Medições
Introdução
Por que se deve medir durante a produção?

O controle de qualidade tornou-se uma palavra famosa nos os últimos anos. A produção de acordo com a ISO 9001 no campo de soldagem, segue as orientações da EN 729ff. Para produzir com boa qualidade e consistência é necessário verificar os parâmetros durante a produção. Primeiro, para verificar os valores têm de ser realizadas medições.

Medição é o processo experimental, através da qual um valor específico é obtido.

Mais simples:

A MEDIDA É PARA COMPARAR!

O supervisor de solda muitas vezes é responsável pelo controle de qualidade. Em todos os padrões que sejam confrontados com itens especiais e palavras-chave utilizadas no campo das técnicas de medição. Algumas das seguintes definições podem ser encontradas na ISO 10012 e EN 45001

Definições

medição

O conjunto de operações que tem um objetivo de determinar o valor e uma grandeza.

mensurado

A quantidade submetida à medição. (por exemplo: tensão U, a força F).

valor medido

Resultado de uma medição (por exemplo, 3 V, 500 N)

resultado de medição

Coleção de um ou mais valores medidos.

princípio de medição

Princípio de medida físico que está pretendendo medir ou mensurar, diferente em vez do de-desejado mensurado. Ao converter os valores medidos desejados é encontrado o mensurado, através da medição, é necessário determinar o valor real (comprimento, diâmetro, …) se estiver dentro dos limites definidos (de dimensão). O resultado da aferição é “bom” ou “ruim” (aprovação ou rejeição).

teste

Através de testes é determinado se a amostra atende aos requisitos especificados, especialmente se as tolerâncias ou limites de erro são atendidas. O resultado do teste é “bom” ou “ruim” (aprovação ou rejeição).

calibragem

O conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados pelo sistema de instrumento de medida, de medição, valores representados por uma medida materializada, de um material de referência e os valores correspondentes de uma quantidade obtida através de um padrão de referência (por exemplo: calibração de termopar = comparação do valor apresentado em voltagem e valor da temperatura real).

ajuste

A operação destina-se a levar o instrumento de medição para um estado de desempenho e liberdade a partir de vias adequadas para seu uso. Durante a realização do ajuste o instrumento é modificado.

Métodos para medição e visualização de valores

O método descreve uma forma especial de tomar as medidas independentes do princípio.

exemplo:

a) Em um sistema de medição analógico o valor a ser medido produz uma medida binária no sistema. O valor binário é dependente do valor a ser medido. O valor está sendo exibido em uma escala (metros ou gráfico de linha).

b) Num sistema de medição digital o valor analógico a ser medido é transformado em pequenas unidades. O valor mostrado é calculado, por exemplo, através da contagem das unidades. A soma de todas as partes seria igual ao valor medido e estará sendo exibido em um visor numérico (DMM)

Diretrizes para medições

>medidas corretas precisam de cuidados<

A seguir, o que deve ser mantido em mente:

a) verificar a precisão da medição

Ao medir valores físicos deve-se primeiro verificar a precisão completo do equipamento, e isso é necessário para a resolução de problemas

b) registo da leitura e / ou dos valores

Verificar se existem normas ou instruções que definem uma apresentação especial da medida relatada. Talvez seja suficiente para ler os valores e anotá-los em um protocolo, eles devem ser registrados, por exemplo, utilizando um plotter.

c) Influências sobre o valor medido (erros) por fatores ambientais

Você tem que levar em conta as influências ambientais em sensores, cabos de instrumentos e instrumentos? O valor desses erros é insignificantes ou há uma necessidade de reduzir os fatores que influenciam?

d) Documentação de equipamentos de medição e definição

Na EN 288 (EPS) é prescrito que os valores medidos devem ser documentados em papel. É desejável fazer uma documentação sobre o equipamento para fazer as medições. Por exemplo: após ter terminado as medidas e você descobrir que um dos cinco aparelhos para medição da temperatura tem um desvio na indicação de 5%. Que solda foi medido com este dispositivo?

Erro

O erro é o resultado de uma medição menos o valor verdadeiro mensurado.

Em todas as medidas, haverá erros. A medida só é útil se o erro da medida é dado abaixo dos limites dos valores

Cálculo do erro

Existem maneiras diferentes para declarar o erro de medição.

Exemplo: Uma corrente com uma faixa de 0. 100A é medida em um laboratório de calibração pelo supervisor de soldagem.

