เครื่องวัด Deadweight 4.45 ล้านนิวตันที่ใหญ่ที่สุดในโลก

กระทู้สนทนา

วิศวกรรมศาสตร์ วิทยาศาสตร์ สหรัฐอเมริกา หน้าต่างโลก

NIST's_Million-Pound_Makeover

นับเป็นครั้งแรกในรอบ 50 ปี
 ที่เครื่องวัด Deadweight machine ของ NIST
ขนาด 4.45 Mega newton (เทียบเท่า 1.0 ล้าน pounds-force )
ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก 
ตั้งแต่มีการสร้างขึ้นในปี ค.ศ.1965/2508
ต้องมีการรื้อถอดออกมาทำความสะอาด /ยกเครื่อง
ปรับแต่งใหม่และสอบเทียบวัดค่าใหม่อีกครั้ง  

ตัวเครื่องมีก้อนเหล็กสแตนแลสจำนวน 20 ก้อน
แต่ละก้อนมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3 เมตร(น้อยกว่า 10 ฟุต)
 มีน้ำหนักแต่ละก้อน 22,696 กิโลกรัม(เทียบเท่ากับ 50,000 ปอนด์)
 
ขั้นตอนแรกสุด
ถอดชิ้นส่วนด้านบนที่ประกอบตัวเครื่อง
ด้วยการขันน็อต สกรู สลักเกลียว ออกมาก่อน
แล้วยกก้อนเหล็กสแตนเลสที่มีน้ำหนักมาก
จำนวน 3 ชิ้นออกมาก่อนด้วยเครนยกขนาดใหญ่ 
ก่อนที่จะนำอีก 17 ก้อนออกมาภายหลัง

หลังจากใช้เวลาฟื้นฟูบูรณะถึง 16 เดือน
ตอนนี้เครื่องวัด NIST’s 4.45 Mega newton( 1.0 ล้าน pounds-force)
เครื่องวัด deadweight machine ขนาดใหญ่ที่สุดในโลก
กลับมาให้บริการสอบวัด/เทียบวัดให้กับลูกค้า
เช่น ผู้ผลิตเครื่องบินสหรัฐ ฯ ห้องวิจัยกองทัพสหรัฐ ฯ
ห้องวิจัยเชิงพาณิชย์(เพื่อการค้า) 10 ลำดับแรกของโลก

ที่ต้องการสอบเทียบ/วัดค่าแรงต่าง ๆ (force calibration)
ตามหลักทฤษฏีที่ต้องการผลการทดสอบข้อมูลเชิงลึก 
เรื่องการโก่งตัวชิ้นงาน รอยแตกร้าวชิ้นงาน
การทดสอบเมื่อเกิดแรงเค้นสูงสุด (ค่าวิกฤติ)
เพื่อให้เตรียมรับมือกับความทนทาน/รอยแตกร้าวของชิ้นงาน
ความเสียหายของวัสดุวิศวกรรม ข้อมูลเพิ่มเติม http://goo.gl/o2PQ8p

ในการวัดจะใช้กับอุปกรณ์ที่เรียกว่า load cells
load cells ของลูกค้าที่นำมาตรวจสอบแรงขนาดใหญ่
ชิ้นงานที่จะทดสอบจะแขวนลอยอยู่กับอุปกรณ์รัด/ขอเกี่ยว
แรงจะถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องวัด (คลิปด้านล่าง)
ด้วยแรงดึงจากด้านบนควบคู่กับด้านล่าง
ที่เป็นก้อนเหล็กสแตนเลสขนาดใหญ่
เพื่อวัดค่าได้ครั้งละ 25,000 ปอนด์/ครั้ง
จนถึงค่าสูงสุด 1,000,000 ปอนด์

“ ลูกค้ารายใหญ่ที่ต้องการ large force calibration
ต้องเลื่อนการทดสอบ/วัดค่าต่าง ๆ ออกไป
จนกว่างานซ่อมเครื่องวัดของเราจะแล้วเสร็จ
เพราะผลการทดสอบ/วัดค่าต่าง ๆ ของลูกค้า
จะต้องมีผลการทดสอบที่ยืนยันได้ในระดับมาตรฐานสากล
จำเป็นต้องผ่านการทดสอบ/วัดค่าต่าง ๆ
จากหน่วยงานของเราแต่เพียงผู้เดียวเท่านั้น

