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• Jesús Gomez

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INDICE INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 2 OBJETIVO......................................................................................................................................... 2 2.9.6 BLOQUES PATRÓN ............................................................................................................. 3 Historia .......................................................................................................................................... 3 ¿Qué son los bloques patrón? ............................................................................................... 3 Materiales que componen los bloques patrón ................................................................... 4 Grados de precisión y usos .................................................................................................... 4 Presentación y acoplamiento de bloques patrón .............................................................. 5 Cuidado de los bloques patrón .............................................................................................. 7 Características de los bloques patrón de Mitutoyo .......................................................... 8 Juegos de bloques patrón rectangulares en acero ........................................................ 10 Bloques patrón individual ...................................................................................................... 11 Calibración de los bloques patrón ...................................................................................... 11 Aplicaciones de los bloques patrón.................................................................................... 12 Tipos de bloques patrón ........................................................................................................ 13 Selección del material ............................................................................................................. 14 Clases de patrones de extremos.......................................................................................... 16 Cuidados para su conservación .......................................................................................... 18 Modelos Bloques Patrón ........................................................................................................ 19 CONCLUSIÓN ................................................................................................................................ 21 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 22 CUESTIONARIO ............................................................................................................................ 23

INTRODUCCIÓN La medición es un proceso que realizamos cotidianamente, aun sin estar conscientes de ello. Cuando vamos al mercado a comprar la despensa, pedimos, por ejemplo, 1 kg de tortillas, si vamos a comprar ropa, pedimos un pantalón de cualquier talla y una camisa de talla mediana; si deseamos adquirir un electrodoméstico, buscamos el que menos consumo de kilowatt-hora tenga; si deseamos que nuestro teléfono celular funcione, adquirimos tiempo-aire (una tarjeta de 100 min, por ejemplo). En este trabajo se hablará principalmente de los bloques patrón detalladamente para resolver distintas dudas, como lo son sus distintas aplicaciones, cuáles son sus características y que finalidad tiene esta en las industrias, dejando así un trabajo completo.

OBJETIVO El principal propósito de este trabajo es que los distintos instrumentos que mencionaremos como lo son los bloques patrón sean de gran ayuda para el lector en un momento dado ya que en este trabajo se mencionaran sus diferentes características en que están compuestos estos instrumentos de medición, cuáles son sus dimensiones, los diferentes bloques patrón que existen y el porqué de este instrumento en sus distintas aplicaciones.

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2.9.6 BLOQUES PATRÓN Historia En los albores del siglo XVIII, el científico sueco Cristopher Polhem elaboró una barra que contaba con diferentes espesores e introdujo una nueva tecnología en la industria del hierro. En 1890, Hjalmer Ellstrom, fabricante sueco de armas, diseño un bloque patrón con dos superficies paralelas para inspeccionar rifles. En 1910, Carl Edward Johansson descubrió que cualquier longitud podría obtenerse combinando un conjunto de pequeños bloques patrón con diferentes tamaños; basado en este principio, construyó un juego de bloques patrón compuesto de 111piezas con el cual podía formar cualquier longitud dentro del rango de 2 a 202 mm en incrementos de un micrómetro (200000 combinaciones). Estas piezas tienen una sección transversal rectangular y se denominan bloques patrón rectangular. En 1918 William E. Hoke, del entonces NBS de Estados Unidos, actualmente el NIST, diseñó un bloque patrón con una sección transversal cuadrada y un agujero en el centro. Este tipo de bloques es ampliamente utilizado en Estados Unidos debido a su facilidad de manejo y se denominan bloques patrón cuadrado.

¿Qué son los bloques patrón? Los bloques patrón, calas o galgas patrón, bloques patrón longitudinales (BPL) o bloques Johansson -en honor a su inventor- son piezas macizas en forma de paralelepípedo, en las que dos de sus caras paralelas (o caras de medida) presentan un finísimo pulido especular que asegura excepcional paralelismo y planitud, pudiendo materializar una longitud determinada con elevada precisión. Generalmente se presentan por juegos de un número variable de piezas y gracias al fino acabado de sus caras de medida se pueden adherir entre sí mediante un simple deslizamiento manual, combinándose en la cantidad necesaria para disponer de cualquier valor nominal existente dentro de su campo de utilización, con escalonamientos de hasta 0,5 micras. Valija-de-Bloques-Patrón Valija-de-Bloques-Patrón De estas características se desprende que los bloques patrón son los dispositivos de longitud materializada más precisa que existe. Desde que aparecieron en el mercado, a comienzos del siglo XX, y hasta la actualidad, su diseño y construcción ha evolucionado constantemente y hoy están sujetos al cumplimiento de la norma internacional ISO 3650. Es por eso que los requisitos que deben cumplir los bloques patrón son rigurosos y se basan en su aptitud para ser instrumentos de calibración. Estos requisitos son:

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● Exactitud geométrica y dimensional: deben cumplir con las exigencias de longitud, paralelismo y planitud. ● Capacidad de adherencia a otros bloques patrón: determinada por su acabado superficial. ● Estabilidad dimensional a través del tiempo, es decir, no deben “envejecer”. ● Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes: esto minimiza los errores de medición frente a variaciones de temperatura ● Resistencia al desgaste y a la corrosión. Materiales que componen los bloques patrón Los bloques patrón están construidos generalmente en acero, pero también se presentan en otros materiales de mayor dureza y resistencia, como el metal duro y la cerámica, por lo que el empleo de piezas de uno u otro material dependerá del presupuesto y la aplicación.

