Hiệu chuẩn cờ lê lực theo ISO 6789: phân loại, dung sai ±4 %, trình tự đo và lỗi khi sử dụng

Cờ lê lực theo ISO 6789-1 và ISO 6789-2: kiểu chỉ thị và kiểu cài đặt, dung sai ±4 %, trình tự hiệu chuẩn ba điểm mười lần đo, ảnh hưởng điểm đặt tay, đầu nối dài và cách bảo quản.

Bu lông nắp máy, bánh xe ô tô, mặt bích đường ống, kết cấu thép đều có mô men siết quy định. Siết thiếu thì mối ghép lỏng, rò rỉ; siết quá thì đứt bu lông, hỏng ren, nứt chi tiết. Cờ lê lực là dụng cụ đảm bảo mô men đó, và cũng là dụng cụ đo hay bị dùng sai nhất: rơi, để nguyên ở giá trị cài đặt, kéo sai chỗ, nối thêm ống tuýp. Bài này trình bày cách phân loại cờ lê lực theo ISO 6789-1, dung sai cho phép, trình tự hiệu chuẩn theo ISO 6789-2, cách đọc kết quả, ảnh hưởng của điểm đặt tay và đầu nối dài, và những lưu ý để cờ lê giữ được độ chính xác.

1. Phân loại và dung sai theo ISO 6789-1

Bộ tiêu chuẩn ISO 6789:2017 gồm hai phần, thay cho bản ISO 6789:2003:

• ISO 6789-1: yêu cầu kỹ thuật và phép thử sự phù hợp cho nhà sản xuất. Dụng cụ chia thành kiểu I (chỉ thị: thanh dầm, đồng hồ, điện tử) và kiểu II (cài đặt: tự ngắt, gập, đặt cố định), mỗi kiểu có nhiều loại ký hiệu bằng chữ cái.
• ISO 6789-2: phương pháp hiệu chuẩn và đánh giá độ không đảm bảo, dùng cho phòng hiệu chuẩn.

Sai lệch cho phép là ±4 % giá trị đo với cờ lê, ±6 % với cờ lê nhỏ tới 10 N·m và với tua vít lực. Dung sai tính theo giá trị đo, không theo toàn thang, nên ở điểm 20 % cờ lê 100 N·m chỉ được sai ±0,8 N·m.

Nếu người dùng không tự đặt chu kỳ, ISO 6789-1 quy định hiệu chuẩn lại sau 12 tháng hoặc khoảng 5000 lần siết, tùy điều kiện nào đến trước. Phải hiệu chuẩn lại ngay khi cờ lê bị quá tải, rơi, sửa chữa.

2. Hiệu chuẩn theo ISO 6789-2

Thiết bị hiệu chuẩn gồm một cảm biến mô men (đã hiệu chuẩn, liên kết chuẩn tới chuẩn mô men hoặc lực và chiều dài) gắn chặt trên giá, bộ chỉ thị ghi giá trị đỉnh, và cơ cấu đặt lực bằng tay hoặc bằng động cơ. Độ không đảm bảo của thiết bị phải nhỏ hơn nhiều so với dung sai của cờ lê.

1. Chuẩn bị: cờ lê ở nhiệt độ phòng thí nghiệm, kiểm tra hư hỏng, cóc, đầu vuông.
2. Gia tải sơ bộ ba lần ở giá trị lớn nhất (cờ lê kiểu II: cài ở giá trị lớn nhất và cho ngắt ba lần) để ổn định cơ cấu và dầu mỡ.
3. Đo ở ba điểm: 20 %, 60 %, 100 % giá trị lớn nhất (với kiểu II, điểm thấp nhất là giá trị cài đặt nhỏ nhất nếu lớn hơn 20 %).
4. Cách đặt lực: tại điểm đánh dấu trên tay cầm, vuông góc với thân cờ lê và trục đầu vuông; tăng đều, phần cuối tăng chậm (ISO 6789 quy định 20 % cuối kéo dài khoảng 0,5–4 giây) để không vọt quá khi cờ lê ngắt.
5. Mười lần đo mỗi điểm; với kiểu II, ghi giá trị đỉnh ở thời điểm ngắt.
6. Thành phần độ không đảm bảo: ngoài độ lặp lại và thiết bị hiệu chuẩn, ISO 6789-2 yêu cầu đánh giá ảnh hưởng của vị trí đầu vuông (xoay 90°), mối nối giữa cờ lê và cảm biến, điểm đặt lực trên tay cầm, độ phân giải (kiểu I).

3. Ví dụ: cờ lê tự ngắt 20–100 N·m

Cờ lê luôn ngắt cao hơn giá trị cài đặt, sai lệch lớn nhất ở điểm 20 % (+2,08 % trung bình, +2,75 % lần lệch nhất). Mọi lần đo đều trong ±4 % nên cờ lê đạt. Tuy vậy, nếu tính thêm độ không đảm bảo của phép hiệu chuẩn, ở điểm 20 % khoảng dư còn lại không nhiều; người dùng siết bu lông quan trọng ở vùng giá trị nhỏ nên cân nhắc dùng cờ lê dải nhỏ hơn, để giá trị cần siết rơi vào khoảng 30–80 % dải của cờ lê.

4. Điểm đặt tay và đầu nối dài

• Điểm đặt tay: cơ cấu ngắt của cờ lê tự ngắt cảm nhận mô men quanh một chốt nằm gần đầu vuông, không phải mô men tại đầu vuông. Khi tay cầm lệch khỏi điểm đánh dấu, tỉ lệ giữa hai mô men đổi, nên mô men thật lệch khỏi giá trị cài đặt. Với mô hình trong hình, lệch 30 mm làm sai khoảng 0,6 %. Cầm đúng vị trí đánh dấu, không nối ống tuýp vào tay cầm.
• Đầu nối dài thẳng hàng: nối thêm một đoạn E giữa đầu vuông và bu lông làm cánh tay đòn dài ra, mô men tại bu lông lớn hơn giá trị cài đặt. Quy đổi: M_đặt = M_cần × L / (L + E). Đầu nối hướng vuông góc với tay cầm thì không cần quy đổi.
• Đầu khẩu cardan, đầu nối gập làm phương lực lệch, nên tránh khi siết mô men chính xác.

5. Lưu ý sử dụng và bảo quản

• Trả về giá trị nhỏ nhất (không vặn quá mức nhỏ nhất) sau khi dùng cờ lê tự ngắt, để lò xo không bị mỏi.
• Không dùng cờ lê lực để nới bu lông hoặc làm cờ lê thường; cờ lê một chiều không đo được chiều ngược lại.
• Dừng ngay khi nghe tiếng kêu, không kéo thêm; với kiểu chỉ thị, đọc khi lực ổn định.
• Cờ lê không dùng lâu ngày: cho ngắt vài lần ở giá trị thấp trước khi siết thật để dầu mỡ phân bố lại.
• Rơi hoặc va đập thì gửi kiểm tra trước khi dùng tiếp; một cờ lê bị rơi có thể lệch vài phần trăm mà nhìn bên ngoài không thấy.
• Kiểm tra giữa kỳ bằng thiết bị thử cờ lê tại xưởng: một điểm ở giá trị hay dùng, ghi vào sổ theo dõi.

6. Những lỗi hay gặp

7. Xem thêm

• Cảm biến biến dạng (strain gauge): cấu tạo, nguyên lý, các loại, chế tạo và đo bằng ADS1115, ESP32.
• Các bài khác trong loạt: chuẩn lực và máy chuẩn lực, chu kỳ hiệu chuẩn và kiểm tra giữa kỳ, các nguồn sai số khi đo lực.