ถ้าพวกเราไม่ได้ให้บริการเรื่องนี้
ลูกค้าทุกคนต่างทำอะไรไม่ได้เลย
ลูกค้าจึงมีความสุขอย่างมาก
ที่เราสามารถกลับมาให้บริการพวกเขาได้อีกครั้ง "

Rick Seifarth หัวหน้าทีมโครงการ
ผู้ทำงานกับเครื่องวัดตัวนี้กว่า 30 ปี ให้สัมภาษณ์

เครื่องวัดที่อื่นจะวัดได้สูงสุดไม่เกิน 200,000 ปอนด์ ภาพ/ที่มา http://goo.gl/Hg3V2Z

การปรับแต่งระบบและซ่อมบำรุงรักษา 
เครื่องวัดตัวนี้ใช้เวลาเกือบ 16 เดือน
เพราะต้องยกเครื่องใหม่หมด
ด้วยการถอดอุปกรณ์ประกอบต่าง ๆ
แล้วนำก้อนเหล็กสแตนเลสขนาดหนัก
จำนวน 20 ชิ้นที่ซ้อนกันออกมาทั้งหมด

" ผมมีส่วนร่วมเป็นครั้งแรกในรอบ 50 ปี
เป็นเรื่องที่ไม่ค่อยมีความสุขเลย
แต่การได้สังเกตการรื้อถอนและซ่อมแซม
เป็นเรื่องเยี่ยมมากเลย
เพราะเป็นครั้งหนึ่งในชีวิต
ที่ผมมีโอกาสได้ดูและได้ทำ "

Carl Williams PML Deputy Director กล่าว

ก้อนเหล็กทั้งหมดที่วางอยู่บนพื้น
รอการซ่อมแซม/บูรณะขึ้นมาใหม่ 
เพราะการใช้งานที่ยาวนานกว่า 50 ปี
 คาดว่ามีก้อนเหล็กบางส่วนมีรอยสึก
หรือรอยขีดข่วนภายในหลายจุด 
ทำให้เกิดการติดขัด/ไม่คล่องตัวเหมือนเดิม

" การซ่อมแซมปรับปรุงเครื่องวัดนี้
ได้เริ่มลงมือในช่วงปลายปี 2014/2557
ด้วยการถอดชิ้นส่วนประกอบด้านบนออกมาก่อน
แล้วยกก้อนเหล็กที่หนักมากออกมา
เป็นช่วงเวลาที่ต้องตั้งใจทำงานอย่างมาก
 และต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์มาก
ในการถอดชิ้นส่วนพวกนี้ออกมา

เครื่องวัดนี้มีมูลค่าหลายล้านดอลลาร์  นั่นหมายความว่า
จะต้องไม่มีข้อบกพร่องผิดพลาดใด ๆ ทั้งสิ้น
ในระหว่างขั้นตอน/กระบวนการทำงานแต่ละครั้ง
เพราะถ้าเกิดมีข้อบกพร่องผิดพลาดขึ้นมาในภายหลัง
อาจจะสร้างความเสียหายอย่างร้ายแรง
ให้กับ NIST หรือกับลูกค้าได้ " Seifarth กล่าว

ในตอนที่ทำงานซ่อมแซม/ปรับปรุง
คนงานต้องขัน/ตี/เจาะ/ทำลาย น็อต สกรู สลักเกลียว
เฉพาะชิ้นส่วนที่สามารถหามาเปลี่ยนได้ในภายหลัง
เพราะไม่สามารถขัน/ดึงออกมาได้เลย

หลังจากที่ถอดชิ้นส่วนทั้งหมดออกมา แล้ว
จะวางไว้ตรวจสอบบนพื้นก่อน 
Seifarth กับทีมงานจะลงมือสำรวจ 
และประเมินความเสียหาย เบื้องต้น
ก็พบรอยขีดข่วน/รอยสึกเล็กน้อยบนก้อนเหล็ก
 ตรงจุดที่ทีมงานตั้งข้อสงสัยไว้แต่ต้น

ก้อนเหล็กขนาดใหญ่ที่มีปัญหา
จะถูกส่งไปให้โรงกลึงข้างนอก 
เพื่อกลึง/ไส/ขัด ผิวที่มีรอยสึกออกมา
แม้ว่ารอยสึกจะมีขนาดเล็กมากระดับมิลลิเมตรก็ตาม