La dureza media del acero usado en bloques patrón es de 64 HRc (escala Rockwell) y presenta gran precisión y estabilidad dimensional, así como bajo coeficiente de expansión térmica. No obstante, las piezas requieren una meticulosa limpieza posterior a su uso y deben cuidarse las condiciones de almacenamiento, a fin de protegerlas de la humedad y la corrosión.

Los bloques patrón de metal duro, generalmente carburo de tungsteno o carburo de cromo, presentan el doble de dureza media con respecto a los de acero y por ello son capaces de ofrecer una sólida adherencia y gran resistencia al desgaste.

Hasta el momento, los bloques patrón de cerámica son los más resistentes al desgaste y la corrosión, y presentan las mejores propiedades de adherencia y estabilidad. Son piezas de óxido de zirconio con un tratamiento especial para lograr sus características excepcionales, que llegan a una dureza media de 130 HRc. Además, la ventaja que poseen frente a los bloques metálicos es que no se adhiere ningún tipo de impurezas magnéticas, por ejemplo limaduras de hierro o virutas de acero, lo que introduciría errores en las mediciones y dañaría la pieza.

Grados de precisión y usos Aún dentro de cada clase de materiales con los que están construidos, los bloques patrón se encuentran disponibles en distintas calidades o grados de precisión (en números o, más antiguamente, en letras), cada grado debidamente clasificado por la norma ISO 3650 y sujeto a las tolerancias estipuladas por la misma. Una vez más,

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el empleo de tal o cual grado de precisión depende de la aplicación, de acuerdo con los datos de la siguiente tabla.

Presentación y acoplamiento de bloques patrón Como ya se señaló, los bloques patrón se suministran usualmente en juegos presentados en estuches de madera, aunque también pueden adquirirse por unidad. Si bien existen muchos, los juegos más comunes son los de 56 y 112 piezas, que permiten escalonamientos de 1 mm y 0,5 micras respectivamente. La longitud nominal del bloque más pequeño del juego de 56 piezas es de 1 mm y la del bloque más grande es de 200 mm. En el juego de 112 piezas, la longitud nominal del bloque más pequeño es de 0,5 micras y la del más grande es de 100 mm.

Con frecuencia se presenta la situación en que debe materializarse un valor que no responde a ninguno de los bloques individuales, es decir, es más probable que tengamos que materializar, por ejemplo, 12,028 mm que 10 mm exactos. Esta situación se resuelve mediante el proceso conocido como acoplamiento, combinación o montaje de bloques patrón.

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En virtud del fino acabado que poseen sus caras de medida, los bloques patrón pueden adherirse por estas caras para formar un acoplamiento capaz de alcanzar la medida que deseamos materializar. Sin embargo, no se trata de agrupar bloques al azar, sino de seguir cuidadosas reglas para lograr la precisión necesaria y proteger los bloques de cualquier daño. Podemos resumir estas reglas en los siguientes pasos:

1) Agrupar los bloques patrón siguiendo la secuencia I-IV que indica la figura, es decir: cruzarlos en ángulo recto (I), girarlos suavemente en el sentido indicado (II), deslizar uno sobre otro en el sentido indicado para eliminar la película de aire entre ambos (III) hasta lograr una perfecta adherencia (IV).

2) A menos que sea sumamente necesario, deberá evitarse el uso de los bloques patrón más delgado, ya que son muy frágiles y pueden deteriorarse con facilidad.

3) Siempre deberá procurarse emplear el menor número posible de bloques patrón (no más de cinco en total) para que la suma de los pequeños errores propios del bloque permanezcan con valor despreciable (< 0,001 mm), aunque deberá respetarse la condición 2. Cuanto más completo sea el juego de bloques patrón, habrá mayores posibilidades de emplear el menor número de bloques.

4) Comenzar por elegir los bloques que determinan los valores más pequeños, por ejemplo, de las milésimas, después los de las centésimas, las décimas, etc.

5) Para su protección, los bloques patrón más delgados del grupo deberán colocarse en el medio y los más grandes en los extremos.

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6) Deberá tratarse de lograr un cierto equilibrio de valores entre los bloques patrón más delgados y los más grandes.

Por ejemplo, supongamos que queremos materializar la medida que ejemplificamos anteriormente, es decir, 12,028 mm y contamos con un juego de bloques patrón de 112 piezas.

Comenzando por la cifra que determina los valores más pequeños, podríamos elegir el bloque de 0,008 mm. Sin embargo, la condición 2 enunciada arriba nos aconseja no utilizar bloques tan delgados, por lo tanto, elegiremos la pieza de 1,008 mm. A continuación requerimos la medida de 0,02 mm, pero nuevamente, para satisfacer la condición 2, elegimos el bloque de 1,02 mm. Finalmente, agregamos el bloque de 10 mm para completar el total de (1,008 + 1,02 + 10) mm = 12,028 mm.

