میکرومترها (ریزسنج‌ها) و کولیس‌ها (ورنیه‌ها) از رایج‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری در کنترل کیفیت، ماشین‌کاری و مهندسی هستند. این ابزارها، خواه آنالوگ باشند یا دیجیتال، وظیفه تعیین ابعاد حیاتی قطعات با دقت بالا (اغلب تا 0.01 یا 0.001 میلیمتر) را بر عهده دارند. برای تضمین اینکه اندازه‌گیری‌های آن‌ها قابل اعتماد بوده و با استانداردهای ملی و بین‌المللی مطابقت داشته باشد، کالیبراسیون منظم یک فرآیند اجباری و ضروری است. عدم کالیبراسیون، خطر پذیرش قطعات معیوب یا رد قطعات سالم را افزایش داده و زیان‌های مالی و ایمنی به همراه دارد.
۱. اهمیت کالیبراسیون و ردیابی (Traceability)
الف) تضمین انطباق و کیفیت
هر ابزار اندازه‌گیری، در طول زمان و با استفاده مکرر، دچار انحراف (Drift) می‌شود. هدف کالیبراسیون این است که تأیید کند اندازه‌گیری ابزار در محدوده تلورانس خطای مجاز (مثلاً +-0.004mm برای کولیس یا برای میکرومتر +-0.001mm) باقی می‌ماند. این کار تضمین می‌کند که قطعات تولیدی در داخل مشخصات طراحی قرار دارند.
ب) اصل ردیابی (Traceability)
در محیط‌های صنعتی و آزمایشگاهی، صرفاً اندازه‌گیری دقیق کافی نیست؛ اندازه‌گیری باید قابل ردیابی باشد. قابلیت ردیابی به این معنی است که دقت ابزار اندازه‌گیری (مانند کولیس شما) با اتصال به یک زنجیره ناگسستنی از مقایسه‌ها، نهایتاً به یک استاندارد ملی یا بین‌المللی (مانند استانداردهای نگهداری شده توسط NIST در آمریکا یا سازمان استاندارد مربوطه در کشور) می‌رسد. این امر با استفاده از ابزارهای مرجع کالیبره‌شده (مانلاً بلوک‌های گِیج) محقق می‌شود.
۲. روش‌های کالیبراسیون و ابزارهای مرجع
کالیبراسیون یک ابزار اندازه‌گیری باید شامل بررسی نقاط مختلف در محدوده کاری آن باشد. ابزارهای مرجع باید دارای دقت حداقل چهار برابر بهتر از ابزار تحت کالیبراسیون باشند ( 4:1Ratio).
الف) ابزارهای مرجع اصلی
بلوک‌های گِیج (Gage Blocks): قطعات فولادی، سرامیکی یا کاربیدی با دقت بسیار بالا (کلاس 0 یا 00). این بلوک‌ها مهم‌ترین مرجع برای تأیید ابعاد دقیق هستند.
میکرومتر استاندارد مرجع: برای کالیبراسیون میکرومترهای با محدوده کاری وسیع (مانند )، از میکرومترهای مرجع با دقت تأییدشده استفاده می‌شود.
صافی‌های نوری (Optical Flats): صفحات شیشه‌ای یا کوارتزی که برای بررسی صافی و موازی بودن سطوح اندازه‌گیری میکرومترها از طریق پدیده تداخل نوری استفاده می‌شوند.
ب) فرآیند کالیبراسیون کولیس دیجیتال
تنظیم و بررسی صفر (Zero Check):
قبل از هر چیز، باید سطح اندازه‌گیری تمیز شود.
فک‌های کولیس باید به آرامی بسته شوند. در حالت دیجیتال، نمایشگر باید عدد 0.00mm را نشان دهد.
اگر نمایشگر روی صفر نرفت، دکمه برای تنظیم مجدد فشرده می‌شود. این کار خطای صفر را از بین می‌برد.
تست خطی‌سازی (Linearity Check):
از بلوک‌های گِیج با اندازه‌های مشخص 25mm 100mm 150mm استفاده می‌شود.
کولیس روی هر بلوک قرار گرفته و مقدار اندازه‌گیری‌شده با مقدار نامی بلوک مقایسه می‌شود.
اختلاف بین دو مقدار به عنوان خطای کولیس در آن نقطه ثبت می‌شود.
اگر خطا از تلورانس مجاز بیشتر باشد، کولیس یا تنظیم می‌شود یا از رده خارج می‌گردد.
ج) فرآیند کالیبراسیون میکرومتر خارجی
بررسی صفر و لنگی:
در میکرومترها (معمولاً با محدوده 0 تا 25 میلیمتر)، دو سطح اندازه‌گیری (سندان و دوک) با استفاده از نیروی کنترل‌شده کلاچ جغجغه‌ای به هم می‌رسند.
خط صفر روی غلاف باید با خط صفر روی سنبه منطبق باشد. در صورت عدم انطباق، از آچار کالیبراسیون برای تنظیم مکانیکی غلاف استفاده می‌شود.
بررسی موازی بودن و صافی:
از صافی‌های نوری استفاده می‌شود. وقتی صافی نوری بین سندان و دوک قرار می‌گیرد، الگوهای تداخلی (نوارهای تاریک و روشن) نباید بیش از نصف یک نوار (Half Fringe) انحراف داشته باشند. انحراف زیاد نشان‌دهنده سایش ناموازی یا آسیب‌دیدگی سطوح است.
تست خطی‌سازی با میله‌های مرجع:
برای میکرومترهای بزرگتر (مانند 100 تا 125 میلیمتر )، از میله‌های مرجع (Setting Masters) که برای آن محدوده خاص کالیبره شده‌اند، استفاده می‌شود. اندازه‌گیری میکرومتر با طول میله مرجع مقایسه می‌شود.
۳. نگهداری صحیح برای حفظ دقت
دقت ابزار به شدت به نحوه نگهداری آن بستگی دارد.
تمیزکاری: سطوح اندازه‌گیری باید همیشه قبل و بعد از استفاده با پارچه‌های بدون پرز تمیز شوند. حتی یک ذره گرد و غبار کوچک می‌تواند اندازه‌گیری را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.
دمای محیط: اندازه‌گیری‌ها باید در دمای کنترل‌شده (معمولاً درجه سانتی‌گراد یا درجه فارنهایت) انجام شوند. تغییرات دمایی باعث انبساط یا انقباض ابزار و قطعه کار می‌شود.
عدم اعمال فشار بیش از حد: در هنگام اندازه‌گیری با میکرومتر، همیشه باید از کلاچ جغجغه‌ای (Ratchet Stop) استفاده شود تا نیروی یکنواختی اعمال گردد.
ذخیره‌سازی ایمن: ابزارها باید در جعبه‌های محافظ و مجزا، به دور از ابزارهای خشن یا منابع حرارتی ذخیره شوند.
۴. نتیجه‌گیری
کالیبراسیون میکرومترها و کولیس‌ها یک فرآیند دوره‌ای و حیاتی است که باید در برنامه نگهداری پیشگیرانه هر کارگاه یا آزمایشگاه کنترل کیفی قرار گیرد. با استفاده صحیح از ابزارهای مرجع قابل ردیابی (مانند بلوک‌های گِیج) و رعایت دقیق پروتکل‌های کالیبراسیون، می‌توان تضمین کرد که ابزارهای اندازه‌گیری همواره داده‌های دقیق را ارائه می‌دهند. این دقت، در نهایت به کاهش ضایعات، تضمین انطباق و افزایش اعتبار کیفی یک سازمان منجر می‌شود.
