Maîtriser les Standards d'Étalonnage : Naviguer les Défis de la Mesure Précise

Les Standards Sont Soit Simples et Evidents — Soit Ils Ne l'Sont Pas

L'étalonnage des instruments est un aspect vital du contrôle qualité, touchant tout, des paramètres géométriques sur les spécifications de dessin aux méthodes utilisées pour mesurer et inspecter les pièces métalliques de précision.

Pourtant, il y a des défis (osons dire, des maux de tête ?) impliqués dans les standards d'étalonnage pour divers outils de mesure et d'inspection. Bien qu'en théorie, l'étalonnage soit absolu, il y a de nombreuses raisons pour lesquelles il n'est pas exactement absolu.

Même les hypothèses partagées sur les standards d'étalonnage ne sont pas sans défis. Par exemple, bien qu'il existe des intervalles temporels acceptés, techniquement un appareil pourrait être hors étalonnage quelques minutes après avoir été étalonné.

De plus, la traçabilité des documents utilisés pour l'étalonnage est normalement remontée à un standard établi par le National Institute of Standards and Technology (NIST). Cependant, il y a des circonstances où il n'y a simplement pas de standards NIST pour l'étalonnage.

Différences de Terminologie

L'équipement de mesure est presque toujours étalonné, mais il y a certainement des aspects fonctionnels de l'équipement de fabrication qui doivent être dans les spécifications et donc aussi doivent être étalonnés. Cependant, même le terme étalonnage est sujet à interprétation :

• Quand quelqu'un dit qu'il fait un étalonnage, effectue-t-il réellement une action pour ramener un appareil dans les spécifications ?
• Ou par « étalonner », veut-il dire simplement qu'il vérifie les appareils pour voir s'ils fonctionnent encore dans la tolérance spécifiée selon les standards d'étalonnage ?

Par exemple, quand nous étalonnons nos fours ici chez Metal Cutting, nous vérifions qu'ils lisent les températures correctement. Si un four ne fonctionne pas correctement, il est considéré comme hors étalonnage, et nous le réparerons puis effectuerons à nouveau la procédure d'étalonnage de température.

Alors que les fours ne peuvent pas être envoyés pour être étalonnés, d'autres outils spécialisés que nous utilisons sont régulièrement envoyés pour étalonnage, dans le but de les ramener dans les spécifications. Cela peut impliquer qu'un fournisseur d'équipement de mesure nettoie un appareil ou le programme pour mesurer d'une certaine manière. Pour cette catégorie d'équipement, l'étalonnage est plus proche de la reconstruction que de l'ajustement.

Absence de Standards d'Étalonnage Traçables

Pour certaines choses, il est simple d'imaginer les objets ou concepts qui servent de base aux standards d'étalonnage établis. Par exemple, il est facile d'obtenir des standards d'étalonnage traçables NIST pour des pièces de 1,0" (25,4 mm) de long ou de 0,04" (1 mm) de diamètre.

Cependant, il peut être difficile d'obtenir un standard traçable pour une pièce très longue ou un diamètre très grand ou très petit.

Par exemple, un standard de 2 mètres de long ou de 10 microns de diamètre est simplement trop difficile à manipuler, pour des raisons opposées. Et qu'en est-il de l'étalonnage pour la résistance électrique, comme la résistance ohmique de l'eau déionisée ?

Il existe des techniques et méthodes pour étalonner tout cela. Cependant, elles ne sont pas aussi simples que l'étalonnage pour des longueurs et diamètres faciles à manipuler.

Dans le travail que nous faisons avec les métaux spéciaux ici chez Metal Cutting Corporation, on nous demande souvent de s'assurer qu'il n'y a pas de fissures ou de vides dans le métal que nous sommes soit envoyés à traiter, soit que nous achetons et fournissons nous-mêmes pour le compte de nos clients. Le contrôle par courants de Foucault (CCF) est une méthode familière et intéressante que nous utilisons qui implique des techniques subtiles pour inspecter les pièces métalliques à la recherche de défauts de surface tels que les fissures.

