Lagtykkelsesmåler / Coatingmåler

Kalibrering med en lagtykkelsesmåler / coatingmåler

En lagtykkelsesmåler anvendes til at måle tykkelsen af belægninger, hvis materiale afviger fra substratets materiale. For at sikre, at de værdier, der måles med en lagtykkelsesmåler, er korrekte, kalibreres instrumenterne. Kalibrering er kontrol af en anordnings målepræcision. Denne kontrol kan f.eks. foretages ved hjælp af såkaldte kalibreringsstandarder. I tilfælde af en vægt anvendes vægte med en vis nøjagtighed til kalibrering.

Med en lagtykkelsesmåler anvendes kalibreringsfolier til dette formål. Den respektive værdi af belægningstykkelsen er normalt noteret på disse folier, så den kan sammenlignes meget let med den målte værdi af anordningen. Ofte følger der allerede et sæt kalibreringsfolier og en bundplade til metalliske og ikke-metalliske substrater med lagtykkelsesmåler en. Til specielle målinger kan det være nyttigt at have yderligere kalibreringsfolier og de respektive bundplader til de materialer, der skal testes. Med hensyn til belægningssubstratet er det vigtigt at bemærke, at forskellige overfladestrukturer og rugheder også kan påvirke måleresultatet.

Lejligheden og hyppigheden af kalibreringer kan variere betydeligt afhængigt af lagtykkelsesmåler en og dens anvendelsesområde. Generelt anbefales det at re-kalibrere en lagtykkelsesmåler før den første måling og hver gang belægningssubstratet skiftes på et substrat, der ligner hinanden mest muligt. Nogle modeller skal også kalibreres, hver gang der skiftes fra testning af et belægningstykkelsesområde til et andet. Et eksempel kunne være, at man først tester dele med en krævet belægningstykkelse på 0,07 millimeter og derefter tester dele med en belægningstykkelse på f.eks. 0,28 millimeter.

Denne type lagtykkelsesmåler testes derefter med den bedst egnede film til det område, der skal testes, på det tilsvarende substrat, inden måleserien påbegyndes. Denne procedure kaldes enkeltpunktskalibrering, da lagtykkelsesmåleren kun testes for én bestemt værdi og om nødvendigt justeres for denne. Andre modeller med flerpunktskalibrering kan kontrolleres ved at kalibrere med forskellige folier i én kalibreringsprocedure ved forskellige belægningstykkelser og om nødvendigt korrigeres via enhedens menu. Disse apparater kan derefter bruges til at måle en lang række forskellige filmtykkelser uden omkalibrering.

Hvis det er nødvendigt som led i den operationelle kvalitetssikring, kan en lagtykkelsesmåler naturligvis også kalibreres i et eksternt laboratorium. Der findes to forskellige standarder for proceduren for disse kalibreringer, nemlig den ene i henhold til DIN EN ISO 9001 og den mere komplekse i henhold til DIN EN ISO 17025, som også kaldes DAkkS-kalibrering. Ved begge procedurer udstedes der et kalibreringscertifikat, hvori kontrolproceduren, måleresultaterne og afvigelserne er dokumenteret. Disse certifikater kan bruges til at bevise lagtykkelsesmålerens nøjagtighed på testtidspunktet.

Desuden kan det antages, at apparatet også har målt korrekt i perioden mellem to kalibreringer, hvor de apparatspecifikke krav til nøjagtighed er opfyldt.

Funktionsprincipper for tykkelsesmåler for belægning

Der er blevet etableret forskellige ikke-destruktive metoder til måling af belægningstykkelser. Disse målemetoder kan underopdeles efter forskellige aspekter. De afgørende kriterier for valget af anordningen omfatter metodens egnethed til materialet og målebetingelserne.

Efter kontakt med det komponent, der skal afprøves

- Kontaktmåling Magneto-induktiv metode, hvirvelstrømsmetode, ultralydsmetode
- Måling uden kontakt Røntgenfluorescens, termografi, reflektrometri for transparente belægninger

Kontaktmetoder i henhold til overfladebehandlingsunderlaget

- ferromagnetiske metaller > magnetisk induktionsmetode, ultralydsmetode
- ikke-magnetiske metaller >  hvirvelstrømsmetode, ultralydsmetode
- ikke-metaller > ultralydsmetode

Metode med magnetisk induktion

I denne type lagtykkelsesmåler genereres en magnetisk flux til det ferromagnetiske grundmateriale ved hjælp af lavfrekvent strøm. Instrumentets sonde registrerer den magnetiske modstand, som forøges af ikke-magnetiske belægninger. Da der er en direkte sammenhæng mellem denne modstand og belægningens tykkelse, kan lagtykkelsesmåleren bestemme belægningens tykkelse ud fra den målte værdi.

