Calibração de relógio comparador: procedimento, normas e com que frequência calibrar

O que a calibração de um relógio comparador verifica

A calibração compara as leituras do relógio comparador com deslocamentos conhecidos de uma referência rastreável. Ela registra o erro em cada ponto de ensaio, junto com a incerteza da verificação. Comparar esses erros com um erro máximo admissível (EMA) e registrar aprovado ou reprovado é uma verificação, e a maioria dos certificados traz as duas coisas.

A diretriz alemã de calibração de relógios comparadores, DKD-R 4-3 Blatt 11.1, publicada pelo PTB, lista cinco características a determinar. A tabela as resume.

• Calibração vs verificação

As normas: ISO 463, ISO 9493 e ASME B89.1.10M

A ISO 463:2006 define as características de projeto e metrológicas dos relógios comparadores mecânicos, os instrumentos de haste que nos Estados Unidos se chamam dial indicators. Um mecanismo amplia o movimento da haste, e um ponteiro o mostra em uma escala circular. A norma dá valores de EMA e limites para várias características metrológicas, tem uma seção sobre as forças de medição e trata a calibração em um anexo informativo. Ela tem duas erratas técnicas, de 2007 e 2009, e a ISO a confirmou pela última vez em 2020.

Há uma revisão em andamento. A ISO/DIS 463, um projeto com título para indicadores em geral, vai substituir tanto a ISO 463:2006 quanto a ISO 13102:2012, a norma dos relógios comparadores eletrônicos com indicação digital. A votação do projeto terminou em março de 2026. Enquanto a nova edição não for publicada, a ISO 463:2006 e a ISO 13102:2012 são as normas vigentes.

A ISO 9493:2010 trata dos relógios apalpadores, do tipo alavanca, nos quais um apalpador que gira em torno de um pivô move o ponteiro. Ela nomeia três tipos comuns pela posição do mostrador: S (standard), H (horizontal) e V (vertical). O relógio precisa medir com o apalpador deslocado para qualquer um dos lados da posição de repouso. A ISO a confirmou pela última vez em 2021.

A ASME B89.1.10M-2001, reafirmada em 2021, é a norma americana para relógios comparadores que medem uma dimensão linear ou uma variação em relação a uma dimensão de referência.

Equipamentos e condições

Há duas formas de aplicar deslocamentos conhecidos. Um calibrador de relógios comparadores desloca a haste por distâncias definidas com um cabeçote micrométrico ou um sistema de medição de comprimento. Blocos-padrão de aço aderidos em escada sobre um plano de vidro ou um desempeno dão degraus fixos. O procedimento de calibração DI-010 do CEM, o instituto nacional de metrologia da Espanha, descreve as duas.

• Um calibrador cujo curso cubra o do relógio. O CEM recomenda que a incerteza do calibrador não passe de metade da divisão de escala do relógio.
• Ou blocos-padrão de aço usados um de cada vez, e não empilhados. Para uma divisão de escala de 0,001 mm ou maior, o CEM aceita as classes 0, 1, 2 ou K.
• Um suporte rígido que mantenha o relógio perpendicular à referência.
• Uma sala estável. A diretriz DKD pede no mínimo 20 °C ± 1 K. O CEM aceita (20 ± 3) °C para uma divisão de escala de 0,001 mm ou maior, depois que o equipamento passou 24 horas na sala.
• Luvas, para que o manuseio não aqueça os blocos nem o suporte. O CEM espera pelo menos 15 minutos depois da montagem antes de começar.

• Calibração de blocos-padrão

Pontos de ensaio em todo o curso, nos dois sentidos

Comece no zero e leia o relógio em pontos distribuídos por todo o curso com a haste entrando. Depois volte pelos mesmos pontos com a haste saindo, sem zerar de novo. Chegue a cada ponto vindo de um único sentido, para que o ponteiro coincida com o traço sem voltar. O erro em cada ponto é a leitura menos o deslocamento de referência.

Escolha pontos que deixem o ponteiro em posições diferentes do mostrador. Um erro que se repete a cada volta do ponteiro só aparece se os pontos de ensaio caírem em ângulos diferentes. As duas diretrizes nacionais definem os mínimos da tabela.