Cuidado de los bloques patrón Como toda pieza de precisión, sumamente delicada y de elevado costo, los bloques patrón requieren un extremo cuidado, tanto en su manipulación como en su almacenamiento, a fin de evitar deterioros y la pérdida de sus propiedades. Para ello, debemos tener en cuenta lo siguiente:

El ambiente de trabajo deberá estar a 20ºC o a una temperatura lo más cercana posible a ese valor, ya que es a la cual se calibran los bloques patrón. Debe ser un ambiente protegido de atmósferas húmedas, polvorientas o corrosivas, como así también de la luz solar, radiaciones térmicas, campos magnéticos o eléctricos. Para el cuidado de los bloques patrón se deberá trabajar siempre sobre superficies blandas (goma, gamuza, etc.) y utilizar guantes o pinzas, evitando usar las manos desprotegidas, que podrían estar sucias o húmedas. Antes del uso, los bloques deberán limpiarse cuidadosamente con solventes apropiados para quitar el lubricante que los protege. Deben manipularse sin tocar sus caras de medida ni tomar varios a la vez en la mano, como tampoco dejarlos permanecer mucho tiempo en la mano para que no se calienten. Si se construyen acoplamientos, estos nunca deberán forzarse para encajar en el alojamiento a medir y deberán desmontarse tan pronto como sea posible para evitar que los bloques queden adheridos permanentemente. Después del uso, los bloques patrón deberán limpiarse nuevamente, lubricarse y guardarse en su estuche.

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Observando estos cuidados, la vida útil de los bloques patrón es muy prolongada. Es habitual que los fabricantes también comercialicen elementos de montaje, accesorios, guantes y kits de limpieza junto con los juegos de bloques patrón.

Si bien los bloques patrón de sección rectangular son los más comunes, algunas firmas también comercializan bloques patrón de sección cuadrada, y tanto uno como otro tipo se encuentran disponibles en medidas métricas y en pulgadas, con un amplio surtido de juegos que responden a las necesidades más exigentes.

Características de los bloques patrón de Mitutoyo La empresa Mitutoyo, siguiendo una larga tradición, fabrica en su planta de Miyazaki, Japón, bloques patrón. Los dos materiales utilizados, acero y cerámica, se distinguen por su extraordinaria calidad y durabilidad. • Características de los bloques patrón cerámico de Mitutoyo: – Larga vida: Resistencia 10 veces superior a la del acero – Casi ausencia de corrosión, de lo que se desprende un manejo y almacenamiento especialmente sencillos.

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– Libre de “envejecimiento “, esto es, que los bloques patrón mantienen su estabilidad dimensional. – Acero y cerámica tienen similares coeficientes de dilatación térmica, lo cual reduce el error de medición frente a variaciones de temperatura. – Los bloques patrón cerámicos pueden deslizarse, sin problemas, sobre bloques patrón de acero siendo compatibles para su adherencia. – En los bloques patrón de cerámica no se adhiere ningún tipo de impurezas magnéticas como por ejemplo virutas de acero. • Características de los bloques patrón de acero, de Mitutoyo: – Extraordinaria estabilidad geométrica, esto es, que los bloques patrón de acero se fabrican exclusivamente en material que es envejecido en costosos procesos. – Gran fiabilidad del bloque, lo que significa que, el bloque patrón de acero de Mitutoyo resulta ser, incluso a pesar de transcurrir mucho tiempo, un valioso patrón, debido a su extraordinaria estabilidad térmica. – Cumple con las normas DIN Las variaciones de longitud máximas admisibles que pueden sufrir los bloques patrón por año, se establecen claramente en la norma DIN EN ISO 3650. Con un bloque patrón de calidad de Mitutoyo se cumplen sobradamente esta e incluso todas las demás exigencias. – Los bloques patrón de acero son extraordinariamente idóneos como patrones de ajuste, debido a la reducida incertidumbre de medición que alcanzan. – Los bloques patrón de Mitutoyo poseen caras de gran calidad, que garantizan una adherencia perfecta y un deslizamiento óptimo.

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Juegos de bloques patrón rectangulares en acero • Las calas patrón Mitutoyo están fabricadas de acero especialmente aleado, libre de tensiones y cuidadosamente templado, que posee la estabilidad necesaria para una elevada precisión, una larga duración y gran capacidad de adherencia. • Las calas tienen una dureza de 800 HV (64 HRC), por lo que son extraordinariamente resistentes al desgaste. Con cantos matados y lapeados a mano que evitan las fracturas. Cada cala patrón lleva un número de identificación y

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la tolerancia de cada una de ellas se indica en el boletín de verificación que acompaña a cada juego. • Todos los juegos de calas patrón se empaquetan al vacío, inmediatamente después de Haber sido controlados en la verificación final, con el objetivo de preservarlos de la humedad e influencias extrañas. Se sirven en estuches de Madera.

