ХИМИЧЕСКАЯ технология керамики и огнеупоров

Инспекционный контроль – особый вид контроля, целью которого является получение информации о выполнении намеченных мероприятий по повышению качества продукции. Контроль производят по специальному графику, утвержденному руководством предприятия, комиссией, с привлечением работников лаборатории.

1.2. Инструменты, приборы и аппаратура, используемые для измерений

Инструменты для измерения линейных размеров. Для опре-

деления линейных размеров образцов материалов и изделий в лабораториях используют металлические линейки, штангенинструменты, измерительные головки и оптико-механические приборы.

Металлические измерительные линейки (ГОСТ 427) изго-

товляют с одной (рис. 1, а) или двумя шкалами (рис. 1, б) с верхними пределами измерений от 150 до 1000 мм. Шкала линеек имеет цену делений 1 мм, реже 0,5 мм. Началом шкалы металлических линеек служит торцевая грань, перпендикулярная продольному ребру линейки.

Штрихи делений линеек расположены строго перпендикулярно продольному ребру линейки. Каждый сантиметровый штрих шкалы линейки снабжен числовым обозначением, указывающим расстояние в сантиметрах от этого штриха до начала шкалы.

Штангенинструменты – инструменты для измерения и разметки, в которых повышенная точность измерения достигается использованием специального приспособления – нониуса. Основной вид штангенинструмента – штангенциркули (ГОСТ 166).

а

б

Рис. 1. Типы металлических измерительных линеек: а – с одной шкалой; б – с двумя шкалами

10

Штангенциркуль (рис. 2) представляет собой штангу 1, на которую нанесена шкала с ценой деления 1 мм. С одной стороны штанга заканчивается неподвижной измерительной губкой 2. Вторая подвижная измерительная губка находится на рамке 3, скользящей по штанге. Рамка может быть закреплена в любом положении винтом 4. На рамке расположена шкала, называемая нониусом 5. Штангенциркули могут быть снабжены глубиномером 6 (рис. 2, а). Для точной установки губок некоторые штангенциркули имеют микрометрическую подачу 7 (рис. 2, б).

Штангенциркули выпускают четырех типов: ШЦ-I, ШЦТ-I, ШЦ-II и ШЦ-III, – различающихся пределами измерений (от 0–125 до 800–2000 мм) и ценой деления шкалы нониуса (от 0,1 до 0,05 мм).

1

Рис. 2. Типы штангенциркулей:

а – с глубиномером; б – с микрометрической подачей: 1 – штанга; 2 – губки; 3 – рамка; 4 – зажимный винт;

5 – нониус; 6 – глубиномер; 7 – микрометрическая подача

Нониус штангенциркуля – равномерная шкала с пределом измерения, равным цене деления основной шкалы, т. е. 1 мм. Нониус штангенциркуля ШЦ-I (рис. 3) разделен на 10 частей, причем длина каждой такой части составляет 0,9 мм, т. е. на 0,1 мм короче, чем

11

нониуса и т. д. Таким образом, значение измеряемой длины в целых миллиметрах устанавливают по основной шкале штангенциркуля (по штриху 0 нониуса), а десятые доли миллиметра определяют по штриху нониуса, совпадающему со штрихом основной шкалы. На рис. 3, б и в показаны шкалы штангенциркуля, когда измеряемые размеры равны 7,0 и 7,6 мм.

Микрометры (ГОСТ 6507) – инструменты для наружных измерений изделий, представляющие собой металлическую скобу 1 (рис. 4), на которой с одной стороны расположена неподвижная 2, а с другой – подвижная 3 измерительные пятки. Измеряемое изделие помещают между пятками микрометра и вращением барабана микрометрической головки 5 зажимают между ними. Для того чтобы усилие, с которым измеряемое изделие зажимается пятками, было постоянным и не превышало установленного значения, в микрометрическую головку встроено пружинное устройство – трещотка.

