A un ingeniero de calibración con el que trabajamos le gusta contar la historia de un cliente que no podía entender por qué el mismo bloque patrón seguía midiendo de manera diferente según la hora del día. Las lecturas de la mañana estuvieron bien. A primera hora de la tarde, después de que el sol hubiera estado golpeando una pared de la tienda durante algunas horas, el mismo bloque mostró una desviación de un par de micras. No había ningún problema con el bloque, ni con el comparador, ni con el operador. La habitación en sí era el instrumento que estaba fuera de especificación.
Esta es la parte de la fabricación de precisión que es fácil pasar por alto si te concentras en la máquina herramienta o el calibre. El acero se expande aproximadamente 11,5 micrones por metro por cada grado Celsius de cambio de temperatura. El granito es mucho más estable, normalmente en el rango de 5-8 micrones por metro por grado, dependiendo de la composición, pero "más estable" no es lo mismo que "no afectado". En un componente que tiene unos cientos de milímetros de largo, un par de grados de desviación a lo largo de un día de trabajo pueden marcar la diferencia entre una pieza que pasa la inspección y otra que no, aunque en realidad nada de la pieza haya cambiado.
Por qué 20 grados se convirtieron en la temperatura de referencia predeterminada
La mayoría de los estándares internacionales para metrología dimensional, incluido ISO 1 y las condiciones de referencia integradas en las especificaciones DIN y ASME, utilizan 20 grados como temperatura de referencia estándar. No es un número arbitrario -, se acerca a las condiciones ambientales interiores típicas, lo que lo hacía práctico hace décadas, cuando el control del clima era menos común. Pero "cerca del ambiente" y "mantenido en el ambiente" son cosas muy diferentes en la práctica. Un piso de producción que oscila entre 18 grados por la mañana y 26 grados a media-tarde, lo cual es común en instalaciones sin control climático dedicado, significa que cada medición tomada ese día está referenciada a una línea de base ligeramente diferente a la que supone el estándar.
Esta es la razón por la que las salas de metrología serias no son solo espacios con aire-acondicionado -, sino que están construidas como un sistema ambiental separado del resto de la instalación, que a menudo mantiene la temperatura dentro de ±0,5 grados o más, con control de humedad en capas en la parte superior porque la humedad afecta tanto la expansión del material como el comportamiento de los equipos de medición ópticos y electrónicos.
La vibración es la otra mitad del problema.
La temperatura recibe la mayor parte de la atención, pero la vibración es igualmente capaz de arruinar una medición submicrónica. Un montacargas que pasa a cincuenta metros de distancia, una gran prensa de estampado que circula por el edificio contiguo o incluso el tráfico peatonal cerca de una máquina de medición de coordenadas pueden introducir suficiente movimiento como para aparecer como ruido en los datos. Cuanto menor sea la tolerancia que intentas mantener, más importa, razón por la cual las instalaciones que ejecutan interferometría láser o trabajos de CMM de alto nivel generalmente aíslan su piso de medición tanto estructural como mecánicamente del resto de la planta.
El aislamiento práctico generalmente implica que algunas cosas trabajen juntas: una losa de piso lo suficientemente gruesa y densa para resistir la deflexión bajo carga, zanjas de aislamiento o juntas de expansión que separan los cimientos de la sala de medición de la estructura del edificio circundante y equipos que manejan - grúas, polipastos, mesas elevadoras - diseñadas para mover componentes pesados de piedra o metal sin transmitir impactos al piso.
Cómo se ve realmente una sala de precisión correctamente construida
Si caminara por una instalación construida específicamente para el acabado de componentes metálicos y de granito de ultra-precisión, algunas características tienden a destacar en comparación con un taller mecánico estándar:
El piso en sí a menudo se vierte como una sola losa reforzada de más de un metro de espesor, utilizando concreto de alta-resistencia en lugar de una mezcla estructural estándar, específicamente para minimizar la deflexión y la resonancia bajo el peso degrandes bloques de granitoy equipos en movimiento.
Las zanjas de aislamiento - espacios de aproximadamente medio metro de ancho y hasta dos metros de profundidad - frecuentemente rodean el perímetro de la zona de temperatura-controlada, desacoplando físicamente los cimientos del piso de medición del resto del edificio para que la vibración de las áreas adyacentes no se transmita a través de la losa.
Las grúas aéreas en estas salas suelen estar especificadas para un funcionamiento silencioso, ya que incluso una grúa mecánicamente ruidosa se traduce en vibración estructural cuando se mueven bloques de piedra de varias-toneladas por la sala.
Y cada vez más, los fabricantes de precisión están construyendo entornos de sala limpia secundaria-modelados libremente según estándares de fábricas de semiconductores - no necesariamente para el control de partículas a niveles de fábricas de obleas-, sino para la combinación de estabilidad de temperatura, control de humedad y baja turbulencia del flujo de aire necesarios al ensamblar estructuras de granito con requisitos de planitud sub-micrónicas.
Por qué esto es importante incluso si nunca ves la habitación
Para un comprador que evalúa a un proveedor de bases de granito, instrumentos de medición o componentes mecanizados con precisión-, el entorno en el que se fabricaron y midieron las piezas es posiblemente tan importante como la máquina que las fabricó. Un componente puesto a tierra y verificado en una habitación con control térmico deficiente puede medir "según las especificaciones" el día de su envío y aún así derivar una vez que alcanza un entorno diferente, simplemente porque en realidad nunca se estabilizó en primer lugar - la medición simplemente se tomó durante una ventana afortunada.
Preguntar a un proveedor sobre la tolerancia de temperatura, el aislamiento de vibraciones y el control de humedad de su sala de medición no es una formalidad. A menudo es un mejor predictor de la estabilidad-de la pieza a largo plazo que la hoja de especificaciones de la propia rectificadora.