Tìm hiểu về máy kiểm khí – Air Gauging
Máy kiểm khí là gì?
Máy kiểm khí là một thiết bị được trang bị công nghệ sử dụng lưu lượng khí và áp suất không khí để xác định kích thước của các chi tiết cần đo. Phép đo này dựa vào các định luật vật lý, quy định rằng lưu lượng khí tỷ lệ thuận với độ hở và tỷ lệ nghịch với áp suất khí.
Xem thêm: Máy kiểm khí Ojiyas
Độ hở trong trường hợp này đề cập đến khoảng cách giữa vòi của đầu đo kiểm khí và bề mặt phôi. Khi độ hở tăng, lưu lượng khí cũng tăng và áp suất khí giảm tương ứng. Khi độ hở giảm, lưu lượng khí cũng giảm và áp suất khí tăng.
Trong tất cả các ứng dụng đo kiểm khí, luồng khí sẽ được điều tiết bằng cách sử dụng một số loại hệ thống điều chỉnh lưu lượng khí, chẳng hạn như van kim – trước khi được đẩy ra ngoài qua các vòi dẫn của máy kiểm khí. Khi vòi phun của máy kiểm khí không bị cản trở và thổi vào khí quyển, luồng khí lúc này với lưu lượng khí ở mức tối đa và áp suất ngược ở mức tối thiểu. Khi sản phẩm được đưa đến gần voi phun hơn, lưu lượng khí giảm và áp suất ngược tăng lên. Khi vòi bị chặn hoàn toàn, lưu lượng khí bằng 0 và áp suất ngược đạt đến áp suất được cung cấp bởi nguồn khí được điều chỉnh. Trong trường hợp này, luồng khí thay đổi từ lưu lượng tối đa đến lưu lượng tối thiểu, trong khi áp suất ngược thay đổi tương ứng theo chiều ngược lại từ tối thiểu đến tối đa. Sự chênh lệch áp suất này được căn cứ để xác định giá trị kích thước chính xác của sản phẩm.
Mỗi giá trị của lưu lượng khí và áp suất này có thể được vẽ thành đồ thị dựa trên khoảng trống giữa vòi phun khí với bề mặt vật cần đo. Bất chấp các điểm cực trị của cả áp suất ngược và lưu lượng khí, các giá trị được biểu thị này sẽ luôn biểu thị các đường thẳng gấp khúc và thiết lập các tỷ lệ đường thẳng tuyến tính tạo thành cơ sở của tất cả các thiết bị đo kiểm khí.
Sơ lược về lịch sử ra đời của máy kiểm khí
Các thiết bị đo kiểm khí đầu tiên được phát triển ở Pháp trước Thế chiến thứ II bởi một công ty chế hòa khí khi họ tìm kiếm một phương pháp đáng tin cậy để đo các phản lực của bộ chế hòa khí. Những thiết bị đo khí ban đầu này sử dụng công nghệ áp suất ngược đơn giản và mặc dù thô sơ theo tiêu chuẩn ngày nay, nhưng chúng đã tạo cơ sở cho sự phát triển của hầu như tất cả các kiểu thiết bị đo kiểm khí hiện đang được sử dụng.
Các thiết bị đo kiểm khí này dựa trên một hệ thống điều chỉnh không khí hạn chế đơn giản được kết nối với một ống chỉ báo chia độ chứa đầy nước. Bằng cách này, công ty đã có thể thiết lập số đọc áp suất ngược tiêu chuẩn và liên hệ chỉ số này với kích thước của voi phun bộ chế hòa khí bằng cách chọn một số bộ phận được coi là “chấp nhận được” và ghi lại số đọc áp suất ngược cụ thể của nó. Sau khi tiêu chuẩn này được thiết lập, phép đo so sánh áp suất ngược sau đó được thực hiện trên các bộ phận được sản xuất khác để xác định xem chúng có nằm trong giới hạn dung sau chấp nhận được hay không. Các bộ chế hòa khí sau đó được coi là chấp nhận được hoặc bị từ chối tùy theo so sánh với tiêu chuẩn áp suất ngược ban đầu.