Bloques patrón individual • Las calas patrón Mitutoyo están fabricadas de acero especialmente aleado, libre de tensiones y cuidadosamente templado, que posee la estabilidad necesaria para una elevada precisión, una larga duración y gran capacidad de adherencia. • Las calas tienen una dureza de 800 HV (64 HRC). “Cera Block” bloques patrón paralelos de cerámica • Calas patrón paralelas de cerámica (circonio) de gran estabilidad, lapeadas a mano, con buena adherencia. • Cada cala lleva un número de identificación. Las calas tienen una dureza de 1.350 HV, por lo que son muy estables y extraordinariamente resistentes al desgaste. • Cada juego de bloques patrón se suministra con un certificado de inspección con trazabilidad a normativa nacional. • Además los bloques patrón se miden interfero métricamente en un laboratorio acreditado NKO. Todos los juegos de bloques patrón se suministran con un certificado de inspección de fábrica con trazabilidad a la norma nacional. Además, los juegos de bloques patrón de cali brado clase K son medidos interferométricamente en un laboratorio acreditado JCSS (Japan Calibration Service System) . Un certificado de calibrado JCSS equivale a un certificado de calibrado DKD (Servicio Alemán de Calibrado), ya que ambas instituciones son miembros de la ILAC (Corporación Internacional de Acreditación de Laboratorios). Cada miembro de la ILAC reconoce las certificaciones de los demás.

Calibración de los bloques patrón Los bloques patrón son la medida materializada más exacta industrial para calibración de instrumentos, así como mediciones y trazos diversos. Están disponibles en forma rectangular o cuadrada, hechos de acero, cerámica o carburo

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(véase la figura 1). Los juegos comúnes incluyen medidas desde 0,5 mm hasta 100 mm, pero se tienen disponibles en longitudes de hasta 1000 mm. Como todo equipo de medición requieren ser calibrados antes de su uso cuando son nuevos y después calibrarse periódicamente. El laboratorio que lleve a cabo la calibración debe estar acreditado bajo ISO 17025. La calibración de bloques patrón corto (0,5 mm a 100 mm) se realiza por comparación con otro bloque patrón de la misma longitud nominal calibrada por interferómetro, utilizando máquinas denominadas comparadores de bloques patrón, la figura 2 muestra dos de estas máquinas de tipo automático.

Para obtener la máxima exactitud de condiciones ambientales tales como la temperatura del bloque patrón que se calibra (medida con 6 sensores de temperatura con una resolución de 0.01°C), la temperatura del aire (medida con dos sensores), la presión atmosférica y la humedad relativa se registran los valores en tiempo real durante el proceso de medición para realizar la correcciones apropiada para estos efectos; aun cuando la temperatura del laboratorio se controle continuamente para permanecer entre 19, 5°Cy 20.5°C. Esto es muy importante para los bloques patrón largos.

Para obtener la trazabilidad a la unidad de longitud los bloques patrón cortos deben calibrarse con un equipo denominado interferómetro (véase la figura 8), que realiza la medición con dos fuentes de luz láser de longitud de onda de diferente. Luego los láseres se calibran. En el caso de los bloques patrón largo la fuente láser utilizado se calibra.

Aplicaciones de los bloques patrón * En la calibración y ajuste de instrumentos de medición (calibrador con vernier, digital o de carátula, micrómetro, comparadores, etc.). * Para determinar la medida de trabajo de los calibres de herradura (sin carátula). * Como incrementos en las mesas micrométricas (en la platina del microscopio de taller).

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* Como patrones, para ajustar equipos de tipo electrónico. * En la medición de piezas mecanizadas. * En accesorios de trazo de gran exactitud. * Ajuste de máquinas herramientas, en este caso se puede usar patrones que no respondan a normas, pero que sean exactas.

Tipos de bloques patrón * Patrones Lineales (De Extremos). Son elementos de medición lineal (verificación directa) con dimensión fija; que materializan determinadas medidas de longitud por medio de la distancia entre dos superficies de medida (superficies extremas).

* Patrones Angulares. Son unos bloques de acero que, por la posición que guardan sus superficies de medida, materializan una determinada magnitud angular.

Bloques patrón por su grado de exactitud

Por lo general están hechos de acero para herramienta endurecido y estabilizado, acero inoxidable o carburo de tungsteno. Normalmente, los bloques patrón se hacen en juegos de varios bloques de diferentes tamaños. Los bloques se pueden usar individualmente o conjuntamente para obtener casi cualquier tamaño dentro del rango del juego: Con un juego típico de 81 bloques patrón se pueden obtener más de 100,000 tamaños diferentes. La escala normal de tamaños delos bloques patrón está entre 0.010 y 20.000 pulgadas para los bloques en pulgadas y entre 0.20 y 500.00 mm para los bloques milimétricos. Los bloques patrón se hacen en cuatro grados de exactitud: 0.5, 1, 2 y 3 (formalmente denominados AAA, AA, A + y A). En la siguiente tabla se muestran los límites de tolerancia exactos para cada uno de estos grados.

