Los dilemas de los estándares de calibración

Los estándares son simples y obvios, o no lo son

La calibración de instrumentos es un aspecto vital del control de calidad, que abarca todo, desde los parámetros geométricos en las especificaciones de dibujo hasta los métodos utilizados para medir e inspeccionar piezas metálicas de precisión.

Sin embargo, existen algunos desafíos (¿nos atrevemos a decir, dolores de cabeza?) involucrados en los estándares de calibración para diversas herramientas de medición e inspección. Si bien, en teoría, la calibración es absoluta, hay muchas razones por las que no es exactamente absoluta.

Incluso las suposiciones compartidas sobre los estándares de calibración no están libres de desafíos. Por ejemplo, si bien existen intervalos temporales aceptados, técnicamente un dispositivo podría estar fuera de calibración minutos después de haber sido calibrado.

Además, la trazabilidad de los documentos utilizados para la calibración normalmente se remonta a un estándar establecido por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). Sin embargo, hay algunas circunstancias en las que simplemente son no hay estándares NIST para la calibración.

Diferencias en terminología

El equipo de medición casi siempre está calibrado, pero ciertamente hay aspectos funcionales del equipo de fabricación que deben estar dentro de las especificaciones y, por lo tanto, también deben calibrarse. Sin embargo, incluso el término calibración está sujeta a alguna interpretación:

• Cuando alguien dice que está realizando una calibración, ¿realmente está realizando alguna acción para que un dispositivo vuelva a cumplir las especificaciones?
• O por "calibrar", ¿simplemente quieren decir que están comprobando los dispositivos para ver si siguen funcionando dentro de la tolerancia especificada de acuerdo con los estándares de calibración?

Por ejemplo, cuando calibramos nuestros hornos aquí en Metal Cutting, estamos verificando que estén leyendo las temperaturas correctamente. Si un horno no funciona correctamente, se considera que no está calibrado, lo repararemos y luego realizaremos el procedimiento de calibración de temperatura nuevamente.

Si bien los hornos no pueden enviarse para ser calibrados, otras herramientas especializadas que utilizamos se envían regularmente para su calibración, con el fin de que vuelvan a cumplir las especificaciones. Esto podría implicar que un proveedor de equipos de medición limpie un dispositivo o lo programe para medir de cierta manera. Para esta categoría de equipo, la calibración se parece más a la reconstrucción que al ajuste.

Falta de estándares de calibración trazables

Para algunas cosas, es sencillo imaginar los objetos o conceptos que sirven de base para los estándares de calibración establecidos. Por ejemplo, es fácil obtener estándares de calibración NIST trazables para piezas de 1,0" (25,4 mm) de largo o 0,04" (1 mm) de diámetro.

Sin embargo, puede ser difícil obtener un estándar trazable para una pieza muy larga o un diámetro muy grande o muy pequeño.

Por ejemplo, un patrón de 2 metros de largo o 10 micrones de diámetro es simplemente demasiado difícil de manejar, por razones opuestas. ¿Y qué pasa con la calibración de la resistencia eléctrica, como la resistencia en ohmios del agua desionizada?

Existen técnicas y métodos para calibrar todos estos. Sin embargo, no son tan simples como calibrar para longitudes y diámetros fáciles de manejar.

En el trabajo que hacemos con metales especiales aquí en Metal Cutting Corporation, a menudo se nos pide que nos aseguremos de que no haya grietas ni huecos en el metal que nos envían a procesar o que nosotros mismos compramos y suministramos en nombre de nuestros clientes. La prueba de corrientes de Foucault (ECT) es un método familiar e interesante que usamos y que involucra técnicas sutiles para inspeccionar piezas metálicas en busca de fallas en la superficie, como grietas.

Sin embargo, una perogrullada sobre la TEC es que no existe un estándar rastreable por el NIST que se pueda usar para la calibración. Por lo tanto, para la detección de fallas, los estándares de referencia se crean creando defectos artificiales, como muescas EDM. Estos estándares de referencia se utilizan para establecer parámetros de ECT como frecuencia, amplitud y sensibilidad.

Tolerancias y otras dependencias

Todos los fabricantes quieren que la calibración sea una referencia independiente de un estándar inmutable. Sin embargo, toda calibración implica cierta dependencia entre el estándar NIST que existe en una bóveda y todo lo que se mide posteriormente en la cadena de suministro.

Por lo tanto, ya sea que se trate de un laboratorio A2LA que se basa en su referencia al objeto en la bóveda o de un fabricante que se basa en objetos que tienen como referencia el objeto del laboratorio independiente, siempre hay una serie de contingencias en la ejecución de cualquier sistema de calibración. , así como tolerancias en el sistema.

Por ejemplo, se debe considerar el impacto de las tolerancias apiladas. Si envía un equipo a calibrar, debe recordar tener en cuenta:

• La tolerancia del dispositivo que se está calibrando
• MÁS la tolerancia del pin utilizado para calibrar el dispositivo
• MÁS la tolerancia del laboratorio que realiza la tarea

Problemas con el punto decimal

Otro problema que surge con frecuencia con los estándares de calibración es, ¿cuántos decimales (cuántos ceros) debe tener la calibración? Aquí en Metal Cutting, usamos un calibre pin Clase XXX con una tolerancia de 0,000020″ (0,000508 mm) para calibrar algo con una tolerancia mucho menor, como un micrómetro de mano que sale a 0,00005″ (0,00127 mm).

Otro problema dimensional interesante es que si un laboratorio A2LA mide un objeto con un valor nominal de 1,000000″ para que sea 1,000003″ usando su equipo rastreable por NIST, entonces 1,000003″ se convierte en la nueva normalidad. Es decir, se convierte en el nuevo tamaño para calibrar equipos de medición que lee hasta seis puntos decimales.

Corroboración entre dispositivos, método de calibración y tolerancias

Además, dos personas diferentes pueden medir una pieza, cada una con un dispositivo calibrado que está en perfecto estado de funcionamiento y dentro de los límites de la tolerancia especificada, y aun así puede haber una diferencia en sus medidas. Tal vez uno esté usando un dispositivo calibrado en el extremo superior del rango de tolerancia, mientras que el otro esté usando un dispositivo calibrado en el extremo inferior.

Especialmente con piezas de precisión que tienen medidas muy pequeñas, la cuestión de si la medición calibrada es una medición consistente es otro problema potencial. Requiere corroborar que los usuarios no solo miden con los mismos dispositivos, sino también que los dispositivos están calibrados usando el mismo método y con la misma tolerancia.

Tres distinciones en estándares de calibración

Al final, se podría decir que en realidad hay tres distinciones en los estándares de calibración:

• Los estándares obvios, como los pines calibrados rastreables NIST para la inspección de longitudes o diámetros de aprobación o falla
• Las no tan obvias, como las de temperatura y otras características para las que no hay objetos que definan los estándares
• Esas cosas para las que simplemente no existen estándares de calibración, como ECT

Aquí en Metal Cutting, donde todos los días producimos miles de piezas metálicas pequeñas, estas consideraciones son vitales para mantener nuestros estándares de control de calidad para que podamos entregar piezas de precisión de alta calidad que cumplan con las especificaciones del cliente.