Tuy nhiên ở cơ chế của thiết bị đo kiểm khí này còn tồn tại nhiều hạn chế; thứ nhất là điều chỉnh áp suất khí cho phù hợp để tránh lượng khí thoát ra qua đường cột nước, khiến lưu lượng khí bị mất đi, cũng như cột nước kết nối trong ống chỉ báo chia độ sẽ giảm xuống; hạn chế thứ hai là khả năng kiểm soát khi set về 0 cho ống chỉ báo chia độ mất khá nhiều thời gian.
Năm 1943, bằng sáng chế của Hoa Kỳ đã được cấp cho hệ thống áp suất ngược đơn giản cho các kỹ sư người Pháp lưu vong, những người đã thoát khỏi sự kiểm soát của Đức Quốc xã khi bắt đầu Thế chiến II. Bằng sáng chế cũng kết hợp việc sử dụng bộ điều chỉnh áp suất không khí mới được phát triển, giúp loại bỏ vấn đề bay hơi của hệ thống dựa trên cột nước đầu tiên và sử dụng chỉ báo quay số tinh vi hơn. Những cải tiến trong hệ thống đo khí và kiểu dáng vẫn tiếp tục cho đến hiện tại. Các công nghệ xả ngược áp suất, vi sai và điều chỉnh dòng khí cũng mang đến những điểm tích cực cho thiết bị đo khí hiện đại.
Những thay đổi về công nghệ ảnh hưởng đến khả năng giải quyết các vấn đề của thiết bị kiểm khí như tính đa dạng của ứng dụng, độ chính xác, hiệu quả và khả năng bù đắp cho sự mài mòn của dụng cụ. Ngoài ra, những công nghệ điện tử mới đã nâng cấp độ chính xác của thiết bị đo khí lên mức micromet, đồng thời cho phép xử lý và thu thập dữ liệu để kiểm soát quy trình thống kê.
Các loại hệ thống đo kiểm khí
Có một số loại hệ thống kiểm khí bao gồm hệ thống xả áp suất ngược, cân bằng và lưu lượng.
Hệ thống xả áp suất ngược là linh hoạt nhất. Dụng cụ từ các hệ thống kiểm khí khác nhau có thể được sử dụng với loại này. Nó được cấu hình với bộ điều chỉnh áp suất khí để kiểm soát áp suất khí đi vào nhằm đảm bảo độ tuyến tính tối đa. Tính linh hoạt của hệ thống này nằm ở chỗ cho phép người dùng điều chỉnh các dụng cụ và chỉ số đo khí khác nhau bằng cách thay đổi áp suất khí đi vào để phù hợp với kiểu dụng cụ đo cụ thể.
Loại này sử dụng hai cài đặt chính để hiệu chỉnh. Các bản gốc thường ở mức TỐI THIỂU và TỐI ĐA của dung sai sản phẩm. Điều này cho phép kiểm soát trong toàn bộ phạm vi đo. Ngoài ra, hệ thống này có khả năng điều chỉnh độ phóng đại rộng nhất so với bất kỳ hệ thống đo khí nào. Nó chứa hầu hết mọi kích thước đầu phun, lớn tới 0.093 inch hoặc nhỏ tới 0.02 inch. Điều này đặc biệt có lợi khi cần có các đầu phun nhỏ để kiểm tra các bề mặt nhỏ hẹp.
Hệ thống cân bằng chia luồng khí thành hai giới hạn cố định. Một bên của hệ thống, chân xả, kết thúc bằng van số 0, giúp cân bằng áp suất cho chân thứ hai cố định của hệ thống, kết thúc ở dưỡng đo khí (air ring hoặc air plug). Sự khác biệt giữa hai chân này được đo bằng đồng hồ đo chênh áp nối giữa hai chân này.
Hệ thống được set 0 bằng cách sử dụng một bản gốc duy nhất cho từng cấu hình, giúp thiết lập nhanh hơn một chút. Tuy nhiên nó lại là nhược điểm của hệ thống khi nếu bản gốc bị hư hỏng hoặc mòn có thể dẫn đến kết quả không chính xác do hệ thống chỉ sử dụng một điểm hiệu chuẩn duy nhất. Một nhược điểm khác của hệ thống này là mỗi bộ khuếch đại chỉ chứa một giá trị toàn thang đo. nếu một ứng dụng yêu cầu đo các dung sai khác nhau, có thể cần một số bộ khuếch đại.