2 3

I

6

1

Рис. 4. Микрометр:

1 – скоба; 2, 3 – соответственно неподвижная и подвижная пятки; 4 – стопорный винт; 5 – микрометрическая головка; 6 – стебель

Высокая точность измерения микрометром обеспечивается поступательным движением подвижной пятки 3, которое осуществляется микровинтом с шагом 0,5 мм, т. е. при одном обороте барабана пятка перемещается на 0,5 мм. На стебле 6 микрометра нанесена шкала с ценой деления, равной шагу микровинта, т. е. 0,5 мм. Для удобства отсчета четные и нечетные штрихи шкалы расположены по разные стороны продольного штриха. На коническом срезе барабана имеется круговая шкала с числом делений 50. При одном обороте барабан так же, как и пятка, перемещается вдоль стебля на

12

0,5 мм, поэтому цена деления круговой шкалы барабана составляет: 0,5/50 = 0,01 мм.

Перед измерением микрометры проверяют, соединяя неподвижную и подвижную пятки или зажимая между ними прилагаемый к микрометру эталон. У правильно отрегулированного микрометра нулевой штрих круговой шкалы барабана должен совпадать с продольным штрихом основной шкалы.

При измерении изделие помещают без перекоса между подвижной и неподвижной пятками и вращают головку 5 до тех пор, пока она не станет проворачиваться. Ближайший штрих к краю барабана определяет число делений шкалы, заключающееся в измеряемом размере. К отсчету по основной шкале прибавляют отсчет по круговой шкале, равный произведению цены деления 0,01 мм на число делений, которое устанавливается по продольному штриху на стебле 6. На рис. 4 показано положение шкал микрометра, когда изме-

ряемый размер равен 16,03 мм.

Приборы для взвешивания. Для определения массы используют весы – прибор, на котором масса материала оценивается по действующей на него силе тяжести. По пределам взвешивания и точности выпускают весы различных типов: аналитические, технические, торговые, почтовые, автомобильные и др. По принципу действия весы бывают рычажные, пружинные, торсионные (крутильные), электромеханические.

Большинство современных весов, как и самые древнейшие, рычажного типа. Действие таких весов, основная деталь которых – коромысло, основано на законе равновесия рычага, когда сумма моментов сил относительно точки опоры для случая равновесия равна 0. Точка опоры коромысла может находиться посредине (равноплечие весы) или быть смещена относительно середины (разноплечие весы). На разноплечих весах, например медицинских, почтовых, автомобильных, с помощью гирь небольшой массы можно взвешивать тела массой во много раз большей, чем масса гирь.

Разновидность рычажных весов – квадрантные весы, в которых роль противовеса играет отклоняющийся наподобие маятника груз. В таких весах меняется плечо рычага, а масса противовеса остается постоянной. Наиболее распространенный тип квадрантных весов – настольные торговые циферблатные весы (рис. 5).

В лабораториях строительных материалов применяют почтовые, торговые, технические и реже аналитические весы.

13

ВЦП-2, ВЦП-10 и ВЦП-20 (табл. 1). Тела с массой большей, чем максимальное значение шкалы циферблата, взвешивают с помощью дополнительных гирь, устанавливаемых на грузовую площадку 1. Чувствительность циферблатных весов такова, что изменение нагрузки на величину, равную цене деления циферблата, вызывает смещение стрелки на одно деление при любой допустимой нагрузке.

Основную часть взвешиваний в лабораториях производят на

технических лабораторных весах, которые выпускают различных типов и марок с верхним пределом взвешивания от 20 г до 50 кг при относительно малой погрешности – от 5 до 500 мг соответственно. Технические весы – прибор высокого класса точности, поэтому работа с ними требует предельной аккуратности и осторожности. По конструкции различают технические весы коромысловые двухчашечные и квадрантные с одной грузовой площадкой.