Grado exactitud 0.5

de

Designación formal

Sistema inglés (pulgadas)

Sistema métrico (milímetros)

AAA

±0.000001

±0.00003

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1

AA

±0.000002

±0.00005

2

A+

+ 0.0000040.000001

+ 0.0001-0.00005

3

A

+ 0.0000060.000002

+0.00015-0.00005

Puesto que la perfección absoluta es imposible de obtener y si se pudiese obtener, sería imposible medirla, estos valores de tolerancia se han establecido para controlar los tamaños de los bloques dentro de cada grado. El tamaño exacto de cada bloque dentro del juego se muestra en el certificado de calibración que viene con cada juego. Esta calibración de los bloques calibradores normalmente se comunica a la Oficina Nacional de Normas de E. U., en Washington, D. C. El tamaño nominal de cada bloque patrón normalmente está grabado en un lado del bloque junto con el nombre del fabricante y el número de serie del bloque. Este número de serie identifica el conjunto al que pertenece el bloque patrón Los patrones de dureza se utilizan en las empresas para evaluar y controlar todas las variables y factores envueltos en los ensayos de dureza, factores como el control de aplicación dinámica o estática de las cargas, de las calidades de los penetradores de dureza. Por lo tanto el uso de penetradores más exactos, inclusive con certificado de calibración trazable a organismos nacionales o internacionales, se torna de vital importancia en la calibración y la evaluación de un durómetro.

Selección del material 1.1 Proceso de fabricación Para obtener alta uniformidad de la superficie de ensayo, se debe tener un control estricto de la calidad del material seleccionado para cada tipo de ensayo. Normalmente, los materiales inicialmente se cortan en placas, después se les da la forma específica (en forma de disco o en algunos casos de forma rectángular). Estas formas son las más utilizadas por que facilitan el tratamiento térmico y permiten resultados más eficientes en el proceso. Finalizado el tratamiento térmico, los patrones se rectifican para eliminar las partes micro carbonadas originadas por el tratamiento. La eliminación debe realizarse con extremo cuidado, para que el proceso no eleve demasiado la temperatura de la superficie, alterando las

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características del material o reduciendo la dureza obtenida por el tratamiento térmico. Posteriormente las caras del patrón de dureza se lapean para dar la exactitud de paralelismo y enseguida se pulen. Antes de efectuar la calibración del patrón de dureza, el material se somete a un cuidadoso control de rugosidad, paralelismo y de planitud de la superficie. Los factores de mayor importancia de un patrón de dureza son la homogeneidad de la dureza, la rugosidad, el paralelismo y la planitud en toda la extensión de las caras del material seleccionado. 1.2 Procedimiento de calibración Normalmente los materiales en lotes de 20 piezas se someten a un proceso de tratamiento térmico y que se controlará y calibrará como un sólo grupo. Cada patrón será marcado con el valor de la variación de las lecturas de 10 ensayos controlados, que se obtienen sobre una línea sobre la superficie. De los valores de las mediciones se obtiene un promedio y una variación para cada eje, después el cálculo estadístico de todos los puntos medidos en el patrón de dureza. Estos valores deben guardarse para permitir un control de proceso de manufactura y trazabilidad. Como optimizar la utilización de los Patrones de Dureza 2.1 Elección de los Patrones de Dureza Para verificar la estabilidad del ensayo utilizado en la calibración, los patrones de dureza deben seleccionarse de acuerdo con las necesidades de la calibración. Normalmente los durómetros deben verificarse dentro de tres secciones, esto es en la parte alta, media y baja de la escala de medición. Por ejemplo, para los durómetros Rockwell se recomienda la verificación en la sección de 60, 50, 30 ó 20 HRC. Siendo posible la verificación en una cantidad mayor a la sección de medición, por ejemplo, un intervalo de 10 puntos de la escala. Crear una rutina de inspección con patrones de dureza, abajo o encima de las secciones de dureza más frecuentemente utilizadas aumenta la estabilidad del ensayo. Notas (1) El ensayo debe realizarse, siguiendo las normas nacionales e internacionales, así como debe evaluar la exactitud de dos componentes (factores) que interfieren en el ensayo (penetrador, carga y el propio durómetro). (2) Debemos verificar si el número de serie de fabricación, la escala, o el valor de la incertidumbre que normalmente se encuentra grabada en el lateral del patrón, son los mismos del certificado de calibración que normalmente acompaña al patrón.

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(3) Condiciones del ensayo deseables, esto es velocidad de aplicación de carga, tiempo de permanencia de la carga, fuerza de penetración y la temperatura, deben atender las normas nacionales e internacionales. Otro aspecto que se debe considerar son las indicaciones de los fabricantes de patrones de dureza para la realización del ensayo de dureza y la calibración. (4) Normalmente los valores grabados en los patrones de dureza son un promedio de cinco lecturas realizadas en la superficie. Es común también, que los patrones de dureza presenten de 9 a 10 mediciones en la superficie, las mismas se tomaron para el cálculo del promedio y de la amplitud de los valores medidos. Medición con exactitud de los durómetros Los patrones de dureza son generalmente utilizados para verificar la exactitud, confiabilidad y el ajuste de cada durómetro. La tabla 2 muestra la tolerancia y la variación de los durómetros y el patrón de dureza, basados en la norma JIS. Durabilidad de los bloques patrón de dureza Los patrones de dureza, durante el proceso de fabricación pasan por una eliminación de esfuerzos internos generados por el tratamiento térmico. Como resultado tenemos el endurecimiento del perímetro alrededor de la penetración que debido a este hecho la norma JIS recomienda que la distancia entre una penetración y otra sea de 4d (donde d es el diámetro del penetración). una superficie dividida en 5 partes (n=5).