En magnetisk induktiv lagtykkelsesmåler kan derfor bestemme tykkelsen af alle ikke-magnetiske belægninger på jern og stål. Tykkelsen af beskyttende belægninger af zink, krom, emalje eller maling kan kontrolleres let og ikke-destruktivt til enhver tid med de kompakte apparater. Korrosions- og brandbeskyttelsesbelægninger på truede stålkomponenter kan derfor kontrolleres regelmæssigt uden større anstrengelser.

Hvirvelstrøms metoden

En lagtykkelsesmåler, der arbejder med hvirvelstrøms metoden, inducerer hvirvelstrømme i elektrisk ledende materiale ved hjælp af højfrekvent strøm. Hvis der er et ikke-ledende lag mellem sonden og det ledende grundmateriale, en ikke-ledende belægning, svækkes sensorens magnetfelt af magnetfeltet fra de genererede hvirvelstrømme. Ud fra styrken af ændringen i sensorens magnetfelt kan tykkelsesmåleren bestemme tykkelsen af den isolerende belægning ud fra styrken af ændringen i sensorens magnetfelt.

Lagtykkelsesmåleren kan anvende hvirvelstrøms metoden til at måle tykkelsen af elektrisk ikke-ledende maling eller belægninger på ikke magnetiske, men elektrisk ledende substrater.

Metode med ultralyds refleksion

En lagtykkelsesmåler til måling af belægninger kan måle belægninger på metaller og ikke-metaller. Sender og modtager er normalt placeret i den samme sonde til dette formål. Den udsendte ultralyd trænger ind i belægningen og reflekteres helt eller delvist af overfladen af grundmaterialet. For at lagtykkelsesmåleren kan beregne belægningstykkelsen ud fra den tid, det tager for de reflekterede lydbølger at nå frem, skal belægningsmaterialets lydhastighed være kendt og valgt i måleren.

Nogle modeller af ultralyds lagtykkelsesmålere giver mulighed for at bestemme lydhastighederne på materialeprøver med kendt tykkelse og gemme dem som materialeværdier.

Termografi til todimensionel måling af belægningstykkelser

Ved termografiske metoder opvarmes overfladen af de overfladebehandlede elementer, og afkølingsadfærden over tid bliver synliggjort på termiske billeder. Jo mindre belægningstykkelsen er, jo hurtigere falder temperaturen. Der er ingen særlige krav til materialerne i substratet og belægningen med hensyn til ledningsevne, lystransmission eller farve.

En fototermisk tykkelsesmåler gør det muligt at bestemme belægningstykkelsen med mikrometernøjagtighed. Med en enkelt måling kan et stort område kontrolleres med et lille tidsforbrug. Uregelmæssigheder i belægningen er straks synlige på det termiske billede. Ud fra fordelingen og placeringen af den for høje eller for lave belægningstykkelse kan der drages direkte konklusioner om justeringer af belægningsprocessen.

Måling af belægningstykkelse for ikke-metaller

I EN ISO 2808 er metoderne til bestemmelse af belægningstykkelsen i henhold til belægningens tilstand opdelt i metoder til bestemmelse af belægningstykkelsen i vådt lag, belægningstykkelsen i tørt lag og belægningstykkelsen for ikke-bagt pulverbelægning. De elektromagnetiske metoder, der er anført i standarden, virker kun på magnetiske eller elektrisk ledende substrater. Alle andre metoder er også velegnede til belægninger på ikke-metaller som glas, plast, træ eller beton.

EN ISO 2808 beskriver følgende metoder:

- til bestemmelse af vådfilmtykkelsen:

- mekaniske metoder:

Målekam (ASTM D 4414),
målehjul (ASTM D 1212) og
måler,

- den gravimetriske metode, hvor belægningstykkelsen bestemmes ved hjælp af masseforskellen og

- den fototermiske metode (EN 15042-2), hvor forskellene i varmeafgivelse vurderes.

Til bestemmelse af tørfilmtykkelsen:

Den mekaniske metode:

• Måling af tykkelsesforskel med mikrometer/mikrometer (ASTM D 1005)
• dybdemåling med måler
• profilaflæsning med profilometer (ISO 4518)

Den gravimetriske metode

- den optiske metode:

• med tværsnit / tværsnit (ISO 1463)
• og målemikroskop eller kileprofil (DIN 50986) og målemikroskop,

De elektromagnetiske metoder med:

• klæbekraft,
• ændring af magnetfeltet,
• magnetisk induktion,
• hvirvelstrøm,

- den radiologiske beta-bagspredningsmetode (ISO 3543),
- den fototermiske metode (EN 15042-2) og
- metoden med ultralyds refleksion.

