Um engenheiro de calibração com quem trabalhamos gosta de contar a história de um cliente que não conseguia entender por que o mesmo bloco medidor continuava medindo de maneira diferente dependendo da hora do dia. As leituras matinais foram boas. No início da tarde, depois de o sol ter atingido uma parede da loja durante algumas horas, o mesmo bloco apresentou um desvio de alguns mícrons. Não havia nada de errado com o bloco, ou com o comparador, ou com o operador. A sala em si era o instrumento que estava fora de especificação.
Esta é a parte da fabricação de precisão que é fácil de ignorar se você estiver focado na máquina-ferramenta ou no medidor. O aço se expande cerca de 11,5 mícrons por metro para cada grau Celsius de mudança de temperatura. O granito é muito mais estável, normalmente na faixa de 5-8 mícrons por metro por grau, dependendo da composição, mas "mais estável" não é o mesmo que "não afetado". Em um componente com algumas centenas de milímetros de comprimento, alguns graus de desvio ao longo de um dia de trabalho podem ser a diferença entre uma peça que passa na inspeção e outra que não passa - mesmo que nada na peça realmente tenha mudado.
Por que 20 graus se tornou a temperatura de referência padrão
A maioria dos padrões internacionais para metrologia dimensional, incluindo ISO 1 e as condições de referência incorporadas nas especificações DIN e ASME, usam 20 graus como temperatura de referência padrão. Não é um número arbitrário -, está próximo das condições ambientes internas típicas, o que tornou isso prático décadas atrás, quando o controle climático era menos comum. Mas "perto da temperatura ambiente" e "mantido na temperatura ambiente" são coisas muito diferentes na prática. Um chão de fábrica que oscila entre 18 graus pela manhã e 26 graus no meio-da tarde, o que é comum em instalações sem controle climático dedicado, significa que cada medição realizada naquele dia é referenciada a uma linha de base ligeiramente diferente da que o padrão assume.
É por isso que as salas de metrologia sérias não são apenas espaços com ar{0}}condicionado -; elas são construídas como um sistema ambiental separado do resto da instalação, muitas vezes mantendo a temperatura dentro de ±0,5 graus ou mais, com controle de umidade em camadas na parte superior, porque a umidade afeta a expansão do material e o comportamento dos equipamentos de medição ópticos e eletrônicos.
A vibração é a outra metade do problema
A temperatura recebe a maior parte da atenção, mas a vibração é igualmente capaz de arruinar uma medição submícron. Uma empilhadeira passando a cinquenta metros de distância, uma grande prensa de estampagem circulando no prédio ao lado ou até mesmo o tráfego de pedestres próximo a uma máquina de medição por coordenadas podem introduzir movimento suficiente para aparecer como ruído nos dados. Quanto menor a tolerância que você está tentando manter, mais isso importa, e é por isso que as instalações que executam interferometria a laser ou trabalho-de CMM de ponta geralmente isolam seu piso de medição estrutural e mecanicamente do resto da planta.
O isolamento prático geralmente envolve algumas coisas trabalhando em conjunto: uma laje de piso espessa e densa o suficiente para resistir à deflexão sob carga, valas de isolamento ou juntas de expansão separando a fundação da sala de medição da estrutura do edifício circundante e equipamentos de manuseio - guindastes, guinchos, mesas elevatórias - projetados para mover componentes pesados de pedra ou metal sem transmitir choque ao piso.
Qual é a aparência real de uma sala de precisão construída corretamente
Se você passasse por uma instalação construída especificamente para acabamento de componentes de metal e granito de ultra{0}}precisão, alguns recursos tenderiam a se destacar em comparação com uma oficina mecânica padrão:
O piso em si é frequentemente concretado como uma única laje reforçada com mais de um metro de espessura, usando concreto de alta-resistência em vez de mistura estrutural padrão, especificamente para minimizar a deflexão e a ressonância sob o peso dograndes blocos de granitoe equipamentos móveis.
Trincheiras de isolamento - lacunas com aproximadamente meio metro de largura e até dois metros de profundidade - frequentemente circundam o perímetro da zona-de temperatura controlada, desacoplando fisicamente a fundação do piso de medição do resto do edifício para que a vibração das áreas adjacentes não seja transmitida através da laje.
As pontes rolantes nessas salas são normalmente especificadas para operação silenciosa, já que mesmo uma ponte rolante mecanicamente barulhenta se traduz em vibração estrutural ao mover blocos de pedra de várias-toneladas pela sala.
E cada vez mais, os fabricantes de precisão estão construindo ambientes secundários no estilo-de salas limpas modelados vagamente em padrões de fabricação de semicondutores - não necessariamente para controle de partículas em níveis de fábrica-de wafer, mas para a combinação de estabilidade de temperatura, controle de umidade e baixa turbulência de fluxo de ar necessária ao montar estruturas de granito com requisitos de planicidade sub-mícrons.
Por que isso é importante mesmo que você nunca veja a sala
Para um comprador que avalia um fornecedor de bases de granito, instrumentos de medição ou componentes usinados-de precisão, o ambiente em que as peças foram fabricadas e medidas é indiscutivelmente tão importante quanto a máquina que as fabricou. Um componente aterrado e verificado em uma sala com controle térmico deficiente pode medir "dentro das especificações" no dia em que é enviado e ainda flutuar ao atingir um ambiente diferente, simplesmente porque nunca foi realmente estabilizado em primeiro lugar - a medição acabou de ser feita durante uma janela de sorte.
Perguntar a um fornecedor sobre a tolerância à temperatura, o isolamento de vibração e o controle de umidade da sua sala de medição não é uma formalidade. Muitas vezes, é um melhor indicador da estabilidade-da peça a longo prazo do que a folha de especificações da própria retificadora.