Clases de patrones de extremos 1. Exactitud dimensional y geométrica Planicidad y Paralelismo

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Las caras de medición deben de guardar muy buena planicidad para asegurar que la lectura en cualquier punto sea legítima y que facilite su capacidad de adhesión. Las dos caras (los extremos que proporcionan la longitud materializada) deben ser paralelas en todos los puntos a lo largo del bloque. Para asegurar el buen estado de las caras se usan los planos ópticos. 2. Excelente Acabado Superficial Se logra a través de un proceso de microlapeado, alcanzándose valores de rugosidad media (RA) hasta de 0.02 mm. 3. Estabilidad Dimensional Los bloques patrón de acero no deberán perder a través del tiempo, su medida exacta por causa de deformaciones u otros factores. Es necesario proporcionar estabilidad dimensional que se consigue a través de un envejecimiento artificial. 4. Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes. (Acero) El material utilizado es un acero templado con un coeficiente de dilatación térmica de 11.5 X 10-6 °C y para algunas aplicaciones especiales son de cuarzo. 5. Alta Resistencia a la corrosión. En su fabricación se usan aleaciones resistentes a la corrosión, por estar bajo efectos oxidantes o en otros casos se pueden enmohecer. 6. Capacidad de corrimiento. Dado que las superficies de medida están lapeadas y son tan planas que es posible, limpiándolas previamente, componer arreglos de varios patrones adheridos, en virtud de su capacidad de corrimiento, con una fuerza suficiente. 7. Resistencia al desgaste 8. Dimensiones Correctas. 9. Grado de exactitud. Los bloques patrón se fabrican con diferentes grados de exactitud para facilitar su uso en diversas áreas de la actividad industrial. Según DIN se distinguen seis grados de exactitud, a saber: K, 00, 0, I, II y III, según las distintas aplicaciones. Patrones lineales (de extremos) Son elementos de medición lineal (verificación directa) con dimensión fija; que materializan determinadas medidas de longitud por medio de la distancia entre dos superficies de medida (superficies extremas). Patrones angulares.-

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Son unos bloques de acero que, por la posición que guardan sus superficies de medida, materializan una determinada magnitud angular. PRISMÁTICOS Tienen las superficies de medidas planas y paralelas. Sus secciones son, por lo general, rectangulares. Pero también pueden ser circulares (son los más usados y se encuentran normalizadas según DIN 861). Entre sus superficies de medida (plana y paralela), además de su mecanizado con alto grado de acabado superficial, materializa una medida muy exacta. CILÍNDRICOS Son aquellos en los que las superficies de medida son la parte circular de un cilindro (se usan como calibres para barrenos). ESFÉRICOS Tienen superficies de medida esféricas (al igual que los cilíndricos, se usan como calibres para barrenos). En la calibración y ajuste de instrumentos de medición (calibrador con vernier, digital o de carátula, micrómetro, comparadores, etc.). Para determinar la medida de trabajo de los calibres de herradura (sin carátula). Como incrementos en las mesas micrométricas (en la platina del microscopio de taller). Como patrones, para ajustar equipos de tipo electrónico. En la medición de piezas mecanizadas. En accesorios de trazo de gran exactitud. Ajuste de máquinas herramientas, en este caso se puede usar patrones que no respondan a normas, pero que sean exactas. Grado de exactitud”0”: Para requisitos muy estrictos (medidas de comparación, medidas de ajuste para máquinas de metrología, etc.). Grado de exactitud “I”.- Como medida de ajuste para instrumentos de medida, galgas de comprobación (calibración de calibradores, micrómetros, etc.). Grado de exactitud “II”.- para verificar y ajustar calibres e instrumentos de trabajo en el taller industrial (calibración rutinaria del calibrador vernier). Grado de exactitud “III”.- Para uso en el taller por el personal calificado (galgas de ajuste de calibres pasa-no pasa). Cuidados para su conservación Como toda pieza de precisión, sumamente delicada y de elevado costo, los bloques patrón requieren un extremo cuidado, tanto en su manipulación como en su almacenamiento, a fin de evitar deterioros y la pérdida de sus propiedades. Para ello, debemos tener en cuenta lo siguiente: METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN

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•El ambiente de trabajo deberá estar a 20ºC • Ambiente protegido de atmósferas húmedas, polvorientas o corrosivas, como así también de la luz solar, radiaciones térmicas, campos magnéticos o eléctricos. •Protección contra el sudor y calor de la mano, usando guantes de algodón y pinzas de madera. Se deberá trabajar siempre sobre superficies blandas (goma, gamuza, etc), •Antes del uso, los bloques deberán limpiarse cuidadosamente con solventes apropiados para quitar el lubricante que los protege. •Si van a permanecer un largo período de tiempo almacenado, deberán de ser engrasados en su superficie con vaselina neutra. •Para su limpieza, se usará una gamuza o una tela de tejido no fibroso. •No deberán ser usados en lugares cercanos a platos o mesas electromagnéticas •No deberán permanecer adheridos por varias horas •Se deberán comprobar periódicamente en su valor nominal y en sus caras de medición •Después del uso, los bloques patrón deberán limpiarse nuevamente, lubricarse y guardarse en su estuche.

