ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΥΛΙΚΩΝ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ.Ι ΠΑΝΤΕΛΗΣΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΑΣΚΗΣΕΩΝ: Μ. ΝΟΥΝΟΣ, Α. ΜΑΡΚΟΥΛΗΣ

ΣΧΟΛΗ ΝΑΥΠΗΓΩΝ

ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

2

3

ΠΕΡΙΛΗΨΗ-ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Στην παρούσα εργασία γίνεται μια πλήρης καταγραφή της θεωρίας, των συζητήσεων, των αποτελεσμάτων και των πορισμάτων που προέκυψαν από την εργαστηριακή άσκηση που έγινε στα πλαίσια του μαθήματος «Εισαγωγή στη Μηχανουργική Τεχνολογία και Εργαστήριο. Παρουσιάζονται οι τεχνικές μέτρησης των ιδιοτήτων ενός υλικού στη σύγχρονη μηχανουργία, καθώς επίσης και τα μεγέθη από το αγγλοσαξονικό και μετρικό σύστημα, που μας βοηθούν να περιγράψουμε τις ιδιότητες αυτές. Ακολουθεί η γνωριμία με τα όργανα που χρησιμοποιούνται για τις διάφορες μετρήσεις και ο τρόπος λειτουργίας τους. Τέλος υπάρχει η συνοπτική έκθεση των αποτελεσμάτων της πειραματικής διαδικασίας και η εξαγωγή αντίστοιχων συμπερασμάτων, καθώς και οι απαντήσεις των ερωτήσεων που δόθηκαν.

4

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣΒασικοί ορισμοί

Οι έννοιες της μέτρηση και του μέγεθος είναι αλληλένδετες και αλληλοσυμπληρωμένες.

Μέγεθος, ορίζεται οποιαδήποτε ιδιότητα ή χαρακτηριστικό που επιτρέπει διαβάθμιση ή υπόκειται σε μέτρηση.

Μέτρηση, είναι η διαδικασία της σύγκρισης ενός μεγέθους με ένα άλλο, που ονομάζεται αρχέτυπο ή πρότυπο (standard), το οποίο συνήθως λαμβάνουμε ως μονάδα. Το αποτέλεσμα της μέτρησης είναι ο αριθμός που προκύπτει από το λόγο της τιμής του μετρούμενου μεγέθους δια της τιμής του προτύπου.

Η σύγχρονη μηχανουργία, οι μετρήσεις αφορούν τις περισσότερες φορές μετρήσεις μηκών. Στις μετρήσεις μηκών έχουν επικρατήσει 2 συστήματα μονάδων. Το μετρικό και το αγγλοσαξονικό.

Το μετρικό σύστημα, έχει επικρατήσει σε όλο τον κόσμο, εκτός από τις Η.Π.Α, την Αυστραλία και τη Μεγάλη Βρετανία. Χρησιμοποιεί ως μονάδες μέτρησης το μέτρο (m) και τα παράγωγά του. Ο ορισμός του μέτρου έγινε στη Γαλλία το 1791 από την Ακαδημία των Επιστημών (Académie des sciences), ως ίσο με ένα προς δέκα εκατομμύρια φορές την απόσταση από τον ισημερινό έως το βόρειο πόλο, του μεσημβρινού της Γης που διασχίζει το Παρίσι.

Οι παράγωγες μονάδες του μέτρου είναι οι εξής:

pm (πικόμετρο) = 10-12m

nm νανόμετρο) = 10-9m

μm μικρόμετρο) = 10-6m

mm (χιλιοστόμετρο) = 10-3m

cm (εκατοστόμετρο) = 10-2m

dm (δεκατόμετρο) = 10-1m

km (χιλιόμετρο) = 103m

5

Το αγγλοσαξονικό σύστημα, χρησιμοποιείται όπως αναφέρθηκε, στις Η.Π.Α, στην Αυστραλία και στη Μεγάλη Βρετανία. Μονάδα μέτρησης είναι η γιάρδα(yd) η οποία ισούται με 0,9144 μέτρα.

Παράγωγες μονάδες της γιάρδας είναι:

inch (ίντσα) = 0.0277777778 yd= 0.0254m

ft (πόδι-foot)= 0.333333333 yd= 0.304m

mile (στατικό μίλι)= 1760 yd=1609,344 m

Η γιάρδα διαιρείται σε 3 πόδια. Κάθε πόδι διαιρείται σε 12 ίντσες.