14

Технические коромысловые двухчашечные весы изображены на рис. 6. На коромысле 1 с помощью призм подвешены обоймы 2, соединенные тягами 4 с чашками 6. Перед началом взвешивания проверяют весы и при необходимости их регулируют. Для этого винтами 7 устанавливают отвес 12 строго перпендикулярно. Затем, открыв арретир 9, проверяют уравновешенность весов: стрелка ненагруженных весов должна указывать на нулевое деление шкалы 10 или отклоняться (колебаться) от него на равные расстояния. Если это условие не выполняется, то перемещением (вращением) грузов 3 стрелку 11 приводят в нулевое положение. В нерабочем состоянии коромысло весов все-

ломкам, не требуют разновеса и обеспечивают высокую скорость взвешивания: значение массы

взвешиваемого груза определяют по световой шкале примерно через 10 с после его наложения на чашку весов.

Груз, помещенный на чашку 1 весов (рис. 7, б), через призму давит на левое (меньшее) плечо рычага 3, заставляя отклоняться тяжелый груз (квадрант) 5. Изменение положения рычага фиксируется шкалой 4, с которой световым пучком 6 с помощью системы зеркал показания передаются на экран 2 в увеличенном виде.

15

1 3

4

5

6

2

а б

Рис. 7. Технические квадрантные весы с проекционной шкалой: а – общий вид; б – схема:

1 – грузоприемная чашка; 2 – экран; 3 – плечо рычага; 4 – шкала; 5 – противовес-квадрант; 6 – световой пучок

Квадрантные весы выпускают марок ВЛТК-20г, ВЛТК-500г, ВЛТК-2кг и ВЛТК-6кг с погрешностью взвешивания соответственно не более 10 и 100 мг, 10 и 1 г.

Технические электронные весы получили широкое распро-

странение в современных лабораториях. В них предусмотрены цифровой отсчет, полуавтоматическая калибровка, выборка массы во время взвешивания, интерфейс для связи с внешними устройствами, они оснащены программами памяти тары, рецептурного взвешивания, переключения единиц измерения и усреднения массы. Выпускаются в соответствии с требованиями ГОСТ 24104.

Лабораторные аналитические весы применяют для особо точных взвешиваний при количественном химическом анализе, а также при испытании образцов малой (менее 1 г) массы. Аналитические весы марки ВЛА-200г-М позволяют взвешивать навески до 200 г с погрешностью не более 0,1 мг, а микроаналитические весы марки ВЛМ-1г – навески до 1 г с погрешностью не более 0,01 мг.

Большинство аналитических весов по принципу действия аналогичны техническим коромысловым весам, но отличаются большей точностью изготовления, способом нагружения малым разновесом с помощью гирь-рейтеров и наличием демпферов – механизмов, гасящих колебания коромысла. Работа с аналитическими весами требует специальных навыков и строжайшего соблюдения правил взвешивания. К взвешиванию на аналитических весах допускаются лица, прошедшие специальную подготовку.

16

Правила работы с весами. Перед взвешиванием определяют минимальную точность взвешивания, необходимую для данного испытания. Взвешивание (как и любое другое измерение) с неоправданно высокой точностью – такая же грубая ошибка, как и недостаточная точность работы. Например, при большинстве испытаний строительных материалов допустимая относительная погрешность находится в пределах от 1 до 0,1%; в таком случае абсолютная погрешность для образца массой около 100 г будет 1,0–0,1 г, и взвешивание нужно проводить не на аналитических, а на технических весах.

Категорически запрещается превышать максимальную грузо- подъемность весов.

Перед взвешиванием проверяют готовность весов к работе: устанавливают их по уровню, выверяют нулевое положение стрелки. Взвешиваемый предмет помещают на левую чашку весов, а разновес – на правую. Не допускается взвешивать какие-либо вещества непосредственно на чашке весов. Инертные вещества взвешивают в сосудах или на листах бумаги. Твердые гигроскопичные и летучие вещества, а также жидкости взвешивают в плотно закрывающихся сосудах.

