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O que deve saber sobre a exactidão e repetibilidade das sondas UCI

Depois de ler este artigo de 5 minutos compreenderá a diferença entre precisão e precisão da Impedância por Contacto Ultra-sónico (UCI), porque são essenciais e como fazer a melhor escolha ao escolher o seu equipamento.

accuracy and repeatability of portable hardness testing probes

Inspecção de infra-estruturas e bens de estruturas de betão

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Destaques do artigo

  • Precisão de Impedância por Contacto Ultra-sónico (UCI) é um "termo impreciso" e deve ser sempre substituído pelo coeficiente de variação e desvio de medição
  • Coeficiente de variação (repetibilidade) e desvio de medição (também conhecido como precisão) devem ser utilizados em conjunto para descrever melhor os parâmetros UCI, tal como exigido pelas normas mais rigorosas
  • ASTM A1038 controla apenas o desvio de medição e não monitoriza a repetibilidade.
  • DIN50159 e GB/T34205 são as normas mais rigorosas para UCI e asseguram precisão e repetibilidade
  • A melhor prática é utilizar sondas UCI calibradas contra as três normas para garantir que as medições sejam não só exactas mas também repetíveis

Depois de ler este artigo de 5 minutos compreenderá a diferença entre precisão e precisão, porque são essenciais e como fazer a melhor escolha ao escolher o seu equipamento.

Introdução

Muitos produtores fornecem fichas técnicas e falam sobre a precisão da UCI e a precisão das sondas, mas isto cria ainda maior confusão entre os utilizadores quando se trata da própria técnica.

Então porque é que a precisão da sonda é uma afirmação imprecisa? A precisão da sonda refere-se à "precisão da tecnologia e dos seus componentes" mas não define a precisão multiponto que a sonda pode fornecer.

Ainda mais crítico é que o método UCI é tipicamente executado com um dispositivo portátil e a experiência ou manuseamento do operador contribui para os valores absolutos. Para o método UCI, os dois parâmetros que lidam directamente com o desempenho da sonda são de muito maior importância para o utilizador: desvio da medição (também referido pelas normas como exactidão) e coeficiente de variação (repetibilidade). Ambos são utilizados para calibrar dispositivos conformes às normas mais rigorosas (DIN & GB/T).

Desvio de medição (precisão) e coeficiente de variação (repetibilidade)

Como são descritos estes dois parâmetros e o que significam ?

De acordo com DIN 50159, ASTM A1038, e GB/T34205, o desvio de medição (precisão) é definido da seguinte forma:

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(E - desvio de medição, - valor médio de n medições, H - valor de referência, i.e. bloco de teste)

Por outras palavras: descreve como o valor médio se desvia do valor de referência na escala % e está também fortemente correlacionado com a qualidade da referência e da calibração.

O coeficiente de variação do dispositivo UCI (repetibilidade) é definido em DIN 50159 e GB/T34205 e descreve a diferença relativa entre o valor de dureza mais alto e o mais baixo relativamente à média:

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(r-repetibilidade, Hmin e Hmax - os valores mais baixos e mais altos de dureza, respectivamente, - valor médio)


Por outras palavras: descreve até que ponto os valores de medição estão dispersos uns dos outros. A repetibilidade depende principalmente da qualidade do instrumento e é por vezes utilizada de forma intercambiável como a precisão do dispositivo.

Porque é que a repetibilidade é importante?

Para ilustrar melhor o significado de precisão e repetibilidade, utilizamos um alvo simples. Tipicamente são executadas várias medições para calcular a média - o valor real comparado com o bloco de teste de referência. No exemplo abaixo, quatro resultados de medição possíveis são comparados e classificados em duas colunas; a - baixa precisão e b alta precisão.

Para ambos os casos a e b, o ponto vermelho indica a média informática que é idêntica (para uma coluna e para a coluna b, respectivamente). Uma precisão elevada mas baixa repetibilidade indica que as medições devem ser efectuadas numa população mais elevada de pontos de medição para calcular o valor médio, uma vez que os pontos de dados individuais estão amplamente espalhados.