Όργανα Μέτρησης

Για να γίνει μια μέτρηση χρειάζεται κάποιο όργανο μέτρησης.

Τα όργανα μέτρησης ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες:

Τα όργανα απευθείας μετρήσεως, με τα οποία καθορίζεται μία διάσταση και τα τους συγκριτές μηκών, με τους οποίους συγκρίνεται η διάσταση αυτή με ένα Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν όργανα όπως, οι μετρητικές ταινίες, οι μεταλλικοί κανόνες, τα παχύμετρα, τα μικρόμετρα κλπ [εικόνα 1], ενώ στη δεύτερη οι διαβήτες, τα κουμπάσα, τα μετρητικά ρολόγια κλπ[εικόνα 2].

6Εικόνα 1

Εικόνα 2

Παχύμετρο

Διαβήτες- Κουμπάσα

Είναι πιθανό τα αποτελέσματα της μέτρησης να διαφέρουν από την πραγματικό. Για την ακρίβεια, στις περισσότερες μετρήσεις που γίνονται το αποτέλεσμα δεν ταυτίζεται με την πραγματική τιμή του μεγεθους, η οποία είναι άγνωστη. Η διαφορά αυτή, μεταξύ του αποτελέσματος μιας μέτρησης και της πραγματικής τιμής, ονομάζεται σφάλμα μέτρησης.

Τα σφάλματα μπορεί να είναι συστηματικά, τα οποία παραμένουν αμετάβλητα σε διαδοχικές μετρήσεις, ή που μεταβάλλονται με κάποιο συστηματικό τρόπο με το χρόνο ή από κάποια άλλη παράμετρο και μπορεί να οφείλονται σε ατέλειες του οργάνου, στη μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε ή και στον ίδιο τον παρατηρητή, ή τυχαία, τα οποία οφείλονται σε πολλούς απρόβλεπτους παράγοντες, μεταβάλλονται με το χρόνο κατά ακανόνιστο τρόπο και είναι εξίσου πιθανό να είναι θετικά ή αρνητικά. Για παράδειγμα, τυχαίο σφάλμα, μπορεί να προκύψει από τη θερμοκρασία, την πίεση ή την υγρασία που έχει το περιβάλλον όταν γίνεται η μέτρηση.

Πιστότητα Επιφάνειας

Με τον όρο ομοιομορφία ή πιστότητα επιφάνειας, προσδιορίζουμε τη γεωμετρία και τη μεταλλουργία μιας κατεργασμένης επιφάνειας. Η ομοιομορφία αυτή εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από τις πάσης φύσεως αλληλεπιδράσεις μεταξύ του υλικού του δοκιμίου και του εργαλείου (μηχανικές, χημικές, θερμικές). Η ομοιομορφία της επιφάνειας ενός υλικού αποτελεί συνάρτηση όλων των ιδιοτήτων και των αλλαγών που γίνονται στην επιφάνεια του καθ’ όλη τη διάρκεια της επεξεργασίας. Τέτοιες είναι η τραχύτητα και τη σκληρότητα του, στις οποίες θα αναφερθούμε εκτενέστερα παρακάτω, την αλλαγή της μικροδομής του, καθώς και διάφορα ελαττώματα που παρουσιάζονται λόγω της κατεργασίας του. Η υφή και η ποιότητα της επιφάνειας ενός εξαρτήματος είναι καθοριστικοί παράγοντες της αντοχής του (σε φθορά, κόπωση, διάβρωση) και της αλληλεπίδρασής του με άλλα υλικά.

Οι κυριότερες παράμετροι της πιστότητας είναι:

Η τραχύτητα της επιφάνειας Η σκληρότητα

Τραχύτητα

7

Η τραχύτητα αποτελεί ένα μέτρο της σύστασης μιας επιφάνειας. Η ποσολόγηση της γίνεται με τον καθορισμό ων αποκλίσεων που παρουσιάζει μια επιφάνεια από την ιδανική της μορφή (θεωρητική επιφάνεια). Εάν οι αποκλίσεις είναι μεγάλες, η επιφάνεια χαρακτηρίζεται ως τραχιά, ενώ αν οι αποκλίσεις είναι μικρές τότε χαρακτηρίζεται ως ομαλή. Στην εικόνα 3 φαίνεται μια κάθετη τομή ενός υλικού κοντά στην επιφάνεια.

