量塊的組合使用及其不確定度評定

鐘嶸

【摘要】量塊作為單值量具一個量塊只有一個尺寸，但是量塊測量面具有研合特性，即量塊的一個測量面與另一個量塊的測量面或與另一經(jīng)精加工的類似量塊測量面的表面，通過分子力的作用而相互粘合的性能。有了這種性能便可以將量塊組合使用，很好的克服了量塊單值性的缺點，可以更廣泛的適用于一定尺寸范圍內(nèi)不同尺寸的測量需求，因此，量塊的組合使用比較普遍。但是這種組合不是簡單的將幾塊量塊疊加在一起，需要滿足一定條件才可以組合。

【關(guān)鍵詞】量塊組合；研合性；研合膜；不確定度

下面以組合符合4等量塊要求尺寸為32.367mm的量塊研合組為例，介紹其操作步驟和不確定度評定。

一、組合量塊研合組的具體步驟

1.量塊的組合原則是，在滿足所需尺寸的前提下，所用塊數(shù)越少越好，參加研合的塊數(shù)盡量不超過3塊，因為量塊存在制造誤差，塊數(shù)越多，組合后誤差就越大，參加組合量塊數(shù)量盡可能少，既可保證組合量塊的尺寸符合要求，減小量塊的組合誤差，又可以減少組合時間，降低量塊磨損，提高量塊組合精度。本例具體選擇量塊的方法是，由所需量塊尺寸的末位開始，在3等量塊中選擇參加組合的量塊。選擇參加組合量塊的順序是先小數(shù)對齊后大數(shù)湊整，則所選組合量塊的依次為：1.007mm，1.36mm，30mm。

2.組合量塊之前還需對參加組合的量塊的工作面逐個進(jìn)行研合性檢定，以確定其研合性全部合格。首先將所選被檢量塊用航空汽油清洗干凈并用油石打磨其工作面毛刺后，放置在規(guī)定環(huán)境中至少4小時以后，才可進(jìn)行研合性檢定。檢定時，選用平面度不超過0.1μm的玻璃（或石英）平晶作為標(biāo)準(zhǔn)，在照明均勻的白光下進(jìn)行檢定。將平晶輕輕放在量塊測量面上，使平晶與量塊測量面互相接觸，并

沿測量面切線方向慢慢移動，透過平晶看到研合面上干涉條紋若是逐漸變寬直到消失時，再稍向研合面的法向和切向加力移動使其完全研合。此時透過平晶仔細(xì)觀察量塊表面，若出現(xiàn)任何形狀的光斑，但無色彩可判斷其研合性合格。若干涉條紋變細(xì)密而無法消失，調(diào)整平晶位置之后也不能使干涉條紋的間距加寬，則說明被測表面或平晶上有微塵或其他細(xì)小雜物，毛刺等，應(yīng)按上述清洗方法再次清洗打磨以免劃傷平晶和量塊測量面。

3.對于標(biāo)稱長度尺寸較小的薄量塊研合時往往有下列兩種情況：，一種情況是量塊兩測量面均呈雙凸或雙凹時，由于研合力的作用，使量塊產(chǎn)生彈性變形，單面研合時，可能兩面都合格，但兩面同時研合，就可能因研合力的作用使量塊彈性變形，由于其中一個測量面與平晶測量面的貼合而使另一測量面更加凸或更加凹，從而形成雙面檢定不合格。另外一種情況是，由于彎曲，量塊測量面呈弓形，即一面凸一面凹，單面檢定時，可能不合格，而雙面檢定時，在兩面研合力的作用下，使量塊產(chǎn)生彈性變形而拉平，這樣，兩面同時研合有可能是合格的。以上兩種情況都會影響到使用，因此量塊的研合性檢定應(yīng)對兩個測量面進(jìn)行，并且單面或雙面研合時都應(yīng)符合要求。由于量塊在組合使用時，量塊處于組合體的中間或兩側(cè)的機(jī)會都有可能，因此對于參加組合的5mm以下尺寸的量塊，需將量塊其中一工作面研合在一平晶工作面上，再用另一平晶對量塊另一工作面的研合性進(jìn)行檢定。

4.檢定員不僅要對量塊的研合性進(jìn)行檢定，還要將量塊組合在一起作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定，這就需要有豐富的經(jīng)驗。在研合量塊時，將5mm以下尺寸的量塊分別研合在5mm以上的量塊上，先研合小尺寸，再按順序依次與較大尺寸量塊相研合。應(yīng)避免小尺寸量塊相互的研合。研合量塊時不能使用強(qiáng)力，特別是薄量塊，以免造成彎曲變形。在研合時，如發(fā)現(xiàn)量塊滑動有阻滯或刮磨現(xiàn)象，應(yīng)立即停止研合，待檢測量塊測量面無毛刺或異物再進(jìn)行研合。研合后，要檢查組合體是否牢固，以防使用中量塊脫落受損。使用量塊時，應(yīng)盡可能減少磨損，使研合力減小。研合量塊時，可以沿量塊測量面的長邊方向先將邊緣部分的測量面輕輕接觸，使其初步產(chǎn)生研合力，，然后推動一個量塊沿著另一個量塊的測量面平行方向滑進(jìn)，最后使兩個測量面全部研合在一起。

5.量塊之所以具備研合性，不但與其測量面平面度、表面粗糙度有關(guān)，還與量塊測量表面附著的油膜的單分子層的定向作用有關(guān)，量塊這種研合膜厚度散發(fā)值的大小是直接影響量塊組合精度的主要因素之一。組合量塊時，應(yīng)反復(fù)分解量塊研合組，檢查各研合面是否存在明顯的油膜，直至確保研合面不存在明顯油膜，且存在明顯的研合力狀態(tài)。

6.研合好量塊組后，應(yīng)將量塊組輕輕放置在規(guī)定環(huán)境下，充分等溫一定時間后才可以使用。量塊組使用完畢以后，應(yīng)及時分解各量塊，并用汽油清洗量塊工作面，涂防銹油裝盒保存。

二、量塊研合組的不確定度評定

量塊研合組的主要不確定度來源于參加研合的各量塊測量不確定度以及量塊相互研合的研合膜厚度散發(fā)。

依據(jù)JJG146-2011《量塊》檢定規(guī)程，該量塊研合組L的不確定度超出3等量塊不確定度允許值0.15μm，但滿足4等量塊不確定度0.30μm的要求。

所以，選擇參加組合量塊的不確定度等別應(yīng)比預(yù)定要求至少高一個等別。