Определение геометрических размеров

Многие дефекты изделий и отклонения от правильной технологии наи­более просто могут быть обнаружены путем визуального осмотра, разборки образцов с измерением геомет­рических размеров всех элементов конструкции изделия.

Большое практическое значение имеет измерение толщины листовых электроизоляционных материалов (бумаг, лакотканей, пленок и т.д.). На прак­тике определяют не только толщину материала, но и ее отклонение от задан­ной величины, и соответствие ТУ. Кроме того, знание толщины материала не­обхо­димо при вычислении электрической прочности, объемного удельного сопро­тивления, ди­электрической проницаемости, пре­дела прочности при рас­тяже­нии, объемного веса и пр.

Методика проверки конструктивных размеров регла­ментирована ГОСТ 12177—79, ГОСТ 14340.1—74, ГОСТ 15634.0—70.

Для измерения внешних диаметров и толщины оболочек в пределах до 9,9 мм применяются следующие приборы:

• при точности допусков 0,001 мм - микрометры рычажные типа МР по ГОСТ 4381-87;

• при точности допусков 0,01 мм - микрометры 1-го класса точности по ГОСТ 6507-78;

• при точности допусков 0,1 мм - штангенциркули по ГОСТ 166-80, эти же штангенциркули используются для измерения размеров более 9,9 мм.

На рисунке показан штангенциркуль и правила измерений.

1 – штанга-линейка; 2, 3, 8, 9 – измерительные губки; 4 – зажимной винт; 5 – линейка глуби­номера; 6 – нониусная шкала; 7 – рамка.

В настоящее время выпускаются иностранными фирмами и россий­скими производителями измерительной техники микрометры, которые позво­ляют проводить измерения с точностью до 0,001 мм.

При измерении толщины оболочек используются шаровые вставки к микрометрам. Толщина резиновых и пластмассовых оболочек и экранов из­ме­ряется и с помощью малого инст­рументального микроскопа ММИ с преде­лами измерений до 75 мм и точностью допусков 0,01 мм (ГОСТ 8074-82).

При допусках больше 0,1 мм используются измерительные лупы общего назначения.

Для измерения длины кабельных изделий применяются метражные ме­ханические устройства с погрешностью измерения не более 1%, а также мер­ная лента соответствующей тех­нической документации и измерители длины СДК-1 (0,5÷20 мм) и СДК-2 (6÷70 мм). Для измерения шага скрутки, оп­летки, обмотки и ширины лент применяется мерная лента и линейки.

Допускается применение других измерительных приборов и инструмен­тов с соответствующей точностью измерения. Для измерения длины окруж­но­сти применяется телефонная бумага.

Средняя толщина изоляции жил некруглой формы, и средняя толщина защитных покровов определяются по половине разности эквивалентных диа­метров по изоляции и без изоляции. Эквивалентный диаметр рассчитывается по длине периметра, который измеряется с помощью телефонной бумаги или мерной ленты.

Поперечное сечение многопроволочной жилы определяют как сумму по­перечных сечений отдельных проволок, из которых скручена жила. Попе­реч­ные сечения жил некруглой формы определяют методом взвешивания от­резка жилы длиной l. При этом сечение жилы

где G - масса отрезка жилы;  - плотность металла.

При измерении размера жил проводов с эмалевой и волок­нистой изоля­цией последняя удаляется способом, который не изменяет размеров жилы (об­жигом, применением химических реагентов).

Для автоматизации контроля размеров изделий при изготов­лении и при приемке разработаны различные приборы для непрерывного контроля диа­метра и толщины изоляции по всей длине проводов и кабелей. Датчики этих приборов могут быть контактными и бесконтактными. Контактные датчики (например, ролики) проще, однако они могут повреждать изоляцию, и их ра­бота сопровождается вибрацией.

Наибольшее применение находят оптические датчики диа­метра изделий.

а б в

Пучок света от светодиода 1 проходит поперек провода 2 и по­падает на фото­сопротивление 3 (рис.а). С изменением диаметра изменя­ется размер тени от провода на фотосопротивле­нии, которое включено в электронную измери­тельную схему.

Недостатком схемы является то, что в процессе производства провод ко­леблется и может выходить за пределы пучка света. Это приводит к иска­жен­ным результатам (рис.б). Чтобы исключить этот недостаток применяется схема (рис.в), в которую добавляются две измерительные ячейки расположен­ные от­носительно первой на 120º и 240º.

Приборы, рабо­тающие по этому принципу, измеряют размеры, как кабе­лей, так и проводов самых малых диаметров.

Для измерения диаметра металлических проводов (или сечения изоли­ро­ванных жил) могут быть использованы ин­дуктивные датчики.

Провод про­пускают через катушку ин­дуктивности. Значение индуктив­ности катушки за­висит от сечения металлического провода. Переменная ин­дуктивность ка­тушки измеряется с помощью электронной схемы, шкала при­бора может быть отградуирована в единицах сечения провода. Этот же метод может быть ис­пользован для измере­ния сечения металлических оболочек.

Для измерения толщины изоляции используются емкостные датчики.

Емкость измеряется между жилой и электродом, прикасающимся к по­верхно­сти изоляции. При изменении толщины изоляции меняется емкость дат­чика, которая измеря­ется электронной схемой. Этот датчик может быть ис­пользо­ван для контроля разностенности толщины изоляции.

При этом электроды располагают с разных сторон провода. Емкостный датчик используется в приборах для контроля толщины эмалевой изоляции проводов. Однако при малой толщине эмали изменение емкости, связанное с микронеровностями поверхности проводов, существенно снижает точность из­мерений.

Возможно использование и других принципов работы датчиков разме­ров, которые пока еще не нашли широкого применения. Так, для измерения диаметра можно применять пневматический датчик.

При этом провод пропус­кается через калибр, размер которого не­сколько больше размера провода. В калибр нагнетается воздух, который про­ходит в щель между поверхностью провода и калибром. Расход воздуха зави­сит от диаметра провода и может быть измерен.

Можно также использовать следующее физическое явление: при подаче высокого напряжения на электрод, который охваты­вает неизолированный про­вод, вокруг провода возникает корона и появляется ток, который зависит от диаметра провода. Сечение металлической оболочки можно контролиро­вать по ее электрическому сопротивлению.

Радиоактивные методы бесконтактного измере­ния толщины материалов основаны на измерении сте­пени поглощения - или -излучения, проходящего через мате­риал. С одной стороны испытуемого слоя материала располагается источник излучения (радиоактивный изотоп), с другой стороны - детектор из­лучения (сцинтилляционный счетчик), регистрирующий дозу излучения, про­шедшую сквозь испытуемый слой.

Толщину слоя можно рассчитать по следующему уравнению:

где х - толщина слоя; п₁ и п₂ - соответственно потоки β-частиц или -квантов на входе и на выходе из слоя за время опыта; μ - линейный коэффициент по­гло­щения характеризующий дан­ный материал, м^-1; μ возрастает с увеличением атомного веса вещества и плотности материала.

Для автоматических средств измерения действует отраслевой стандарт «ОЕСТПП. Кабели, провода и шнуры. Автоматичес­кое измерение диаметра ка­бельных изделий и их элементов. Типовой технологический процесс».

Для автоматических измерений разработан контактный отечественный прибор ИДК-0. Существуют зарубежные при­боры ЕД-40 (ГДР), ДГ-40 (ФРГ), EG-1 (США).