Σε μια τυχαία θέση χα ,η απόκλισης της της πραγματικής από τη θεωρητική επιφάνεια δίνεται ως το άθροισμα:

της απόκλισης α1, μιας κεντρικής γραμμής 1της πραγματικής από τη θεωρητική επιφάνεια, λόγω κακής ρύθμισης της κατεργασίας.

της απόκλισης α2 λόγω ύπαρξης τοπικών εσοχών και εξοχών και αποτελεί άθροισμα:

1. ανωμαλιών μεγάλου μήκους κύματος, με τάξη μεγέθους 0.5-100mm, που καλούνται κυμάτωση.

2. ανωμαλιών μέσου μήκους κύματος, με τάξη μεγέθους 1-100μm, που καλούνται τραχύτητα.

3. ανωμαλιών μικρού μήκους κύματος, με τάκη μεγέθους 0.01-1μm, που καλούνται μικροτραχύτητα.

Λαμβάνοντας υπ’ όψιν και τα διάφορα σφάλματα μορφής, οι επιφανειακές ανωμαλίες ενός δοκιμίου χωρίζονται σε τέσσερις τάξεις, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα, αλλά και στην εικόνα 4:

1 Η κεντρική γραμμή ορίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι ίσα τα εμβαδά που ορίζονται από την κεντρική γραμμή και την πραγματική επιφάνεια κάτω και πάνω από την κεντρική γραμμή.

8

Εικόνα 3

Τάξη Απόκλισης Περιγραφή Προέλευση

1η τάξη (μακροτοπογραφική) Σφάλμα μορφής Σφάλμα ρύθμισης εργαλειομηχανής, αστοχία υλικού (φθορά κοπτικού εργαλείου, κάμψη)

2η τάξη Κυμάτωση Κάμψη εργαλείου ή μέρους της εργαλειομηχανής, εκκεντρότητα, ταλαντώσεις

3η τάξη Τραχύτητα Ανωμαλίες του χείλους του κοπτικού εργαλείου, πρόωρη φθορά

4η τάξη (ανώτερη) Μικροτραχύτητα Όπως και στην τραχύτητα

9

Πίνακας 1

10

Εικόνα 4

Για την μέτρηση της τραχύτητας μιας επιφάνειας χρησιμοποιούνται διάφοροι παράμετροι, οι κυριότεροι από τις οποίες είναι η μέση τραχύτητα και η μέγιστη τραχύτητα.

Μέση τραχύτητα: Ra=1L∫0

L

|y|dx ή Rα=|y1|+|y2|+…+¿ yn∨

¿n¿

Μέγιστη τραχύτητα: Rτ=|α|+¿ β∨¿

Σκληρότητα

Σκληρότητα ενός υλικού, ορίζεται η αντίσταση που προβάλλει αυτό το υλικό, στην κάθετη διείσδυση ενός άλλου σώματος μεγαλύτερης σκληρότητας. Προφανώς όσο μικρότερη είναι η διείσδυση του σώματος μέσα στο υλικό που εξετάζουμε, τόσο μεγαλύτερη σκληρότητα έχει αυτό. Για τη μέτρηση της σκληρότητας χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι, με διαφορετικό υλικό διεισδυτή, κλίμακα επιβαλλόμενων φορτίων και μετρούμενα μεγέθη. Οι κυριότερες μέθοδοι μέτρησης της σκληρότητας είναι:

11

1. Brinell

2. Vickers

3. Rockwell C

4. Rockwell B

Περισσότερες πληροφορίες για τη σκληρότητα και τις μεθόδους σκληρότητας, μπορούν να βρεθούν στις ακόλουθες ιστοσελίδες. (Κρίνεται σκόπιμο να μην γίνει περαιτέρω αναφορά, καθότι το θέμα δεν αναλύθηκε κατά τη διάρκεια του εργαστηρίου.)

http:// www .tinyurl.com/brinell-rockwell http:// www .tinyurl.com/brinell-rockwell-vickers