Cependant, une vérité sur le CCF est qu'il n'y a pas de standard traçable NIST à utiliser pour l'étalonnage. Par conséquent, pour la détection de défauts, les standards de référence sont fabriqués en créant des défauts artificiels, tels que des encoches EDM. Ces standards de référence sont utilisés pour régler les paramètres CCF tels que la fréquence, l'amplitude et la sensibilité.

Tolérances et Autres Dépendances

Tous les fabricants veulent que l'étalonnage soit une référence indépendante d'un standard immuable. Cependant, tout étalonnage implique une certaine dépendance entre le standard NIST qui existe dans un coffre-fort et tout ce qui est mesuré par la suite dans la chaîne d'approvisionnement.

Donc, que ce soit un laboratoire A2LA s'appuyant sur leur référence remontant à l'objet dans le coffre-fort ou un fabricant s'appuyant sur des objets référencés par rapport à l'objet du laboratoire indépendant, il y a toujours une série de contingences dans l'exécution de tout système d'étalonnage, ainsi que des tolérances dans le système.

Par exemple, l'impact des tolérances empilées doit être considéré. Si vous envoyez un équipement pour étalonnage, vous devez vous rappeler de tenir compte de :

• La tolérance de l'appareil en cours d'étalonnage
• PLUS la tolérance de la goupille utilisée pour étalonner l'appareil
• PLUS la tolérance du laboratoire qui effectue la tâche

Problèmes de Point Décimal

Un autre problème qui survient fréquemment avec les standards d'étalonnage est : combien de décimales (combien de zéros) l'étalonnage devrait-il avoir ? Ici chez Metal Cutting, nous utilisons une goupille de classe XXX avec une tolérance de 0,000020" (0,000508 mm) pour étalonner quelque chose avec une tolérance beaucoup plus large, comme un micromètre manuel qui va jusqu'à 0,00005" (0,00127 mm).

Un autre problème dimensionnel intéressant est que si un laboratoire A2LA mesure un objet avec une nominale de 1,000000" à 1,000003" en utilisant leur équipement traçable NIST, alors 1,000003" devient la nouvelle normale. C'est-à-dire qu'il devient la nouvelle taille pour étalonner l'équipement de mesure qui lit jusqu'à six décimales.

Corroboration entre Appareils, Méthode d'Étalonnage et Tolérances

De plus, deux personnes différentes pourraient mesurer une pièce, chacune utilisant un appareil étalonné en parfait état de fonctionnement et dans les limites de la tolérance spécifiée, et pourtant il peut y avoir une différence dans leurs mesures. Peut-être que l'un utilise un appareil étalonné au bout supérieur de la plage de tolérance, tandis que l'autre utilise un appareil étalonné au bout inférieur.

Surtout avec des pièces de précision ayant des mesures très petites, la question de savoir si une mesure étalonnée est une mesure cohérente est un autre problème potentiel. Cela nécessite de corroborer que les utilisateurs ne mesurent pas seulement avec les mêmes appareils, mais aussi que les appareils sont étalonnés selon la même méthode et selon la même tolérance.

Trois Distinctions dans les Standards d'Étalonnage

En fin de compte, on pourrait dire qu'il y a vraiment trois distinctions dans les standards d'étalonnage :

• Les standards évidents, tels que les goupilles étalonnées traçables NIST pour l'inspection passe/échec de longueurs ou diamètres
• Les moins évidents, tels que ceux pour la température et d'autres caractéristiques pour lesquelles il n'y a pas d'objets définissant les standards
• Ceux pour lesquels il n'y a simplement pas de standards d'étalonnage du tout, comme le CCF

Ici chez Metal Cutting, où chaque jour nous produisons des milliers de petites pièces métalliques, ces considérations sont vitales pour maintenir nos standards de contrôle qualité afin que nous puissions livrer des pièces de précision de haute qualité répondant aux spécifications des clients.