Hệ thống lưu lượng được đo và đọc trong ống lưu lượng kế có hỗ trợ phao. Hệ thống này sử dụng hai bản gốc để hiệu chuẩn và cho phép đặt độ phóng đại và vị trí 0 bằng hai giới hạn có thể điều chỉnh. Do đó hệ thống lưu lượng cung cấp độ chính xác cao trong việc báo cáo độ lệch sản phẩm trong phạm vi dung sai, tương tự như hệ thống xả áp suất ngược. Phạm vi phóng đại được tăng cường bằng cách thay đổi ống lưu lượng và thang đo.
Các thiết bị sử dụng hệ thống lưu lượng về cơ bản yêu cầu một lượng lớn không khí để tạo ra chuyển động của phao. Nó cũng yêu cầu dụng cụ có đầu phun khí lớn hơn, phải giữ gần bề mặt sản phẩm cần đo hơn bằng cách thiết kế với đầu phun nông hơn. Điều này có thể rút ngắn tuổi thọ của công cụ. Do hệ thống lưu lượng có thể được sử dụng với các ống dài mà không ảnh hưởng đến thời gian đáp ứng của bộ khuếch đại nên nó trở nên lý tưởng để kiểm tra các lỗ dài, chẳng hạn như nòng súng hoặc ống lót khoan dầu
Máy kiểm khí ứng dụng trong các phép đo nào?
Đo kiểm khí đôi khi được coi là một phép đo “không tiếp xúc”. Với máy kiểm khí, điểm đo thực sự là diện tích trung bình của bề mặt mà không khí từ các vòi phun bao phủ. nếu chúng ta xem xét độ hoàn thiện hoặc độ nhám của bề mặt sản phẩm, thì máy kiểm khí sẽ đo mức trung bình của các đỉnh và đáy mà tia khí tiếp xúc. Điều này khác với loại dụng cụ đo tiếp xúc, như dụng cụ đo lỗ trong hình dưới này, nó chỉ đo trên các đỉnh của bề mặt.
Đường kính ngoài
Một cách để đo đường kính ngoài bằng máy đo kiểm khí là sử dụng đầu đo khí dạng vòng (air ring gauge). Điều này được thực hiện bằng cách đưa sản phẩm cần đo vào trong vòng đo. Thông thường một đường dẫn được sử dụng để tạo thuận lợi cho việc đo lường các sản phẩm. Điều này được thực hiện để tránh cho vòng đo khí dễ bị hao mòn. Các loại đầu đo khí kiểu đo nhanh cũng được sử dụng để đo thủ công. Nó được sử dụng để gắn vào các đồ gá và cả các loại máy đo lường tự động.
Đường kính trong
Sử dụng máy kiểm khí để đo đường kính trong là một trong những ứng dụng phổ biến hơn. Trong trường hợp này, máy kiểm khí thường được chế tạo bằng một tập hợp các tia khí đối ngược nhau. Một trong những lợi ích của việc sử dụng máy kiểm khí để đo đường kính trong là nó không phụ thuộc vào cách người vận hành thao tác. Như vậy giúp cho việc đo đường kính trong đảm bảo độ lặp lại cao hơn trong quá trình đo.
Máy kiểm khí có thể được sử dụng để đo đường kính nhỏ tới 1mm và lớn tới 87mm. Chúng có thể được chế tạo với nhiều vòi phun khí ở các cấp độ khác nhau cho ứng dụng đa phép đo. Đường kính trung bình cũng có thể được đo bằng máy kiểm khí.
Máy kiểm khí cũng có thể được sử dụng để đo cùng lúc nhiều vị trí với nhiều kích thước khác nhau trên cùng một sản phẩm. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiều modul kết hợp cùng màn hình hiển thị nhiều kênh để cùng đưa ra kết quả qua một lần đo.
Làm thế nào để sử dụng máy kiểm khí?
-
Cung cấp khí nén
Trước khi bạn bắt đầu thực hiện bất kỳ phép đo nào, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng nguồn cung cấp khí nén có độ ổn định cao. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ điều chỉnh có độ chính xác. Sử dụng bộ điều chỉnh khí nén kém có thể dẫn đến các phép đo không ổn định.
-
Cài đặt gốc
Cài đặt gốc được sử dụng khi bắt đầu quá trình đo với máy kiểm khí. Chúng giúp đặt phạm vi đo tối thiểu và tối đa trên thiết bị đo khí. Bạn nên sử dụng các bản gốc có độ chính xác cao hơn khoảng dung sai từ 10-15 lần. Bản gốc chất lượng cao rất quan trọng để đạt được kết quả đo nhất quán. Master ring và master plug của Ojiyas là những ví dụ điển hình về các bản gốc chất lượng.