Til ikke-destruktiv test af tykkelsen af belægninger på ikke-metaller er målinger med ultralyd blevet særligt populære. I træindustrien og andre sektorer er målinger af belægningstykkelse ved hjælp af ultralydsmetoden nu anerkendt som en pålidelig testmetode. Den internationale standard ASTM D 6132 beskriver testproceduren i detaljer som en metode til bestemmelse af tørfilmtykkelsen af organiske belægninger på materialer som beton, træ, pap, plast eller metal.

Et mobilt ultralydsmåleapparat til måling af belægningstykkelse gør det muligt at foretage en hurtig inspektion af belagte komponenter til enhver tid og på ethvert sted. Da målingerne er ikke-destruktive, kan de gentages så ofte som nødvendigt. Det anvendte måleprincip stiller ingen særlige krav til overfladebehandlingsmaterialet. For at kunne måle forskellige typer belægninger præcist er der udviklet modeller, som kan anvendes sammen med forskellige eksterne sensorer. En lagtykkelsesmåler kan meget nemt kontrolleres for sin målepræcision ved hjælp af kalibreringsfolier.

Til kontinuerlige målinger af belægningssystemer anvendes derimod ofte andre metoder. Afhængigt af materialet, prøveeksemplarets geometri, de lokale forhold og kravene til måleresultaterne vælges den teknisk og økonomisk mest egnede lagtykkelsesmåler og integreres i processerne. Termografiske metoder med termisk billeddannelse har den fordel, at store områder kan registreres og vurderes i én måling.

Måling af lagtykkelsen af pulverlakker

Måling før bagningen af pulverlakering

I EN ISO 2808 "Maling og lakker - Bestemmelse af belægningstykkelse" er der et ekstra afsnit om bestemmelse af tykkelsen af pulverlakker, der ikke er blevet brændt. Der beskrives den gravimetriske metode, den magnetiske induktionsmetode, hvirvelstrøms metoden og den magnetiske induktionsmetode. Selv om ultralyds refleksions metoden ikke er nævnt i dette afsnit, findes der nu også apparater, der kan måle lagtykkelsen af pulverbelægninger, som endnu ikke er blevet ind brændt ved hjælp af ultralydsmetoden.

For at kontrollere påføringstykkelsen af farvepulveret allerede inden bagning foretrækkes metoder, der ikke beskadiger den overfladebehandlede overflade. En mobil lagtykkelsesmåler er f.eks. velegnet til kontrolmålinger i processer, der ikke er helt automatiserede. Til måling flyttes de overfladebehandlede dele ud af pulverkabinen og testes derefter på de kritiske eller karakteristiske punkter.

Til dette formål behøver sensoren på lagtykkelsesmåleren ikke at berøre den uhærdede belægning. Den ultralyd, der udsendes af sensoren, rammer malingens overflade og reflekteres delvist af den. De bølger, der sendes gennem pulverlaget, rammer det næste grænselag, hvor en del af bølgerne reflekteres igen. Tykkelsen af belægningen kan bestemmes ved at evaluere den reflekterede lyds rejsetid. Hvis der er blevet påført for lidt pulver, kan de berørte områder påføres en ny belægning inden bagning. Hvis det er nødvendigt, kan belægningssystemets indstilling straks justeres for de næste emner.

Målinger efter hærdningsprocessen i pulveret

Tykkelsen af brændt pulverlakering kan måles enten destruktivt eller ikke-destruktivt, ligesom med andre færdige belægninger. Da destruktiv prøvning normalt kræver en større indsats, anvendes ikke-destruktive metoder til mange anvendelser. I fremstillingsprocessen kan gravimetrisk eller fototermisk måling f.eks. integreres i automatiserede processer som kontrolmåling.

I ikke-automatiserede operationer og på bestemmelsesstedet for de belagte dele kan belægningstykkelsen af det hærdede pulver til enhver tid kontrolleres med en mobil lagtykkelsesmåler. Uanset om det drejer sig om køretøjsdele, bygningsdele eller containere, er det hurtigt og ukompliceret at bestemme belægningstykkelsen med en sonde, der passer til substratet. Måling på stål eller andre metalliske substrater er særlig let.

En lagtykkelsesmåler, der måler magnetisk induktivt eller med hvirvelstrøm på metalliske substrater, kræver ingen yderligere justeringer efter kalibrering. Ultralydsmåler til tykkelsesmåling af belægninger fungerer på metalliske og ikke-metalliske substrater, men kræver belægningsmaterialets karakteristiske lydhastighed for at kunne foretage en korrekt vurdering.