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Este é um problema para muitas aplicações de ensaio de dureza, por exemplo, Zonas Afetadas pelo Calor (HAZ) onde um perfil de soldadura é inspeccionado através da recolha de um perfil de dureza de uma soldadura, que consiste em medições únicas. Neste caso particular, as leituras podem ser distorcidas na medida em que a borda entre a zona afectada e a zona não afectada não é fácil de detectar ou desfocada. Além disso, as calibrações dos dispositivos são feitas em laboratórios com alta precisão num ambiente muito controlado, minimizando a influência do utilizador na medição - os utilizadores utilizam as que se encontram no campo em superfícies não ideais e nem sempre perpendicularmente à superfície testada, o que é crucial. E, portanto, dispositivos precisos mas não repetíveis acrescentam desvios desnecessários à qualidade e fiabilidade dos dados.

Quais são os limites utilizados pelos fabricantes e porque é que esses valores dependem da dureza e da força de ensaio?

Que a tabela seguinte seja uma orientação relativa ao desvio máximo tolerável de medição e repetibilidade. Note-se que estes valores são utilizados para a calibração do dispositivo pelos fabricantes e não como base para a verificação diária conduzida pelo utilizador final.

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Table 1. The summary of maximum tolerable errors for measurement deviation and repeatability from DIN 50157-2, ASTM A1038 and GB/T 34205

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Table 2. Summary of maximum tolerable errors for measurement deviation and repeatability DIN EN ISO 16859-2 and ASTM A956. Note: x represents D, DC, DL, S, C, E, G for the respective probe.

 

Qual é a melhor prática?

Este artigo mostra como a precisão e a repetibilidade são calculadas e como a repetibilidade é importante para os usuários finais. É importante destacar que o padrão ASTM não exige repetibilidade durante o processo de calibração (consulte a tabela 1 e a tabela 2), portanto, os usuários não podem evitar a compra de dispositivos de instrumentos precisos, mas não repetíveis.  

É sempre aconselhável usar dispositivos que também sejam controlados contra a repetibilidade, que é exigido pelo alemão DIN 50159, chinês GB/T 34205   e normas internacionais DIN EN ISO 16859. Ao usar dispositivos compatíveis com todos os três padrões, os usuários finais garantem que seu equipamento seja o melhor da categoria, não apenas por meio de precisão, mas também pela repetibilidade e principalmente pela confiabilidade dos dados coletados.

Observação: Este documento mostra apenas uma fração das informações descritas em ASTM A956, ASTM A1038, DIN 50159, DIN 50157, GB/T 34205 e ASTM E3246. A Screening Eagle Technologies fez tudo ao seu alcance para traduzir as seções dos padrões DIN 50159, DIN 50157 e GB/T 34205-2017 com precisão. Para traduções autorizadas ou mais informações, os leitores interessados são incentivados a ler a versão completa dos padrões DIN,   ASTM A1038,   GB/T 34205 e ISO disponíveis em   www.beuth.de ,   www.astm.org o r www.spc.org.cn   e   www.iso.org   respectivamente.  

 

 

Referências:

Metallische Werkstoffe – Härteprüfung nach dem UCI-Verfahren – Teil 2: Prüfung und Kalibrierung der Härteprüfgeräte, DIN 50159-2:2015-01, 2015
Método de teste padrão para teste de dureza portátil pelo método de impedância de contato ultrassônico, ASTM A1038-19, 2019
Materiais metálicos – Teste de dureza – Método de impedância de contato ultrassônico, GB/T 34205-2017, 2017
Materiais metálicos — Teste de dureza Leeb — Parte 1: Método de teste,   DIN EN ISO16859-1
Materiais metálicos — Teste de dureza Leeb — Parte 2: Verificação e calibração dos dispositivos de teste,   DIN EN ISO16859-2

Teste de dureza portátil. Teoria prática, Aplicações, orientações. Burnat, D., Raj, L., Frank, S., Ott, T. Schwerzenbach, Screening Eagle Technologies AG, 2022.

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