Histerese, repetibilidade e erro em um trecho curto

A histerese é a diferença entre as leituras no mesmo ponto com a haste entrando e saindo. Um relógio que lê valores crescentes e decrescentes leva a sua histerese para o resultado.

A repetibilidade é a dispersão de leituras repetidas em um ponto nas mesmas condições, afastando a haste e trazendo-a de volta ao ponto. A diretriz DKD pede pelo menos cinco leituras. Para relógios com divisão de escala de 0,001 mm ou maior, o CEM faz pelo menos seis leituras em cada extremo do curso e combina os dois desvios-padrão em um único valor com pelo menos dez graus de liberdade.

O erro em um trecho curto detecta uma falha local que passos largos não veriam. A diretriz DKD o acrescenta quando os passos passam de dez divisões de escala. Ele importa sobretudo na medição por comparação, em que o relógio é zerado sobre um padrão e só lê pequenas diferenças em uma parte curta do curso.

Força de medição e estado mecânico

Examine o relógio antes de calibrá-lo. A haste deve se mover suavemente em todo o curso, com força de medição constante, o ponteiro não deve travar e o mostrador deve ser fácil de ler. O procedimento do CEM não segue adiante enquanto uma falha encontrada aqui não for reparada. A diretriz DKD acrescenta que a repetibilidade precisa ser claramente menor que os limites de erro do relógio para que a calibração valha a pena.

A ISO 463 e a ISO 9493 têm cada uma uma seção sobre as forças de medição (a seção 5.3 nas duas). Quando a força importar para as suas peças, verifique-a com um dinamômetro contra o requisito da norma ou da especificação do fabricante.

Relógios apalpadores

Um relógio apalpador lê o movimento de um apalpador que gira em torno de um pivô. A ISO 9493 diz que ele indica o deslocamento perpendicular ao apalpador, e que uma leitura feita em qualquer outro ângulo precisa de correção, com notas de uso no seu anexo D. Na prática, posicione o apalpador o mais paralelo possível à superfície. Em ângulo, o relógio lê mais do que o movimento real.

Calibre um relógio apalpador nos dois sentidos de medição, já que ele precisa medir com o apalpador deslocado para qualquer um dos lados. A diretriz DKD para relógios apalpadores, DKD-R 4-3 Blatt 11.3, faz as leituras em passos de cinco divisões de escala em cada sentido, com a referência se movendo perpendicularmente ao apalpador. Quando os erros em dois pontos seguidos diferem em mais de meia divisão, ela acrescenta ali uma verificação em um trecho curto, em dez passos de uma divisão.

Registre a posição do relógio e a do apalpador durante a calibração. A diretriz DKD pede as duas, porque os erros podem mudar com a posição.

Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Registre as leituras em cada ponto antes de limpar, ajustar ou reparar qualquer coisa. São as leituras antes do ajuste, e mostram como o relógio media enquanto estava em uso. Anote onde o zero foi definido, porque a diretriz DKD pede a posição do zero no registro. Depois de um reparo ou de uma limpeza do mecanismo, repita a calibração e registre as leituras após o ajuste.

Quando um erro antes do ajuste está fora do limite, o requisito 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que você determine se resultados anteriores foram afetados adversamente e que aja quando necessário. Veja o tamanho e o sentido do erro na parte do curso em que o relógio foi usado. Um relógio zerado sobre um padrão e usado para pequenas diferenças só é afetado pelo erro nesse trecho.

• Leituras antes do ajuste e após o ajuste
• O que fazer quando um instrumento é reprovado na calibração
• Planilha de leituras antes do ajuste e após o ajuste

Com que frequência calibrar um relógio comparador

Nenhuma norma define um único intervalo. A ISO 9001 pede calibração ou verificação em intervalos especificados, ou antes do uso. O ILAC-G24 e a OIML D 10 (edição de 2022) listam os fatores a ponderar, como o desgaste, quanto e com que intensidade o equipamento é usado, o seu ambiente e o histórico de calibração.