Μετρητικά συστήματα

Τα μετρητικά συστήματα είναι διατάξεις πολλών μετρητικών οργάνων τα οποία χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό μετρούμενων μεγεθών. Ουσιαστικά ένα μετρητικό σύστημα μέσω της συστοιχίας των μετρητικών οργάνων του, μετατρέπει ένα μέγεθος που δεν είναι εύκολα μετρήσιμο, σε ένα άλλο που μπορούμε να το μετρήσουμε ευκολότερα. Τα 2 σημαντικότερα μετρητικά όργανα είναι

Το LVDT – Linear Variable Differential Transformer (Αυτεπαγωγικό Μετατοπινσιόμετρο)

Strain-Gauge (μηκυνσιόμετρο)

12

Γραμμικός αισθητήρας μετατόπισης (LVDT)

Πρόκειται για το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο όργανο μέτρησης μετατόπισης για μετατοπίσεις έως 300 mm. Ο αισθητήρας αυτός αποκαλείται LVDT από τα αρχικά της αγγλικής ονομασίας του (Linear Variable Differential Transformer). Η διάταξη αποτελείται από τρία πηνία, ένα πρωτεύον και δύο δευτερεύοντα. Στο κέντρο του πρωτεύοντος βρίσκεται ένας πυρήνας από μαλακό μαγνητικό υλικό (μαλακό σίδηρο, άμορφο σύρμα FeSiB κ.α.). Τα δευτερεύοντα πηνία έχουν μεταξύ τους αντίθετη περιέλιξη. Λόγω της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, όταν ένας αγωγός μετακινείται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, τότε αναπτύσσεται μία ηλεκτρεγερτική δύναμη στα άκρα του, η οποία είναι ανάλογη του ρυθμού μεταβολής της μαγνητικής ροής. Συνεπώς, αν εφαρμοστεί μία εναλλασσόμενη τάση στο πρωτεύον πηνίο, τότε αυτό θα παράγει εναλλασσόμενη μαγνητική ροή και λόγω του νόμου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής θα επαχθεί μια ηλεκτρεγερτική δύναμη στο δευτερεύον πηνίο. Η ηλεκτρεγερτική δύναμη στο δευτερεύον πηνίο εξαρτάται από το ποσό του ρεύματος που ρέει στο πρωτεύον πηνίο και το πηλίκο του αριθμού περιελίξεων στο πρωτεύον και στο δευτερεύον πηνίο. Η ονομασία του αισθητήρα περιγράφει την αρχή λειτουργίας του:

1. Πρόκειται για μετασχηματιστή (transformer), ο οποίος υπόκειται στις αρχές της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

2. Η μαγνητική σύζευξη ανάμεσα στα πηνία μπορεί να μεταβληθεί επηρεάζοντας το μέγεθος της επαγόμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης, άρα μεταβλητός (variable).

3. Διαθέτει ένα πρωτεύον και δύο δευτερεύοντα πηνία, τα οποία συνδέονται και παρέχουν τη διαφορά των τάσεων τους στις αντίστοιχες εξόδους τους, εξ' ου και διαφορικός (differential).

4. Ο σχεδιασμός της διάταξης είναι τέτοιος, ώστε η μεταβολή της μαγνητικής σύζευξης μεταξύ των πηνίων να γίνεται γραμμικά, εξ' ου και γραμμικός (linear).

Στην εικόνα 5 φαίνεται η απεικόνιση μιας διάταξης LVDT με ένα πρωτεύον πηνίο στο κέντρο και δύο δευτερεύοντα πηνία εκατέρωθεν με τα πηνία να βρίσκονται στον ίδιο άξονα. Στο κέντρο της διάταξης, εσωτερικά του πρωτεύοντος πηνίου, τοποθετείται ο πυρήνας του μαλακού μαγνητικού υλικού, που είναι ελεύθερος να κινείται κατά μήκος του κεντρικού άξονα. Ο πυρήνας συνδέεται μέσω ενός εμβόλου με το σημείο του οποίου η μετατόπιση θα μετρηθεί. Έτσι, η κίνηση του μετρούμενου σημείου μεταφέρεται στον πυρήνα του μαλακού μαγνητικού υλικού.

