Les cales étalons sont des cales usinées avec précision qui sont conçues pour l’étalonnage des appareils de mesure et pour être utilisées comme appareils de mesure de précision. Également appelés blocs Jo, en référence à leur inventeur, l’ingénieur et machiniste suédois Carl Johansson, ils sont créés dans des ensembles contenant de nombreuses tailles différentes, de sorte qu’ils peuvent être combinés de différentes manières pour obtenir presque toutes les mesures souhaitées, jusqu’à plusieurs pouces (1 pouce = 2.5 cm). Ils sont généralement fabriqués à partir d’acier de haute qualité ou de carbures qui résistent à l’usure et aux dommages. Une cale étalon est usinée pour avoir deux côtés parfaitement plats avec de très faibles tolérances et parallèles l’un à l’autre.
Ces appareils sont fabriqués en différentes qualités, selon la précision. Les grades les plus bas de cales étalons ont une tolérance de précision d’environ 25 millionièmes de mètre de variance, ce qui équivaut à peu près à l’épaisseur d’une fine mèche de cheveux humains. Les plus hautes qualités de cales étalons peuvent avoir des tolérances de précision aussi faibles que 0.05 millionième de mètre de variance, ce qui représente une infime fraction de l’épaisseur d’un brin de soie d’araignée. Les cales de jauge sont fabriquées dans les unités de mesure métriques et standard des États-Unis.
L’essorage est une technique permettant d’apposer une pile de ces blocs ensemble. Il s’agit de placer une très fine couche d’huile entre les blocs, les faisant adhérer les uns aux autres presque comme s’ils étaient collés. Les blocs peuvent être séparés en les faisant glisser, ce qui nécessite une force raisonnable. Une pile de cales de jauge correctement essorées peut facilement supporter son propre poids sans se désagréger, lorsqu’elle est maintenue en position horizontale par une extrémité. On ne comprend pas complètement comment ce processus fonctionne, mais on pense qu’il s’agit d’une combinaison d’attraction moléculaire, de la tension superficielle du film d’essorage et d’un vide formé entre les blocs.
Le rodage, un type de processus de meulage et de polissage, est utilisé pour créer les surfaces extrêmement plates et lisses des cales étalons. Pour les ensembles des qualités inférieures, l’épaisseur du film d’essorage est si petite qu’elle n’est pas un facteur dans les calculs et les mesures. Pour les qualités de cales étalons plus élevées et plus précises, la longueur réelle d’un bloc est volontairement réduite de l’épaisseur d’un film d’essorage, de sorte que lorsqu’elles sont combinées, l’épaisseur combinée des couches de film d’essorage ne compromet aucune mesure ou données d’étalonnage.
Les machinistes et autres personnes qui utilisent des équipements de précision ont trouvé de nombreuses utilisations pour les cales étalons, telles que les équipements d’étalonnage et les appareils de mesure. Les mesures extrêmement précises qui sont possibles lors de l’utilisation de ces outils permettent un étalonnage très précis des micromètres et autres outils de mesure. Ils peuvent également être utilisés pour mesurer très précisément des objets ou des distances. Les cales étalons sont également utilisées à des fins de contrôle de la qualité, telles que les machines d’essai et les pièces usinées pour la précision et le respect des directives de tolérance.