A ordem é calibrar o dispositivo. A magnitude da corrente de referência, em que o instrumento está sendo calibrado no laboratório é I = 80A.

O último valor indica a classe de instrumentos, se a insuficiência absoluta ocorre no final da escala

Erro de instrumento (precisão, “classe”)

Os erros causados ​​na produção do instrumento e os desvios nas características dos materiais causam este tipo de erro. O erro máximo do instrumento é indicado pela classe de precisão, que é dado pelo fabricante do dispositivo. O valor dado é o erro máximo [%] em relação a escala de maior valor. É para ser distinguido entre:

instrumentos de precisão:  classe 0,1 0,2 0,5

Na loja de instrumentos:  classe 1,0 1,5 2,5 5,0

por exemplo: Classe 1,0 meios ± 1,0% de erro (da escala de valor máximo.) Um instrumento com máx. escala 6A (classe 1,0) irá medir com precisão o seguinte:

corrente a ser medida do possível erro relativo

6A ± 0,06 A 1%  

0,6 A ± 0,06 A 10%

Por exemplo: a tensão no intervalo de 100. 200 V é para ser medida. A DMM com 4 ½ dígitos é usado.

A classe de precisão é de ± 0,5% do máx. valor da escala de dois dígitos.

Especificada faixa de medição 0,01 … 199,99 V

0,5% de 200 V = 1 V

+ 2 dígitos x 0,01 V = 0,02 V

max. erro admissível ± = 1,02 V

Erros por quantidades que influenciam

def: grandeza de influência

É a quantidade que não é o objeto da medição, mas que influencia o valor mensurado ou a indicação do aparelho de medição. (por exemplo: temperatura ambiente, a frequência de uma alternância e tensão medida)

– Influência da temperatura

– Campos de interferência

campo elétrico

campo magnético

Influência da temperatura

A influência da temperatura é causada por uma alteração da temperatura ambiente, por ± 10 K, com base na temperatura normal de 20°C (VDE 0410). Nos compartimentos de instrumentos devem ser calibrados e os seguintes dados ambientais tem de ser mantida constante:

temperatura (23 ° C ± 1 K)

umidade rel. (50% ± 10%)

Apresentação dos resultados quando se mede o mesmo peso sob diferentes condições (temperatura)

medição de peso em sala com temperatura constante


Os campos elétricos

Influência sobre as medições por fortes campos elétricos, por exemplo, perto de linhas de alta tensão. Este fator normalmente irá ser encontrado em operações de soldagem.

Os campos magnéticos

Em correntes de soldagem de resistência até 500.000 A pode ocorrer (solda de projeção). A forma da corrente é uma fase controlada. Na soldagem a arco, podemos encontrar correntes ligado de até 700 A com corrente-constantes até 200 A / ms (em uma frequência de comutação de 20 kHz – 50 kHz). Estas correntes podem produzir falhas nas medidas pela indução de tensões nos terminais do instrumento.

solução:

Os cabos têm de ser torcidos e devido a blindagem do cabo não é possível.

EWE_3_4.19 – Medição, controle e registro na soldagem II

Medição de parâmetros de soldagem

Tarefas

A tarefa de medição tem de ter um controle de qualidade para verificar, controlar a documentação de potência e funcionalidade de abastecimento dos valores do aparelho e do processo.

Tipo de medição

Em geral, três tipos diferentes de tempo baseados em sinais existem para ser distinguidas:

sinais repetidos periodicamente

Este tipo pode ser exibido em um osciloscópio ou gravador de linha ou em um instrumento como um DMM. Os valores apresentados são apresentados em diferentes apresentações!

exemplo: linha de tensão de rede elétrica

rede                                                               

230 V

osciloscópio / gravador transitória

 230 V

0,5 s 1,0 s 1,5 s

linha de gravador

 Vo lt t Vo Vol t DMM    

sinais transitórios

Sinais transitórios são baseados nos sinais que aparecem em um curto espaço de tempo.

Exemplos: curto-circuito durante a ignição, valores do processo em solda por resistência

sinais estocásticos

Sinais estocásticos não são periódicos, rápido tempo de mudança baseados em sinais, aparecem acidentalmente.

Exemplo: corrente de soldagem no MAG entre arco curto e longo prazo

Medição de correntes elevadas (AC e DC)

Correntes maiores que aproximadamente 50 A geralmente não podem ser medidas diretamente.