เพื่อแก้ไขน้ำหนักที่หายไป
จากการกลึง/ไส/ขัดผิวบาง ๆ ที่ก้อนเหล็ก
 แม้ว่าจะมีขนาดเล็กมากระดับมิลลิเมตร
จึงมีการเพิ่มก้อนเหล็กขนาดเล็กเข้าไปข้างใน
ด้วยการสอดใส่ไว้ในรูที่เจาะเข้าไปในก้อนเหล็ก
หลังจากปรับแต่ง วัดน้ำหนักให้เท่าเดิม/ไม่เกินไม่ขาดแล้ว
ก็ทำการปิดรูแล้วแต่งผิวให้เหมือนสภาพเดิม

ส่วน  ชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็ก
เช่น น็อต สกรู สลักเกลียว 
จะถูกกลึง/ทำขึ้นมาใหม่ใน NIST

แล้วเคลือบพื้นผิวโลหะทั้งหมด
ด้วยโมลิบดีนัมซัลไฟด์ (MoS2) หรือ Moly
ที่ใช้สำหรับงานอุตสาหกรรม

เมื่อทำการซ่อมแซม/บูรณะเสร็จแล้ว
 น้ำหนักของน็อต สกรู สลักเกลียว ก้อนเหล็กแต่ละก้อน 
จะต้องมีการตรวจสอบวัด/ชั่งน้ำหนักใหม่อีกครั้ง 
เป็นขั้นตอน/กระบวนการที่สำคัญที่สุด
เพราะจะมีน้ำหนักคลาดเคลื่อนไม่ได้เลย

การตรวจสอบน้ำหนัก อุปกรณ์/ก้อนเหล็ก
ต้องมีการสอบยัน/ตรวจสอบใหม่อีกครั้ง
ให้มีน้ำหนักตามเดิมตามมาตรฐานสากล 
โดยการชั่งน้ำหนักให้เท่ากับโลหะรูปทรงกระบอก
ที่ทำจากแพลทินัมและอิริเดียม
หรือ ที่เรียกว่า International Prototype Kilogram (IPK) 

คนงานของ NIST’s Mass Lab
จะดำเนินการสอบเทียบ/ชั่งน้ำหนัก
 เริ่มต้นที่น้ำหนัก 1 กิโลกรัม (ประมาณ 2 ปอนด์)
ประเภทน็อต สกรู สลักเกลียว
 น้ำหนักที่ได้รับการชั่งต้องตรงกับ IPK

ส่วนก้อนเหล็กขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนัก 50,000 ปอนด์ 
จะชั่งเปรียบเทียบกับก้อนน้ำหนักที่มีอยู่แล้วขนาด 50,000 ปอนด์

ขั้นตอนการใช้เครื่องชั่งน้ำหนักจะแตกต่างกัน 
เริ่มด้วยตราชั่งบนโต๊ะที่วางตราชั่งให้สมดุล
ใช้ชั่งวัดพวกน็อต สกรู สลักเกลียว
เทียบกับน้ำหนักมาตรฐานที่มีอยู่แล้ว
ค่อย ๆ เขยิบขึ้นตามลำดับจาก 1- 2 ปอนด์
จนเพิ่มขึ้นถึง 10 20 30 - 1,000 ปอนด์

ส่วนก้อนเหล็กที่มีขนาดใหญ่จะถูกชั่งน้ำหนักบนพื้น ดิน
เทียบกับก้อนน้ำหนักที่มีอยู่แล้วขนาด 50,000 ปอนด์

“ โชคดีสำหรับเรา  ผมพูดได้เลยว่า
เราโชคดีมากเพราะไม่มีที่ไหนในโลก 
ที่จะมีก้อนน้ำหนักขนาด 50,000 ปอนด์ 
ยกเว้นแต่ที่นี่ที่เดียวที่ NIST

เช่นเดียวกับขั้นตอนการรื้อถอน 
ระยะเวลาการประกอบกลับเข้าไปใหม่อีกครั้ง
ก็ค่อนข้างเครียดเหมือนกัน
 แต่มันก็ผ่านพ้นไปโดยไม่ยุ่งยาก 
ต้องขอบคุณ Moly สารเคลือบชิ้นงาน/โลหะ
และอุปกรณ์ยุคใหม่ในการซ่อมบำรุง "