13

Αν το πρωτεύον πηνίο τροφοδοτηθεί με εναλλασσόμενο ρεύμα, δημιουργείται από αυτό ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο με τη βοήθεια του πυρήνα μαλακού μαγνητικού υλικού προκαλεί ανάπτυξη ηλεκτρεγερτικής δύναμης στα άκρα των δευτερευόντων πηνίων. Αν τα δευτερεύοντα πηνία συνδεθούν, όπως φαίνεται στην εικόνα 6 και, δεδομένου ότι ο πυρήνας βρίσκεται ακριβώς στο κέντρο της διάταξης, τα δύο παραγόμενα σήματα από τα δευτερεύοντα πηνία αλληλοαναιρούνται. Μόλις κινηθεί ο πυρήνας προς κάποια κατεύθυνση, αυτομάτως αυξάνεται η σύζευξη του πρωτεύοντος πηνίου με το πηνίο προς το οποίο κινήθηκε ο πυρήνας και εξασθενεί η σύζευξη με το άλλο.

14

Εικόνα 5

Εικόνα 6

Τα LVDT είναι εξαιρετικά ευαίσθητα και εμπεριέχουν σφάλμα ενδείξεως της τάξης του ±0,5%. Το εύρος των μετρούμενων μετατοπίσεων κυμαίνεται από 0,05 mm έως 300 mm περίπου. Ο πυρήνας δεν έρχεται σε επαφή με τα πηνία και κατά συνέπεια δεν παρατηρείται έντονη τριβή ή μηχανική φθορά.

Για τον υπολογισμό της κατακόρυφης μετατόπισης αρκεί να μετρήσουμε την τάση στα άκρα των δευτερευόντων πηνίων του LVDT. Είναι λοιπόν απαραίτητη η σύνδεση των LVDTs με κάποιο μετρητικό σύστημα. Οι τιμές που προκύπτουν από τις μετρήσεις, μεταφέρονται σε Η/Υ μέσω ενός αναλογικού αποκωδικοποιητή, αποθηκεύονται σε αρχεία δεδομένων, και είναι διαθέσιμα για περαιτέρω επεξεργασία.

Strain-Gauge (μηκυνσιόμετρο)

Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση δυνάμεων, ροών, επιταχύνσεων και πιέσεων. Η λειτουργία του εκμεταλλεύεται τη φυσική ιδιότητα της ηλεκτρικής αγωγιμότητας να εξαρτάται όχι μόνο από τη φύση του αγωγού, αλλά και από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του. Όταν τεντώνουμε έναν αγωγό(εφελκυσμός) τότε μειώνεται το πλάτος του-η διατομή του- και αυξάνεται η αντίστασή του. Αντίστοιχα όταν το συμπιέζουμε αυξάνεται η διατομή του και μειώνεται η αντίστασή του. Από τη μέτρηση της μεταβολής της αντίστασης μπορούμε να προσδιορίσουμε κάποιο άλλο μέγεθος. Ο πιο κοινός τύπος τέτοιου οργάνου αποτελείται από ένα εύκαμπτο υπόστρωμα που υποστηρίζεται από μεταλλικό φύλλο. Το όργανο μέτρησης έπειτα συνδέεται με το αντικείμενο με κατάλληλο τρόπο. Αν το αντικείμενο παραμορφωθεί θα προκαλέσει μεταβολή της αντίστασης η οποία μετράται με τη βοήθεια γεφυρών Wheatstone.

Ο μετρητής πίεσης συνδέεται με ένα κύκλωμα γεφυρών Wheatstone με έναν συνδυασμό τεσσάρων ενεργών μετρητών (πλήρης γέφυρα), δύο μετρητών (μισή γέφυρα), ή, λιγότερο συνήθως, ενός ενιαίου μετρητή (γέφυρα τετάρτων). Στα μισά και κυκλώματα τετάρτων, η γέφυρα ολοκληρώνεται με τους αντιστάτες ακρίβειας.

Η πλήρης γέφυρα Wheatstone είναι συνδεδεμένη με έναν σταθεροποιημένο ΣΥΝΕΧΗ ανεφοδιασμό και με την πρόσθετη ρυθμιζόμενη ηλεκτρονική τάση, μπορεί να μηδενιστεί στο αρχικό σημείο της μέτρησης. Δεδομένου ότι η πίεση εφαρμόζεται στο συνδεμένο μετρητή πίεσης, οι ανθεκτικές αλλαγές πραγματοποιούνται και θίγουν τη γέφυρα Wheatstone. Αυτό οδηγεί σε μια έξοδο σημάτων, σχετική με την αξία πίεσης. Δεδομένου ότι η αξία σημάτων είναι μικρή, (χαρακτηριστικά μερικά millivolts) η ρυθμιζόμενη ηλεκτρονική σημάτων

