روش های اندازه گیری ضخامت پوشش | رنگ و لعاب

اندازه گیری ضخامت لایه مغناطیسی

اندازه گیری لایه مغناطیسی از جمله روش های غیرمخرب برای اندازه گیری ضخامت روکش می باشد که شامل اندازه گیری ضخامت روکش یا لایه مغناطیسی روی سطح آهنی یا فروس می باشد. اغلب پوشش های روی فولاد و آهن به این روش اندازه گیری می شوند. گیج های مغناطیسی از یکی از دو اصول ذکر شده برای عملکرد خود استفاده می کنند: کشش مغناطیسی یا القای مغناطیسی و الکترو مغناطیسی.

کشش مغناطیسی

گیج های کشش مغناطیسی از یک آهنربای پارامغناطیس یا آهنربای دائمی ، یک چشمه کالیبره شده و مقیاس یا شاخصی برای مقایسه استفاده می کنند. نیروی جذب بین آهنربا و فولاد مغناطیسی باعث کشش این دو به سمت هم می شود. ضخامت پوشش قرار گرفته روی فولاد فاصله بین آهنربا و فولاد را افزایش می دهد که به نوبه خود کشیدن و فاصله گرفتن آهنربا را راحت تر می کند. ضخامت پوشش با اندازه گیری این نیروی کشش تعیین می شود. پوشش های نازک تر جاذبه مغناطیسی قوی تری دارند در حالی که پوشش های ضخیم تر جاذبه مغناطیسی کمتری ایجاد می کنند.

ضخامت سنج پوشش سطح توسط گیج های مغناطیسی که نسبت به زبری سطح ، انحنای ضخامت ، ضخامت بستر و ترکیب آلیاژ فلز داری حساسیت می باشد. گیج های کشش مغناطیسی مقاوم ، ساده ، ارزان ، قابل حمل و معمولا نیازی به تنظیم کالیبراسیون ندارند. آنها در شرایطی که فقط اهداف کیفی در طی پروسه تولید نیاز به بررسی داشته باشد جایگزین خوب و کم هزینه ای هستند.

گیج های مغناطیسی ضخامت سنج پوشش در دو نوع قلمی و غلطکی عقربه ای هستند. مدل های نوع مدادی یا قلمی که در شکل یک نشان داده شده است از مگنت یا آهنربایی استفاده می کند که بر یک مارپیچ سوار شده و عمود بر سطح پوشش یا روکش کار می کند. اغلب گیج های نیروی کششی از نوع قلمی دارای آهنرباهای بزرگی هستند و به گونه ای طراحی شده اند که فقط در دو موقعیت عملکرد دارند که تا حدودی برای جبران گرانش است.

نوع دقیق تری از این نوع گیج های کششی مغناطیسی که دارای یک آهنربای کوچک و دقیق به منظور اندازه گیری سطوح کوچک و داغ یا سخت قابل دسترسی هستند موجود می باشد. یک نشانگر سه گانه دقت اندازه گیری را زمانی که نشانگر گیج در جهت پایین ، بالا یا عمودی باشد با خطا +-10% اندازه گیری و تضمین می کند.
مدل های عقربه ای غلطکی (نشان داده شده در شکل 2) رایج ترین نوع گیج های کشش مغناطیسی می باشد. ساختار این نوع گیج از یک آهنربا که به یک بازوی متعادل محوری متصل شده که این بازو به نوبه خود به یک فنر چرخشی کالیبره متصل می باشد. با حرکت انگشت و چرخاندن غلطک فنر نیرو را روی آهنربا افزایش می دهد و آن را از سطح بیرون می کشد. این نوع گیج ها استفاده آسانی دارند و دارای یک بازوی تعادل می باشند که به آنها اجازه می دهد در هر موقعیتی مستقل از گرانش عمل کنند. آنها در محیط های انفجاری ایمن هستند و معمولا توسط پیمانکاران نقاشی و پوشش های پودری کوچک مورد استفاده قرار می گیرند. تولرانس نوعی +-5%می باشد.