Desvio no instrumento

Se a corrente de soldagem passa por um resistor, então uma queda de tensão pode ser determinada entre os contatores do resistor. Esta queda de tensão é medida com um instrumento adequado. Um resistor com um valor insignificante de resistência (mµ) não influencia no processo de soldagem. Usando uma resistência constante e determinada, a corrente pode ser calculada seguindo a lei de Ohm:

I = U/R

Os desvios nos instrumentos para medições de corrente estão disponíveis a partir de 1A até 15000A. No geral são 35 intervalos diferentes.

Sensor de passagem

Sensores de passagem muitas vezes estão sendo usados em alicates amperímetro. Estes dispositivos permitem fácil medição de correntes em uma ampla gama de corrente de soldagem. Começando em processos TIG na faixa inferior de 10 até 40 A até algumas vezes pode ser usado em aplicações como na soldagem por arco submerso com elétrodo de arame usando uma corrente de aproximadamente 2000A. O mesmo dispositivo pode ser usado.

A precisão é consideravelmente independentemente do tipo de corrente a ser medida. Portanto, o dispositivo pode ser usado para AC, DC e correntes pulsadas.

Tensão de soldagem

Quando se mede a tensão de soldagem de forma correta posição do contato do instrumento é muito importante. Se a tensão é medida diretamente na saída da fonte de energia, o valor exibido (e medido) pode ser 2 até 5 V superior ao valor medido entre a tocha e a peça de trabalho.

O valor de “perdas de tensão” é principalmente dependente do comprimento e da seção dos cabos de soldagem, como também o valor da corrente de soldagem.

Além disso, é preciso prestar atenção para o fato de que em sinais aleatórios, ou sinais que aparecem nas correntes pulsadas, o valor exibido pode ser consideravelmente diferente do valor verdadeiro.

Velocidade de alimentação do arame

Para alimentação do arame os motores DC são mais usados. A tensão de armadura pode ser usada como uma medida proporcional à velocidade (rpm). Desvantagem: se há um deslizamento entre a alimentação dos rolos de arame e o arame devido a impurezas ou falta de pressão, o valor que está sendo medido será muito alto.

Este problema não ocorre se um sensor separador de impulso está sendo usado. Uma unidade adicional (contador calibrado) está convertendo os impulsos para exibir o valor da velocidade em m/min.

Taxa de fluxo do gás de proteção

Se uma gravação dos valores não é necessária, então redutores de pressão equipados com manómetros dimensionados em l/min são utilizados. Atenção para o fato de que, por exemplo, um vazamento entre os redutores de pressão e tocha pode causar valores com defeito. Um pouco mais de informação é dado pelo uso de medidores de vazão de gás inertes especiais que são posicionados na tocha para testar a taxa de fluxo (soltar os rolos de alimentação de arame – > não alimente com arame durante o teste!).

Melhores informações e precisas são obtidas quando usados medidores de fluxo mecânicos calibrados ou elétricos. Existem vários tipos no mercado, trabalhando com princípios físicos diferentes. Observe que geralmente a calibração do instrumento só é válida para um determinado gás, temperatura e pressão.

Temperatura

A composição química do material a ser soldado e os elétrodos, bem como as mudanças de temperatura ao longo do tempo, determinam as características mecânicas da solda. Portanto, a medição de temperatura é um dos mais importantes trabalhos na soldagem.

DIN 32524 “medição do pré-aquecimento, temperatura de interpasse – e manutenção do pré-aquecimento na temperatura de soldagem”. Defina os itens, locais e os instrumentos a serem utilizados.

Importantes temperaturas e seus pontos de medição

temperatura de pré-aquecimento

A temperatura de pré-aquecimento é a temperatura da peça de trabalho antes de soldar o primeiro cordão. A medição deve ser tomada ao lado do chanfro da soldagem.

temperatura de interpasse

A temperatura de interpasse é a temperatura da peça de trabalho antes de soldar o segundo cordão (e os seguintes).

Manutenção da temperatura de pré-aquecimento

A manutenção da temperatura de pré-aquecimento é a temperatura da peça de trabalho além da solda efetiva até que a solda seja concluída.

Tempo de arrefecimento t 5/8

As condições de soldagem, como processo, parâmetros, temperatura e geometria do chanfro, influenciam diretamente no resfriamento do material após a soldagem. Um valor significativo é a t (8 / 5), que indica o intervalo em que a temperatura do cordão e da queda da zona afetada pelo calor de 800 para 500 ° C.