O procedimento DI-010 do CEM dá valores orientativos para relógios em uso normal em uma sala de metrologia: de 6 a 24 meses para uma divisão de escala de 0,001 mm ou maior, e de 6 a 12 meses para as mais finas. Para uso intenso ou um ambiente mais agressivo, como o chão de fábrica, ele recomenda um intervalo mais curto, mesmo abaixo dessas faixas. A decisão é sempre do usuário.

Entre calibrações, verifique o relógio contra um bloco-padrão ou um padrão na medida que você usa, e verifique de novo depois de uma queda. A seção 6.4.10 da ISO/IEC 17025:2017 chama isso de verificações intermediárias e espera um procedimento para elas quando são necessárias para manter a confiança no equipamento.

• Como definir intervalos de calibração
• Calculadora de intervalo de calibração
• Calculadora de intervalo pela taxa de deriva

TUR e resolução

A razão de incerteza de teste (TUR) compara o limite verificado com a incerteza expandida da verificação. Para um limite simétrico de ±T e uma incerteza expandida U com cobertura de aproximadamente 95 por cento, TUR = T / U. A ANSI/NCSL Z540.3 aceita um TUR de pelo menos 4:1 quando não é viável estimar a probabilidade de falsa aceitação. Pergunte ao seu laboratório qual regra de decisão as declarações de aprovado ou reprovado dele seguem.

A resolução acrescenta incerteza, porque a leitura é arredondada para o último incremento. O GUM (JCGM 100:2008, F.2.2.1) dá como incerteza-padrão o incremento dividido por √12, cerca de 0,29 vez o incremento. Para um relógio digital com resolução de 0,001 mm, isso dá cerca de 0,29 µm. Em um mostrador, a incerteza de leitura depende de como a leitura é feita. O CEM lê no traço mais próximo e por isso usa a divisão de escala dividida por √12, e a diretriz DKD inclui a incerteza de leitura no seu balanço.

• Calculadora de TUR e TAR
• Calculadora de incerteza devida à resolução
• Como montar um balanço de incerteza de medição

O que o certificado e o registro devem mostrar

Seja o trabalho feito internamente ou por um laboratório, o registro de cada calibração deve permitir que outra pessoa o confira depois.

• A identificação, o tipo, o curso e a divisão de escala ou o incremento digital do relógio.
• O calibrador ou os blocos-padrão usados, com os números dos certificados e as datas de vencimento.
• A posição do relógio durante a calibração e onde o zero foi definido. Em um relógio apalpador, também a posição do apalpador.
• Os erros em cada ponto com a haste entrando e saindo, a histerese e a repetibilidade, antes do ajuste e após o ajuste.
• A temperatura, a incerteza da calibração e a regra de decisão por trás de qualquer declaração de aprovado ou reprovado.
• A data, a pessoa ou o laboratório e a data da próxima calibração.

• Requisitos do certificado de calibração
• Modelo de certificado de calibração

Como o Axiospec ajuda com relógios comparadores

O Axiospec é um software de gestão de calibração. Ele não calibra o relógio. Em uma calibração interna, uma leitura final fora da sua tolerância define o resultado como Reprovado, e registrar um Aprovado mesmo assim exige um motivo por escrito. A tolerância, a regra de decisão e o intervalo ficam com você ou com o seu laboratório. O Axiospec guarda o registro de cada calibração junto com o relógio.

Quando você registra uma calibração, cada ponto de ensaio tem a sua própria linha com o valor nominal, as leituras antes do ajuste e após o ajuste e a tolerância. Um ponto pode ser marcado como Ascendente ou Descendente, então a ida e a volta ficam no mesmo registro. Cada leitura mostra se está dentro da tolerância ou quanto está fora. O calibrador ou o jogo de blocos-padrão é escolhido no cadastro como padrão de referência, com o próprio certificado e a data de vencimento na ficha dele.

Uma calibração registrada como Reprovado coloca o relógio em quarentena, e o registro reprovado pede o impacto do resultado fora da tolerância. O plano gratuito cobre até 50 instrumentos ativos. Um espaço de trabalho novo começa com um teste de 45 dias do Professional, com espaço para 1.500 instrumentos ativos e sem cartão de crédito. Nós carregamos os seus registros existentes sem custo, em qualquer plano.

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