15

παρέχει την ενίσχυση για να αυξήσει το επίπεδο σημάτων σε 5 έως 10 βολτ, ένα κατάλληλο επίπεδο για την εφαρμογή στα εξωτερικά συστήματα συλλογής δεδομένων όπως τα όργανα καταγραφής ή τα στοιχεία Acquistion PC και τα συστήματα ανάλυσης.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

Κατά τη διάρκεια της εργαστηριακής άσκησης έγινε χρήση ή επίδειξη των παρακάτω μετρητικών οργάνων:

Μετρητικές ταινίες: Είναι στενές λωρίδες, από ύφασμα, ξύλο ή μέταλλο πάνω στις οποίες είναι χαραγμένες υποδιαιρέσεις του μέτρου ή της γιάρδας.

16

Εικόνα 7: Μηκυνσιόμετρα

Κατασκευάζονται σε διάφορα μήκη(του ενός μέτρου, των δύο μέτρων κλπ) και χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση καμπυλών, περιμέτρων και μεγάλων μηκών.

Μεταλλικοί χάρακες: Είναι όργανα για τη μέτρηση μηκών με μεγαλύτερη ακρίβεια από τις μετρητικές ταινίες. Κατασκευάζονται από απλό είτε από ανοξείδωτο χάλυβα, για μεγαλύτερη αντοχή, σε μήκη 10cm εώς 200cm. Ο κανόνας φέρει στο κάτω μέρος του υποδιαιρέσεις του μέτρου και στο πάνω υποδιαιρέσεις της ίντσας.

Παχύμετρα: Είναι όργανα με τα οποία μετράμε εξωτερικές και εσωτερικές διαστάσεις και βάθος με μεγάλη ακρίβεια. Το παχύμετρο κατασκευάζεται από ατσάλι και αποτελείται από δύο μέρη, το σταθερό και το κινητό. Το σταθερό μέρος είναι ένας κανόνας με υποδιαιρέσεις. Η μία άκρη αυτού καταλήγει σε ράμφος με γωνία 90ο. Επάνω σε αυτόν τον κανόνα γλυστρά το άλλο μέρος, το κινητό και αυτό καταλήγει επίσης σε (άλλο) ράμφος. Μετακινώντας το κινητό κομμάτι επάνω στο σταθερό κανόνα του παχυμέτρου, μεγαλώνουμε ή μικραίνουμε την απόσταση ανάμεσα στα δύο ράμφη. Αν τώρα ανάμεσα στα δύο ράμφη βάλουμε το αντικείμενο που θέλουμε, ώστε το αντικείμενο να στερεωθεί μεταξύ τους, τότε το κομμάτι του ράμφους του κινητού μέρους (δηλαδή ο βερνιέρος με τις υποδιαιρέσεις του) παίρνει μια θέση σχετικά με τον κανόνα. Αν διαβάσουμε τους αριθμούς του κανόνα και του βερνιέρου, αθροίζοντάς τους, βρίσκουμε το μήκος του κομματιού που μετρούμε.

17

Μιρκόμετρα: Είναι οργανα που χρησιμοποιούνται για μετρήσεις διαστάσεων. Τα μικρόμετρα χρησιμοποιούνται για μετρήσεις μεγαλύτερης ακρίβειας από αυτή

πού μπορούμε να έχουμε από τα παχύμετρα.Αποτελούνται από τρία μέρη. Το πρώτο είναι ο πεταλοειδής σκελετός ο οποίος καταλήγει σε ένα άκρο που ονομάζεται σταθερός επαφέας. Το άλλο άκρο διαθέτει εσωτερική κοχλίωση ενώ στο εξωτερικό μέρος υπάρχουν αριθμημένα τμήματα. Το δεύτερο μέρος του μικρομέτρου ονομάζεται κινητός επαφέας. Το τρίτο μέρος του μικρομέτρου λέγεται κάλυκας και διαθέτει και αυτός βαθμονομημένα τμήματα. Τα μικρόμετρα διακρίνονται σε μικρόμετρα μετρικού και αγγλοσαξονικού συστήματος.