-
Cài đặt đơn vị khí
Sau khi cài đặt các đơn vị khí, máy kiểm khí đã sẵn sàng để thực hiện các phép đo trên sản phẩm cần kiểm tra.
Máy kiểm khí phù hợp với những ngành nào?
Máy đo kiểm khí rất phù hợp để đo các sản phẩm mềm, có độ bóng cao, thành mỏng, các chi tiết nhỏ đòi hỏi độ chính xác cao. Do đó, máy đo kiểm khí được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm:
- Ô tô
- Hàng không vũ trụ
- Ổ trục
- Y khoa
- Khuôn mẫu
- Linh kiện máy móc
- Đồ hộp
- Và nhiều ngành nghề khác…
Những lợi ích của việc sử dụng máy kiểm khí
Máy kiểm khí mang đến nhiều lợi ích cho người sử dụng, dưới đây là những gì mà bạn có thể nhận được khi sử dụng loại thiết bị này.
– Phép đo được thực hiện nhanh chóng, mỗi phép đo chỉ mất một vài giây để kiểm tra một sản phẩm, rất phù hợp để kiểm tra sản phẩm với số lượng lớn.
– Dễ sử dụng, người vận hành sẽ không bắt buộc phải được đào tạo đặc biệt để sử dụng thiết bị.
– Kết quả đo có độ chính xác cao và độ lặp lại cao, đặc biệt hầu như không bị ảnh hưởng bởi thao tác của người sử dụng.
– Máy kiểm khí có thể được sử dụng để đo dung sai hình học phức tạp, sản phẩm có đường kính nhỏ, dạng côn, thành mỏng.
– Do thiết bị đo không tiếp xúc với các bề mặt sản phẩm nên sẽ không làm hỏng các bộ phận sản phẩm.
– Do dòng khí thổi qua bề mặt sản phẩm cần đo nên bụi hoặc dầu làm mát sẽ được làm sạch khỏi bề mặt sản phẩm, điều này giúp bạn không cần phải làm sạch sản phẩm trước khi đo (trừ trường hợp bề mặt quá bẩn), qua đó giảm đáng kể thời gian chuẩn bị và các chi phí liên quan.
– Máy kiểm khí cũng có tuổi thọ cao do ít có bộ phận chuyển động, miễn là nguồn cung cấp không khí ổn định và sạch sẽ, thiết bị kiểm khí có thể hoạt động tốt trong thời gian hàng năm.
– Đặc biệt, công nghệ của máy kiểm khí cũng rất phù hợp để tích hợp với các hệ thống tự động hóa.
Cần lưu ý gì khi lựa chọn máy kiểm khí
Mặc dù máy kiểm khí là một công cụ đo lường mang lại nhiều lợi thế, nhưng kết quả lại phụ thuộc nhiều vào chất lượng của máy. Bởi vậy nên khi cần lựa chọn sử dụng loại máy này, cần lưu ý đến những điểm sau:
– Thiết kế và chất lượng của máy kiểm khí.
– Độ chính xác của master gauges.
– Hệ thống cung cấp và kiểm soát khí.
– Hãng sản xuất máy kiểm khí.
Tinh Hà – đại lý phân phối máy kiểm khí Ojiyas tại Việt Nam
Công ty Tinh Hà chúng tôi là đại lý ủy quyền của hãng Ojiyas Nhật Bản tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp đa dạng và đầy đủ các dòng máy kiểm khí của hãng Ojiyas. Đây là một trong những hãng máy kiểm khí hàng đầu trên thế giới hiện nay. Nếu các bạn đang có nhu cầu tìm hiểu hoặc đặt mua thiết bị này, vui lòng liên hệ ngay với chúng tôi qua thông tin đặt trên website tinhha.com.vn này.
» Bấm xem các loại máy kiểm khí Ojiyas
Nguồn tham khảo:
https://www.lfc.com.sg/blog/detail/Introduction-to-Dimensional-Air-Gauging
https://measurenow.com/air-gaging-101/
https://www.fabricatingandmetalworking.com/2014/04/back-to-basics-how-air-gaging-works/