A medição da temperatura

Geralmente é feito no lado da peça de trabalho para o soldador. A distância entre os pontos de medição para a ranhura deve ser selecionada como segue:

t = 50 mm A = 4 * t (máx. = 300 mm)

A medição de pré-aquecimento e temperatura de interpasse

Deve ser realizada junto ao cordão para ser soldado imediatamente antes do arco. O valor medido não pode ser forjado pelo calor da soldagem (arco). Ao soldar aço deve ser mantido uma distância de 50 até 200 mm entre o arco e o ponto de medição.

Dispositivos para medições de temperatura

Cor polimerizadorá

Lápis de fusão pertencem ao grupo dos indicadores.

Pelo uso de lápis de fusão é fácil de determinar se o objeto de teste tem alcançado ou passado a uma determinada temperatura. Muito fácil de usar, são indicadores do tipo caneta, assim chamados lápis-giz de cera, que produzem uma marcação sobre o material se a temperatura for correspondente ao valor da caneta. Esses indicadores apresentam um intervalo de temperatura de 38 até 1760 ° C.

Termômetros magnéticos

É um termômetro que possui o funcionamento rápido da rosca bi metálica, conectado a uma agulha que altera a sua geometria quando a temperatura muda. O valor da temperatura pode ser lido na escala analógica. Termômetros desse tipo apresentam um intervalo de temperatura de 0 até 200 °C ou 0 até

 500 ° C.

Termopar 

Quando entra em contato com dois fios de materiais diferentes, este conjunto de aquecimento irá produzir um DC entre os fios. Este chamado “termopar” está ligado a um medidor de tensão calibrado. Este medidor de tensão muitas vezes é chamado de “segundo-termômetro”. Quando usados os sensores de temperatura pré-montados é possível observar que esses sensores de superfície tem uma reação rápida (t < 3 segundos) e um intervalo de temperatura que chega até 500 ° C (min.) e são os que devem ser usados.

Medições infravermelhas Optoeletrônicas

Sistemas infravermelhos são capazes de captar a energia do calor do objeto de teste sem haver contato entre eles. A energia é convertida em um sinal que pode ser exibido como valor de temperatura. A resposta é muito rápida e ocorre dentro de alguns milissegundos. Não se adiciona nem retira nenhum calor do objeto durante o teste de medição. A superfície da medição não é danificada.

Registro e análise de parâmetros do processo

Tanto o processo de soldagem por resistência quanto a arco, exigem sistemas para realizar as medições dos parâmetros de processo que estão mudando rapidamente. Apenas se a obtenção desses dados for feita em uma base de tempo suficiente, é que as análises dos valores registrados farão sentido.

Gravador de linha

Se for solicitada uma documentação das medições de soldagem a arco, ela pode ser feita pelo uso de um gravador de linha.

Há uma alta qualidade nos gravadores disponíveis que permitem a conexão direta do termopar. A velocidade do papel é selecionável de alguns cm/h até 2 m/min. A resposta é de 300 ms, isto significa que em uma escala de 0 até 100V (0 a 100%) a caneta atinge 99% do valor máximo da escala (99V) após passar 300 ms.

Portanto, apenas valores médios podem ser registrados com gravadores de linha. Para processos de soldagem a arco, na maioria dos casos isso pode ser suficiente, porém na soldagem a resistência estes dispositivos geralmente não são aplicáveis.

medições auxiliadas por computador           

Mais capacidades para análise de dados são fornecidas pelo uso de placas plug-in especiais em PCs e softwares apropriados. Hoje a compra de hardware com boa relação-custo/desempenho não é mais um problema.

No entanto, programas adequados para análise de parâmetros na área de soldagem especial e gravação são ainda difíceis de encontrar.

Para a realização de uma documentação correta de um trabalho de solda, o software deve oferecer os seguintes recursos:

a) Entrada de dados gerais. Estes dados contêm informações comuns, tais como data, cliente, nº de desenhos,

máquina, soldador… Por isso os dados característicos podem estar relacionados ao trabalho.

b) A descrição do trabalho de soldagem deve conter todos os dados necessários para a sua execução. Exemplos: informações sobre o processo, matéria-prima, material de enchimento e etc.

c) Depois de terminar o trabalho de soldagem, todos os parâmetros são exibidos em um gráfico de acordo com o tempo. A possibilidade de ler os parâmetros em cada momento desejado (tempo) deve ser fornecido.

d) Se está prevista a apresentação da análise dos dados em um relatório, o formato onde esses dados serão armazenados deve ser lido por programas comuns, como planilhas ou programas de texto.