Modelos Bloques Patrón GRADO 2: Estos bloques se pretende sean para uso en taller para fijar y calibrar dispositivos así como instrumentos exactos GRADO 1: Este grado se usa dentro de un área de inspección para verificar la exactitud de pernos y plugs, así como para fijar dispositivos de medición electrónicos GRADO 0: Estos patrones de alta exactitud se pretende que se usen dentro de un medio ambiente controlado por personal de inspección hábil. Se usan principalmente como patrón de referencia para fijar equipo de medición de alta exactitud y para la calibración de bloques patrón de grado inferior. GRADO K:

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Los bloques patrón de esta exactitud se pretende que se usen dentro de un cuarto de inspección o laboratorio de calibración con temperatura controlada. Se deben usar como patrones con certificado contra los que otros bloques patrón se calibran por comparación.

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CONCLUSIÓN Todos los instrumentos de medición tienen sus distintas aplicaciones en distintas áreas ya que cada una de estas son muy importantes en las industrias debido a su estructura lo cual lo hace ser como un instrumento único e irrepetible, pues un micrómetro no puede medir lo mismo que una regla, o un metro no mide lo mismo que un calibrador de alturas, e así como se llega a la conclusión de que los bloques patrón son instrumentos distintos que en sus distintas aplicaciones tienden a hacer un trabajo efectivo en distintas industrias de distintas compañías.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://www.metrologia.com/trabajos88/calibradores-pasa-no-pasa/calibradorespasa-no-pasa.shtml Martínez de San Vicente, “Metrología Mecánica”, UNR. J.A. Rodríguez, “Metrología”, CETILP. A. García Mateos, “Tolerancias, Ajustes y Calibres”, Ed. Urmo. D. Lucchesi, “Metrotecnia, tolerancias e instrumentación”, Ed. Labor. ISO system of limits and fits, “Bases of tolerances, deviations and fits, SS-ISO 286

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CUESTIONARIO 1.- ¿QUE SON LOS BLOQUES PATRÓN? Son piezas macizas en forma de paralelepípedo, en las que dos de sus caras paralelas (o caras de medida) presentan un finísimo pulido especular que asegura excepcional paralelismo y planitud. 2.- ¿COMO SE PRESENTA LOS BLOQUES PATRON? Se presentan por juegos de un número variable de piezas y gracias al fino acabado de sus caras de medida se pueden adherir entre sí mediante un simple deslizamiento manual. 3.- ¿CUÁL ES SU CAMPO DE UTILIZACIÓN? Escalonamientos de hasta 0,5 micras. 4.- ¿CUANDO APARECIERON LOS BLOQUES PATRÓN? En el siglo XX 5.- ¿A QUE NORMA ESTAN SUJETOS EN LA ACTUALIDAD? Al cumplimiento de la norma internacional ISO 3650. 6.- ¿QUE REQUISITOS DEBEN CUMPLIR LOS BLOQUES PATRÓN? ● Exactitud geométrica y dimensional: deben cumplir con las exigencias de longitud, paralelismo y planitud. ● Capacidad de adherencia a otros bloques patrón: determinada por su acabado superficial. ● Estabilidad dimensional a través del tiempo, es decir, no deben “envejecer”. ● Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes: esto minimiza los errores de medición frente a variaciones de temperatura ● Resistencia al desgaste y a la corrosión. 7.- ¿DE QUE MATERIAL ESTAN FORMADOS LOS BLOQUES PATRON? Están construidos generalmente en acero, pero también se presentan en otros materiales de mayor dureza y resistencia, como el metal duro y la cerámica. 8.- ¿CUÁL ES LA DUREZA MEDIA UTILIZADA EN BLOQUES PATRÓN? 64 HRc (escala Rockwell) 9.- ¿QUÉ PRESENTEN LOS BLOQUES PATRON DE METAL? Presentan el doble de dureza media con respecto a los de acero y por ello son capaces de ofrecer una sólida adherencia y gran resistencia al desgaste.