ضخامت سنج مغناطیسی و الکترومغناطیسی القایی

ابزارهای مغناطیسی القایی از آهنربای دائمی یا پارامغناطیس به عنوان منبع میدان مغناطیسی استفاده می کنند. از ژنراتور اثرهال یا مقاومت مغناطیسی برای حس کردن چگالی شار مغناطیسی در قطب آهنربا یا مگنت استفاده می شود. دستگاه های الکترومغناطیس القایی از یک میدان مغناطیسی متناوب استفاده می کنند. برای ایجاد یک میدان مغناطیسی ازیک میله فرومغناطیس نرم صیقلی شده با یک سیم پیچ با سیم های باریک استفاده می شود. از سیم پیچ دیگری برای تشخیص تغییرات در شار مغناطیسی استفاده می شود.
این ابزارهای الکترونیکی میزان تغییر چگالی شار مغناطیسی را در سطح یک پراب مغناطیسی که نزدیک به سطح فولاد است اندازه می گیرند. بزرگی چگالی شار مغناطیسی در سطح پراب با فاصله از سطح فولاد رابطه مستقیمی دارد. با اندازه گیری چگالی شار مغناطیسی می توان ضخامت پوشش را تعیین کرد.

اندازه گیری الکترونیکی مغناطیسی در اشکال و سایزهای بسیاری موجود می باشد. آنها معمولا از پراب فشار ثابت برای فراهم آوردن دیتاهای پیوسته استفاده می کنند که تحت تاثیر عملگرهای مختلفی قرار نمی گیرد. داده ها بر روی صفحه نمایش LCD نشان داده می شود. آنها همچنین می توانند آپشن هایی برای ذخیره نتایج اندازه گیری ، انجام آنالیزهای فوری و نتایج خروجی به یک پرینتر یا چاپگر و یا یک کامپیوتر برای بررسی بیشتر داشته باشند. تولرانس نوعی +-1%می باشد.
برای دقیق ترین نتایج دستورالعمل های سازنده باید با دقت دنبال شود. روش های استاندارد در ASTM D 1186 ، D 7091-05 ، ISO 2178 و ISO 2808 موجود می باشد.

ضخامت سنج های با عملکرد ادی کارنت (EDDY CURRENT) یا جریان گردابی

تکنیک های جریان گردابی یا ادی کارنت EDDY CURRENT برای اندازه گیری غیر مخرب ضخامت پوشش ها و روکش های غیر رسانا بر روی بسترهای فلزی غیر آهنی استفاده می شوند. یک سیم پیچ از سیم های باریک که جریان متناوب با فرکانس بالا ( بالاتر از یک مگاهرتز) را برای تنظیم یک میدان مغناطیسی متناوب در سطح پراب دستگاه هدایت می کند. هنگامی که پراب به سطح رسانا نزدیک می شود ، میدان مغناطیسی متناوب جریان های گردابی را روی سطح تنظیم می کند. خصوصیات بستر و فاصله پراب از بستر (ضخامت پوشش) بر بزرگی جریان های گردابی تاثیر می گذارد. جریان های گردابی میدان الکترومغناطیسی مخالف خود را ایجاد می کنند که می تواند توسط سیم پیچ درگیر شده یا سیم پیچ مجاور دوم حس شود.
ضخامت سنج پوشش جریان گردابی یا EDDY CURRENT همانند اندازه گیری الکترومغناطیسی به نظر می رسد.