Технические и аналитические весы всех марок имеют арретир – приспособление для жесткого фиксирования коромысла весов. Открывать арретир можно только в момент взвешивания. При откры-

том арретире категорически запрещается добавлять или убав- лять взвешиваемое вещество или разновес, а также прикасаться к коромыслам и чашкам. Рукоятку арретира поворачивают плавным движением. При подборе разновесок, пока чашки весов не уравновешены, арретир открывают не до отказа, а лишь настолько, чтобы можно было отметить, куда отклоняется стрелка.

Весы и точный разновес оберегают от неблагоприятных внешних воздействий (вибрации, повышенной влажности, действия агрессивных веществ). Не разрешается без особой необходимости переставлять весы. Технические и аналитические весы обычно устанавливают на специальный фундамент, не связанный с полом помещения, на кронштейны, заделанные в капитальную стену, или на амортизирующую подставку. Рядом с весами не следует помещать другие приборы.

Запрещается взвешивать предметы, температура которых отличается от комнатной, так как это приводит к искажению результатов.

17

Разновес к точным весам (техническим и аналитическим) следует содержать в чистоте. Гирьки не разрешается брать руками, это делают пинцетом. Каждая гирька, если ею в данный момент не пользуются, должна находиться в отведенном для нее гнезде в специальном ящике. Помещать гирьки даже временно на стол или подставку весов не рекомендуется. Нельзя также оставлять разновес на

весах после окончания взвешивания.

Приборы для измерения температуры. Для определения тем-

пературы в лабораториях строительных материалов применяют главным образом жидкостные термометры, реже манометрические, термоэлектрические и термометры сопротивления.

В СИ принята температурная шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля температур. Точка плавления льда по шкале Кельвина равна 273,15 К, точка кипения воды – 373,15 К. Так же как и по шкале Цельсия, эти температуры отличаются на 100°, поэтому фактически единица шкалы Цельсия равна единице шкалы Кельвина. Пересчитывают температуры из одной шкалы в другую по формуле t° С = ТK – 273,15° С. При испытании строительных материалов применяют обычно шкалу Цельсия.

Жидкостные термометры – термометры, действие которых основано на тепловом расширении жидкости (ртути, спирта, пентана и др.). Они служат для измерения температур в интервале от

–200 до +750° С.

Жидкостные термометры представляют собой стеклянный резервуар с припаянным к нему стеклянным капилляром. Жидкость полностью заполняет резервуар и часть капилляра. При изменении температуры объем жидкости меняется, вследствие чего ее уровень в капилляре поднимается или опускается на величину, пропорциональную изменению температуры. Благодаря малому диаметру капилляра даже небольшое изменение объема жидкости заметно меняет ее уровень в капилляре.

В качестве термометрического вещества, заполняющего термометр, для измерения температур выше –30° С чаще всего применяют ртуть, которая находится в жидком состоянии в большом интервале температур (от –39 до +357° С). Для измерения температур ниже –30° С обычно используют подкрашенный спирт.

По конструкции жидкостные термометры бывают трех типов: палочные, с вложенной шкалой и с прикладной наружной шкалой.

18

пающая за пределы градуированной шкалы часть капилляра, допускающая перегрев не менее чем на 20° С.

Отметки шкалы нанесены в виде штрихов, перпендикулярных оси капилляра. Цена деления шкалы термометра от 10 до 0,01° С. Для удобства пользования и обеспечения высокой точности измерения термометры изготовляют с укороченной шкалой (например, медицинский термометр на интервал температур от 35 до 42° С). Наиболее точные термометры имеют на шкале точку 0° С независимо от нанесенного на ней температурного интервала.

Общий недостаток жидкостных термометров – значительная тепловая инерция и не всегда удобные для работы габариты.

По назначению жидкостные термометры бывают различных видов. В строительных лабораториях чаще всего используют стеклянные лабораторные и технические ртутные термометры, а также жидкостные (нертутные) термометры.

Стеклянные ртутные лабораторные термометры, применяе-

мые для измерения температур в интервале от –30 до +500° С,

19