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10.- ¿QUÉ PRESENTAN LOS BLOQUES PATRON DE CERÁMICA? Presentan las mejores propiedades de adherencia y estabilidad. Son piezas de óxido de zirconio con un tratamiento especial para lograr sus características excepcionales. 11.- ¿A QUE DUREZA LLEGAN LOS BLOQUES PATRON DE CERÁMICA? A una dureza media de 130 HRc. 12.- ¿QUÉ VENTAJAS POSEEN LOS BLOQUES PATRON DE CERÁMICA? Es que no se adhiere ningún tipo de impurezas magnéticas, por ejemplo limaduras de hierro o virutas de acero, lo que introduciría errores en las mediciones y dañaría la pieza. 13.- ¿CÓMO SE SUMINISTRAN LOS BLOQUES PATRÓN? Usualmente en juegos presentados en estuches de madera, aunque también pueden adquirirse por unidad. 14.- ¿CUÁLES SON LOS JUEGOS DE BLOQUES PATRON MAS COMUNES? Son los de 56 y 112 piezas, que permiten escalonamientos de 1 mm y 0,5 micras respectivamente. 15.- -¿CUÁL ES LA LONGITUD NOMINAL DEL BLOQUE MAS PEQUEÑO Y EL BLOQUE MAS GRANDE? La longitud nominal del bloque más pequeño del juego de 56 piezas es de 1 mm y la del bloque más grande es de 200 mm. 16.- ¿CUÁNTAS REGLAS DEBEN SEGUIR LOS BLOQUES PATRON PARA LOGRAR LA PRECISIÓN? 6 reglas 17. ¿CUAL ES LA PRIMER REGLA PARA LOGRAR LA PRECISIÓN? 1) Agrupar los bloques patrón siguiendo la secuencia I-IV que indica la figura, es decir: cruzarlos en ángulo recto (I), girarlos suavemente en el sentido indicado (II), deslizar uno sobre otro en el sentido indicado para eliminar la película de aire entre ambos (III) hasta lograr una perfecta adherencia (IV). 18.- ¿CUÁL ES LA SEGUNDA REGLA PARA LOGRAR LA PRECISIÓN? 2) A menos que sea sumamente necesario, deberá evitarse el uso de los bloques patrón más delgado, ya que son muy frágiles y pueden deteriorarse con facilidad. 19.- ¿CUAL ES LA TERCER REGLA PARA LOGRAR LA PRECISIÓN?

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3) Siempre deberá procurarse emplear el menor número posible de bloques patrón (no más de cinco en total) para que la suma de los pequeños errores propios del bloque permanezcan con valor despreciable (< 0,001 mm), aunque deberá respetarse la condición 2. Cuanto más completo sea el juego de bloques patrón, habrá mayores posibilidades de emplear el menor número de bloques. 20.- ¿CUÁL ES LA CUARTA REGLA PARA LOGRAR LA PRECISIÓN? 4) Comenzar por elegir los bloques que determinan los valores más pequeños, por ejemplo, de las milésimas, después los de las centésimas, las décimas, etc. 21.- ¿CUÁL ES LA QUINTA REGLA PARA LOGRAR LA PRECISIÓN? 5) Para su protección, los bloques patrón más delgados del grupo deberán colocarse en el medio y los más grandes en los extremos. 22.- ¿CUÁL ES LA SEXTA REGLA PARA LOGRAR LA PRECISIÓN? 6) Deberá tratarse de lograr un cierto equilibrio de valores entre los bloques patrón más delgados y los más grandes. 23.- ¿DONDE DEBE SER EL CUIDADO DE LOS BLOQUES PATRÓN? En su manipulación como en su almacenamiento. 24.- ¿COMO DEBE SER EL AMBIENTE DE LOS BLOQUES PATRÓN? A 20ºC o a una temperatura lo más cercana posible a ese valor, ya que es a la cual se calibran los bloques patrón. 25.- ¿SOBRE QUE SUPERFICIES SE DEBE TRABAJAR CON LOS BLOQUES PATRÓN? Sobre superficies blandas (goma, gamuza, etc.) y utilizar guantes o pinzas, evitando usar las manos desprotegidas, que podrían estar sucias o húmedas. 26.- ¿QUÉ SE DEBE HACER ANTES DE UTILIZAR LOS BLOQUES PATRÓN? Los bloques deberán limpiarse cuidadosamente con solventes apropiados para quitar el lubricante que los protege. Deben manipularse sin tocar sus caras de medida ni tomar varios a la vez en la mano, como tampoco dejarlos permanecer mucho tiempo en la mano para que no se calienten. 27.- ¿CÓMO SE CALIBRAN LOS BLOQUES PATRÓN CORTO? La calibración de bloques patrón corto (0,5 mm a 100 mm) se realiza por comparación con otro bloque patrón de la misma longitud nominal calibrado por interferómetro, utilizando máquinas denominadas comparadores de bloques patron corto.

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28.- ¿QUE SE DEBE HACER PARA OBTENER LA TRAZABILIDAD DE LONGITUD DE LOS BLOQUES PATRÓN? Deben calibrarse con un equipo denominado interferómetro (véase la figura 8), que realiza la medición con dos fuentes de luz láser de longitud de onda de diferente. Luego los láseres se calibran. 29.-¿QUE TIPOS DE BLOQUES PATRON EXISTEN? Patrones Lineales y patrones angulares. 30.-CON UN JUEGO TIPICO DE 81 BLOQUES PATRON ¿CUANTOS TAMAÑOS SE PUEDE OBTENER? Más de 100,000 tamaños diferentes.

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