این ضخامت سنج ها برای اندازه گیری ضخامت پوشش بر روی تمام فلزات غیرآهنی استفاده می شوند و نتایج را بر روی یک نمایشگر LCD نمایش می دهند. ضخامت سنج ها همچنین می توانند آپشن هایی برای ذخیره نتایج اندازه گیری یا انجام آنالیز فوری داده ها و خروجی به یک پرینتر یا کامپیوتر برای بررسی بیشتر داشته باشند. تولرانس نوعی +-1%است. این روش اندازه گیری نسبت به زبری سطح ، خمیدگی ، ضخامت بستر ، نوع بستر فلزی و فاصله از یک لبه حساس است.
روش های استاندارد برای کاربرد و عملکرد این آزمون در ASTM B 244 ، ASTM D 1400 ، D 7091-05 و ISO 2360 موجود است.
امروزه معمول است برای اندازه گیری ضخامت پوشش که اصول جریان مغناطیسی و جریان گردابی را دریک واحد قرار دهند. بعضی از آنها اندازه گیری بیشتر پوشش ها بر روی هر فلز را با تغییر خودکار از یک اصل عملکرد به دیگری بسته به نوع بستر ساده می کنند. این واحدهای ترکیبی در بین نقاشان و روکش های پودری محبوب هستند.

ضخامت سنج اولتراسونیک

در این ضخامت سنج ها که از روش اولتراسونیک پالس اکو برای سنجش ضخامت پوشش ها روی بسترهای غیر فلزی مانند (پلاستیک. چوب و…) بدون آسیب رساندن به پوشش استفاده می شود.

پراب دستگاه حاوی یک ترانسدیوسر اولتراسونیک است که یک پالس را از طریق پوشش ارسال می کند. پالس از طریق بستر به ترانسدیوسر منعکس می شود و به یک سیگنال الکتریکی با فرکانس بالا تبدیل می شود. شکل موج اکو دیجیتالی و آنالیز شده و برای تعیین ضخامت پوشش استفاده می شود. در برخی شرایط لایه های فردی در یک سیستم چند لایه قابل اندازه گیری است. تولرانس نوعی برای این دستگآه ها 3% است. روش های استاندارد استفاده و عملکرد این آزمون در ASTM D 6132 موجود است.
برای مطالعه بیشتر می توانید به مقاله ضخامت سنج اولتراسونیک چیست؟ مراجعه کنید

میکرومتر

از میکرومترها اغلب برای بررسی ضخامت پوشش استفاده می شود. میکرومترها این مزیت را دارند که می توانند هر ترکیبی از پوشش/بستر را اندازه گیری کنند اما مضرات دسترسی به بستر لخت را ندارند. نیاز به لمس هر دو سطح پوشش و قسمت زیرین بستر می تواند محدود کننده باشد و آنها اغلب برای اندازه گیری پوشش های نازک به اندازه کافی حساس نیستند.
در استفاده از میکرومتر دو اندازه گیری باید انجام شود: یکی با روکش در محل و دیگری بدون آن. تفاوت بین دو قرائت ، تغییر ارتفاع ، در ضخامت پوشش است. در سطوح ناهموار و زبر میکرومتر ضخامت پوشش را بالاتر از بالاترین قله اندازه گیری می کند.

ضخامت سنجی با روش های تخریبی

یک روش مخرب ، برش قسمت روکش شده در یک مقطع و اندازه گیری ضخامت فیلم با مشاهده برش میکروسکوپی است. یکی دیگر از تکنیک های برش مقطعی برای دیدن برش هندسی از طریق پوشش فیلم خشک از میکروسکوپ استفاده می کند. در این روش از ابزار برش مخصوص استفاده می شود تا یک شیار کوچک و دقیق V را از طریق پوشش و درون بستر بسازید. گیج ها دردسترس هستند که جزییات برش با ذره بین تقویت و بزرگنمایی کنند.
در حالی که اصول این روش مخرب به راحتی قابل درک است اما فرصت هایی برای اندازه گیری خطا وجود دارد. تهیه نمونه و تفسیر نتایج نیاز به مهارت دارد. تنظیم خط اندازه گیری در یک لایه فشرده یا نامشخص ممکن است نادرستی ایجاد کند ، خصوصا بین اپراتورهای مختلف.
از این روش زمانی اسفاده می شود که روش های ارزان قیمت و غیرمخرب امکان پذیر نباشد ، یا به عنوان روشی برای تایید نتایج غیر مخرب باشد. ASTM D 4138 یک روش استاندارد برای این سیستم اندازه گیری را تشریح میکند.