī)格的焊接檢驗尺(0～30mm，0～45mm，0～60mm)，就需頻繁更換6塊不同尺寸的樣板重復上述要求，使得焊接檢驗尺寬度尺示值誤差的檢定工作很繁瑣，檢定效率低。特別是小尺寸的專用樣板，操作十分困難。

表2　測量位置

圖3　改造前游標卡尺

3　新型檢具的制作方法及原理

選擇一把0～300mm經(jīng)檢定合格(根據(jù)JJG 30—2002《通用卡尺》檢定規(guī)程檢定)的游標卡尺(如圖3)進行改造：先將卡尺兩測量面合攏并對準零位鎖緊緊固螺釘后，把卡尺下量爪加工成底為6±0.05mm，高<6mm，內(nèi)角≤60°的等腰梯形(如圖4)。該梯形就是一塊寬度尺寸為6mm的專用樣板尺，而它的底、高、內(nèi)角分別為樣板的L、H、a 。若將卡尺的游標向右分別移動2，6，18，26，42mm鎖緊后，其尺寸寬度為：8mm，12mm，24mm，32mm，48mm的專用樣板尺，改制后的卡尺(如圖5)就可以滿足檢驗焊接檢驗尺的寬度尺示值誤差的不同要求。

L為(6±0.05)mm,H<5mm,a ≤60

圖5　改造后的檢具

4　測量不確定度評定

4.1　測量方法

用新型檢具校準焊接檢驗尺寬度尺的示值誤差，將檢具調(diào)至校準點尺寸(6、8、12、24、32、48)mm，把焊接檢驗尺主尺測量面與新型檢具小梯形左下角的尖角接觸，轉(zhuǎn)動多用尺使內(nèi)側(cè)面與新型檢具小梯形右下角的尖角相接觸，從寬度標尺上讀出寬度值Li，與新型檢具的尺寸L0之差作為該焊接檢驗尺寬度尺在該測點的示值誤差。

4.2　數(shù)學模型

焊接檢驗尺寬度尺的示值誤差

δ=Li-L0

式中，Li為焊接檢驗尺寬度尺的示值；L0為新型檢具的示值。

4.3　不確定度的來源分析

焊接檢驗尺寬度尺的示值誤差校準結(jié)果的不確定度主要來自：測量重復性、新型檢具的示值誤差和焊接檢驗尺寬度尺的示值誤差。校準環(huán)境條件的溫度誤差和標準器與焊接檢驗尺材料的線膨脹系數(shù)引入的不確定度分量可忽略不計。

4.3　輸入量標準不確定度的評定

4.3.1測量重復性引入的標準不確定度分量u1，用A類評定

選擇一把0～40mm焊接檢驗尺，對8mm，32mm兩個測量點進行校準。在重復性條件下測量7次，得到測量示值列于表3。

表3　焊接檢驗尺寬度尺的示值

用貝塞爾公式計算單次測量的標準偏差s(Li)

在實際工作中是以3次測量的平均值為校準結(jié)果，該平均值的實驗標準差

式中，n′=3

3次測量平均值的標準不確定度用平均值的實驗標準差表示，

在8mm測量點：

u1=s(L)=0.031mm

在32mm測量點：

u1=s(L)=0.028mm

4.3.2標準器新型檢具的示值誤差引入的標準不確定度分量u2

新型檢具的不確定度有2個分量，一個是卡尺的示值誤差引入的不確定度分量，一個是卡尺量爪尺寸L的誤差引入的不確定度分量，應分別計算。

3)標準器新型檢具的示值誤差引入的標準不確定度分量u2

4.3.3焊接檢驗尺寬度尺讀數(shù)誤差引入的標準不確定度分量u3

焊接檢驗尺寬度尺的讀數(shù)誤差引入的標準不確定度分量u3已包含在重復性引入的不確定度分量u1中，不重復計算。

4.4　合成標準不確定度

以上各分量不相關(guān)，則有

在8mm測量點：

在32mm測量點：

uc= 0.040mm

4.5　擴展不確定度

取包含因子k=2，則

在8mm測量點：

U8=0.09mm

在32mm測量點：

U32= 0.08mm

該值小于焊接檢驗尺寬度尺的示值最大允許誤差±0.3mm的1/3，滿足焊接檢驗尺寬度尺示值誤差檢定要求。

5　新型檢具應用實例

用改制后的新型檢具，校準一把0～40mm焊接檢驗尺的寬度尺示值誤差。按規(guī)程(JJG 704—2005)要求，需在8mm，32mm兩個尺寸點上校準。當卡尺游標移動2mm時，梯形的尺寸即為8mm。然后將卡尺下量爪向上，把焊接檢驗尺主尺測量面與小梯形左下角頂部接觸，轉(zhuǎn)動多用尺使內(nèi)側(cè)面與右下角頂部相接觸，從多用尺上讀出寬度值與卡尺的尺寸(8mm)之差作為該焊接檢驗尺8mm尺寸的寬度尺示值誤差(如圖6)；接著把卡尺游標向右移26mm，卡尺的小梯形的尺寸就是32mm，按上述過程校準32mm尺寸寬度尺的示值誤差(如圖7)。

圖6　8mm校準點

圖7　32mm校準點

6　結(jié)論

新型檢具焊接檢驗尺寬度尺示值誤差校準專用卡尺制作簡單，測量不確定度在規(guī)程規(guī)定的允許范圍之內(nèi)，可以很方便地完成多種不同規(guī)格焊接檢驗尺寬度尺示值誤差的校準。

[1]國家計量檢定規(guī)程《焊接檢驗尺》JJG 704—2005.中國計量出版社，2005

[2]國家計量檢定規(guī)程《通用卡尺》JJG 30—2002.中國計量出版社，2002

[1]魏運芳,曹滿,聶佳儀.不確定度評定中的A類評定與B類評定的探討.計量技術(shù),2011(2)