Relatório de teste

Todas as medições devem ser reproduzidas. Antes de realizar as medições importantes, um relatório de ensaio deve ser preparado. Sua tarefa é apresentar as medidas e os resultados calculados de forma clara e organizada. Isso serve para garantir a capacidade de reprodução da medição do circuito, a aferição de todos os instrumentos e sensores utilizados deve ser definida. Além disso, os fatores de ambientes (temperatura, umidade), o arranjo geométrico dos instrumentos e sensores, bem como a classe de precisão são para serem retirados no registro.

A – Soldas não críticas

Apresentam menores exigências quanto à qualidade e a baixa taxa de repetição.

 O ajuste é feito definindo os elementos da máquina.

A avaliação subjetiva é feita pelo soldador (olhos e ouvidos), e nenhuma medida é tomada.

Aplicação: caixas simples, sem exigências sobre a força.

B – Soldas repetidas; não-críticas

O ajuste deve ser feito seguindo as agendas ou os dados armazenados. A verificação dos parâmetros é feita por instrumentos instalados na máquina ou instrumentos de manuais simples. É necessária uma precisão de ± 5 até 10%. Uma medição relativa é suficiente, por exemplo, “I = 60%”

Aplicação: estruturas de aço, elementos de interconexão e fixação.

C – Soldas mecanizadas com grandes exigências à qualidade

Instrumentos de controle e capacidade de reprodução com uma precisão de < ± 3%.

Uma medição relativa é suficiente, caso o erro não seja passado para outros aparelhos.

Aplicação: tubo de solda, caldeiras e etc.

D – Soldas com grandes exigências de qualidade e reprodutibilidade

Geralmente exigem valores completos. A precisão das medições e registro deve ser de < ± 3%.

Aplicação: tubos sob alta pressão, soldas em usinas nucleares.

Um registro já é o suficiente.

E – Soldas de investigação e desenvolvimento

Medição e registro de valores estáticos e dinâmicos. A precisão requerida depende do trabalho, geralmente de < ± 1%. É importante ter valores completos com definições exatas.

Calibração de instrumentos para solda

Como a norma DIN EN ISO 9001/9002 e DIN EN 2 729 são exigidas pelos fabricantes e fornecedores, os instrumentos utilizados para medir devem estar calibrados e os resultados devem ser reportados ou declarados.

Como um auxílio à DVS publicou dois folhetos:

DVS 0714 – requisitos para a soldagem da planta para calibração de equipamentos (parte formal) da solda:

• quais as partes das peças de equipamento de soldagem e instalações devem ser calibradas (medidor de corrente, termômetro)

• Hierarquia de calibração e laboratórios de calibração

• intervalos para calibração

• a descrição do processo de verificação dos instrumentos é fixa

• conteúdo do certificado de calibração

DVS 3009 – calibração de equipamentos de soldagem a arco (parte técnica):

• ajuste acima de medida

• referência-instrumentos (tipo e precisão)

•classes de precisão para diferentes processos de soldagem (A, B, C)

• posição de pontos de medição na faixa de corrente de energia

Literatura

Sistemas DIN EN ISO 9001 qualidade

Modelo para garantia da qualidade no desenvolvimento do projeto, produção, instalação e manutenção

DIN EN 729-2 requisitos de qualidade de soldagem de fusão de materiais metálicos

Requisitos de qualidade abrangentes

DIN EN 288-2 especificação e aprovação de procedimentos de materiais metálicos de soldagem e processo de soldagem a arco elétrico

DIN 32525 medições de pré-aquecimento, interpasse e temperatura de pré-aquecimento de manutenção para soldagem

DVS 0714 requisitos para a soldagem de planta para calibração de equipamentos de projeto

de solda

DVS 3009 calibrações de equipamentos de soldagem a arco

D. Thomas Essen, Messen der Vorwärmtemperatur beim Schweißen, Verfahren und Geräte DVS Jahrbuch Schweißtechnik 1995

Wilhelm Benz, Messtechnik; Verlag: Frankfurter Fachverlag

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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