Metodologia pomiaru i urządzenia
O ile zastosowanie ultradźwięków w defektoskopii i pomiarach grubości materiałów jest bardzo powszechne i stosowane od dawna, o tyle w pomiarach grubości powłok od kilkunastu lat zyskuje coraz większą popularność. Firma BYK Gardner GmbH – niemiecki producent wyspecjalizowanego sprzętu pomiarowego – oferuje unikatową możliwość pomiaru systemów wielowarstwowych dzięki swoim miernikom grubości powłok microPELT®.
Ta innowacyjna rodzina produktów umożliwia rozróżnianie warstw i mierzenie grubości każdej pojedynczej warstwy w wielowarstwowym systemie powłok. Na przykład w powłokach samochodowych mierniki microPELT® mogą być używane do określania, czy grubość warstwy powłoki elektroforetycznej, podkładu, warstwy bazowej lub warstwy bezbarwnej została nałożona zgodnie ze specyfikacją. Szczególną cechą jest to, że tę technologię opartą na ultradźwiękach można stosować zarówno na materiałach metalowych, jak i niemetalowych, takich jak włókno węglowe, tworzywa sztuczne, szkło, drewno i kompozyty.
Opatentowana technologia systemu microPELT® jest dostępna w przenośnych, ręcznych urządzeniach pomiarowych oraz jako system umieszczony na ramieniu robotycznym w zautomatyzowanej celi pomiarowej. Oba urządzenia umożliwiają dokładną kontrolę procesu powłok nakładanych na części produkcyjne.
Rys. 1 i 2
Rys. 3
Zasada pomiaru
Pomiar odbywa się na zasadzie wygenerowania i odbicia od powłoki i podłoża fali ultradźwiękowej o znanej zdefiniowanej częstotliwości. Zasada jest podobna do echolokacji wykorzystywanej przez nietoperze czy łodzie podwodne. Przy przechodzeniu przez powłokę (na jej granicy) lub napotkaniu podłoża pod warstwą malarską powstaje echo, które wraca do głowicy pomiarowej. Czas pomiędzy wytworzeniem fali i jej powrotem do głowicy określa nam drogę, jaką przebyła fala ultradźwiękowa. Znając prędkość fali w danym materiale, można łatwo obliczyć przebytą drogę, czyli w naszym przypadku grubość warstwy. W przypadku pomiarów wielowarstwowych na granicy każdej z warstw dochodzi do częściowego odbicia od granicy powłoki oraz do odbicia fali od materiału bazowego (podłoża pod powłoką).
Grubość warstwy wyznaczamy według wzoru grubość = prędkość x czas / 2, ponieważ fala musi dotrzeć do obiektu i odbita powrócić do głowicy.
Rysunek nr 1 pokazuje głowicę emitującą fale ultradźwiękowe odbijające się na granicach warstw i powracające do głowicy.
Na rysunku nr 2 widać układ warstw oraz głowicę, a także przykładowy obraz echa powstałego podczas pomiaru. Na każdej granicy warstw sygnał jest odbijany i powstają echa, więc na wykresie widoczne są wzmocnienia, które wyraźnie odbiegają od linii poziomej przy osi układu.
Rys. 4
Rys. 5
Rys. 6
Aplikacje i możliwości
Dzięki temu, że pomiar polega na odbiciu fali ultradźwiękowej, mamy dużo większe możliwości pomiarowe niż w przypadku zwykłych mierników grubości działających na zasadzie prądów wirowych. W przypadku ultradźwięków nie ogranicza nas rodzaj podłoża, można mierzyć zarówno na podłożach z metali żelaznych i nieżelaznych, jak i na tworzywach, kompozytach, gumie itp. Dzięki pomiarom ultradźwiękowym jesteśmy w stanie nie tylko zmierzyć grubość powłoki malarskiej, ale również grubość warstwy wierzchniej żywic na laminatach (np. łopaty turbin wiatrowych) lub głębokość zatopienia zbrojenia w wyrobach gumowych.
Urządzenie microPELT wyróżnia się wysoką precyzją pomiaru – kluczową przy ultradźwiękowych pomiarach warstw barwnych. Zakres pomiaru to od 15 µm do 15 mm, w zależności od modelu i wersji impulsatora. Deklarowana dokładność kalibracji na próbce to ±1,3 mikrona lub ±2% grubości powłoki, a rozdzielczość to 0,5 do 0,33 mikrona dla typowych powłok wodorozcieńczalnych lub proszkowych.
Komentarze (0)