Μετρητικά ρολόγια: Το μετρητικό ρολόι είναι στην πραγματικότητα όργανο μέτρησης μηκών. Έχει τη μορφή ενός κανονικού ρολογιού με δύο δείκτες: ο μικρός δείκτης μετρά τα χιλιοστά (mm) ενώ ο μεγάλος τα εκατοστά του χιλιοστού. Δηλαδή η ακρίβεια του οργάνου είναι 0,01 mm.

Η λειτουργία του βασίζεται στη διάταξη ενός εμβόλου και γραναζιών. Ελέγχει με τη βοήθεια βοηθητικής βάσης την παραλληλότητα, την επιπεδότητα και την καθετότητα καθώς επίσης και τα σφάλματα περιστροφής.

18

Διαβήτες ή κουμπάσα: Είναι όργανα που χρησιμοποιούνται για σύγκριση μηκών μεταξύ αντικειμένων, ή με το πρωτότυπο, Υπάρχουν δύο είδη, αυτοί που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση εξωτερικών επιφανειών και αυτοί που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση εσωτερικών επιφανειών.

Ελεγκτήρες: Χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των διαστάσεων ενός αντικειμένου. Κατασκευάζονται από σκληρά υλικά όπως ανοξείδωτους χάλυβες.

Στη συνέχεια έγιναν μετρήσεις δοκιμίων με το παχύμετρο και με το μικρόμετρο.

Τα αποτελέσματα των μετρήσεων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα:

19

Δοκίμιο Όργανο Διάμετρος Χιλιοστά Ίντσες17 Παχύμετρο Μεγάλη εξωτερική 20.05mm (0+12/16+4/128)”10 Μικρόμετρο Μικρή 40mm 1,5748”

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ

20

1. α) Για το βερνιέρο του σχήματος 10 (ε) να βρεθεί η ένδειξή του. β) Σε ένα παχύμετρο ιντσών, ακρίβειας 1/128”, ζητείται να τοποθετηθεί η διάσταση 4 6/32”. Να σχεδιαστεί η θέση βερνιέρου κανόνα.γ) Σε ένα παχύμετρο ακριβείας 0,1 mm , το μηδέν του βερνιέρου έχει περάσει στην 35 γραμμή και η 5 η γραμμή του βερνιέρου ευθυγραμμίζεται με μία από τις γραμμές του κανόνα. Να βρεθεί ποια είναι η ένδειξή του και να σχεδιαστεί ο κανόνας και ο βερνιέρος με τις υποδιαιρέσεις τους στο σημείο ανάγνωσης.

α)

Η ένδειξη είναι 7,07mm

β)

γ) Η ένδειξη του βερνιέρου είναι 35,5mm

2)Για το μικρόμετρου του σχήματος 11(ε) να βρεθεί η ένδειξή του. Το βήμα του κοχλία είναι 0.5 mm

21

Η ένδειξη είναι 5,57mm

3) Να σχολιασθούν τα αποτελέσματα των τραχυμετρήσεων για διάφορα μήκη αποκοπής. (δοκίμιο 8)

Τραχύτητα Rα

Υλικό 1 2Μήκος

αποκοπήςλ1=0,25mm 0.18 0.71λ2=0,80mm 0.49 0.42λ3=2,50mm 0.52

Είναι προφανές ότι όσο μεγαλώνει το μήκος αποκοπής τόσο μικραίνει η απόκλιση μεταξύ της πραγματικής τιμής και της ένδειξης του τραχυμέτρου. Οι διαφορές από μέτρηση σε μέτρηση οφείλονται στο περιορισμένο τμήμα του οποίου ελέγχουμε την τραχύτητα κάθε φορά, καθώς παρατηρήσαμε ότι η επιφάνεια του δοκιμίου είχε οξειδωθεί, αλλά και σε τυχόν σφάλματα, όπως αυτά έχουν αναλυθεί στη σελίδα 7.

4) Εξηγείστε γιατί η τραχυμέτρηση δεν δίνει πλήρη εικόνα μιας κατεργασμένης επιφάνειας.

Κατά την τραχυμέτρηση τα αποτελέσματα που εξάγονται δεν δίνουν πλήρη εικόνα μιας κατεργασμένης επιφάνειας, γιατί πραγματοποιείται σε ένα μέρος της επιφάνειας του δοκιμίου και όχι σε όλη την έκτασή του.

Η ερώτηση 5 έχει απαντηθεί στις 12-16

22