 " อย่างไรก็ตามขั้นตอนของการฟื้นฟูเครื่องนี้
มีเรื่องราวที่น่าแปลกใจอยู่บ้าง
เพราะการค้นหาข้อมูลเก่าเก็บในปี 1965/2508
 มีคำแนะนำน้อยมากเกี่ยวกับการถอดชิ้นส่วนต่าง ๆ ออกมา
แทบจะมีค่าเป็นศูนย์เลย

แต่ผมค้นพบจากการศึกษาภาพวาดและเอกสารเก่า ๆ
พบว่า สามารถวัดค่าได้ครั้งละ 50,000 ปอนด์ /ครั้ง
หรือเพิ่มขึ้นครั้งละ 50,000 ปอนด์แต่ไม่เกิน 20 ครั้ง

แต่ตลอดเวลาที่ผ่านมา
เราได้วัดค่าครั้งละ 25,000 ปอนด์/ครั้ง
หรือเพิ่มขึ้นครั้งละ 25,000 ปอนด์แต่ไม่เกิน 40 ครั้ง
 เพราะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับลูกค้าของเรา ผมเชื่อเช่นนั้น
(การวัดแบบหลังนี้จะช้า/กินเวลามากกว่าแบบแรก)

การสอบเทียบ/วัดค่าครั้งใหม่
จะดีเหมือนเดิม หรืออาจจะดีกว่าเก่า 
เพราะก่อนที่จะมีการถอดชิ้นส่วนออกมา
 ทีมงานได้ทำการสอบเทียบ/วัดค่าชิ้นงานต้นแบบไว้แล้ว
ด้วยการใช้เครื่องวัด Deadweight ไว้ก่อนหน้านี้แล้ว
พอติดตั้งเสร็จก็จะมีการสอบเทียบกับครื่องที่ปรับปรุงใหม่ 
ผลที่วัดค่าไว้ออกมาดีเยี่ยมเลย
เหมือนเดิมหรือดีกว่าเดิมมาก

ยังต้องใช้เวลาอีกไม่นานนัก
 กว่างานชิ้นนี้จะเสร็จได้ตามที่ผมคาดไว้
 เครื่องวัดนี้จะได้รับการประกอบใหม่อย่างถูกต้องแม่นยำ
 และแน่นอนการสอบวัดชิ้นงานทุกชิ้นที่เข้ามา
 จะต้องทำอย่างประณีตจากเครื่องวัดขนาดใหญ่ของที่นี่
เพราะไม่มีที่ไหนดีกว่า/หรือเหนือกว่าที่นี่อีกแล้ว

ตอนนี้มันได้รับการบูรณะปรับปรุงขึ้นมาใหม่
คาดว่าจะมีอายุใช้งานได้อีก 50 ปี
แต่ถ้าก้อนน้ำหนักก้อนเดิมที่เคยมีประวัติชำรุด/สึกหรอ
จะต้องมีการถอดชิ้นส่วนทั้งหมดออกมาอีกครั้ง

 ทีมงานของผมได้ทำแผนผังและแบบแปลน 
ที่ค่อนข้างชัดเจนและบอกแนวทางวิธีการแก้ไข
เพราะ พวกเราปวดหัวมามากเพียงพอแล้วในครั้งนี้
 ทำให้เรารู้ว่าควรจะหลีกเลี่ยงอย่างไรในครั้งต่อไป
ถ้าเรื่องแบบนี้มันมาถึงอีกครั้ง

และถ้าคนรุ่นหลังที่ได้รับการมอบหมาย 
ให้ยกเครื่องหรือบูรณะเครื่องวัดนี้อีกครั้ง
พวกเขาจะมีคำแนะนำอย่างเพียงพอ
เพราะผมได้ทำ หมายเหตุสำคัญ
รายละเอียดลำดับขั้นตอนในการทำงาน
 เพียงแค่นำเอกสาร/คู่มือของผมมาใช้งานได้เลย
ผมได้เขียนบันทึก/ตั้งข้อสังเกตไว้อย่างละเอียดมาก ”  
Seifarth กล่าวสรุป