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技術(shù)常識(shí)

涂層測厚儀的測量原理

來源:時(shí)代集團(tuán) 發(fā)布日期:2019-10-18 13:44:16
  一、磁吸引力測量原理及涂層測厚儀
 
  永久探頭與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處在這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系。這個(gè)距離就是涂層的厚度。根據(jù)這一原理制成涂層測厚儀,只要涂層與基體的導(dǎo)磁率之間足夠大,就可進(jìn)行涂層測量。鑒于大多數(shù)工業(yè)品采用結(jié)構(gòu)鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型,所以磁性測厚儀應(yīng)用最廣。涂層測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,接力簧,標(biāo)尺及自動(dòng)停機(jī)構(gòu)組成。磁鋼與被測物吸合后,將測量簧在其后逐漸拉長,拉力逐漸增大。當(dāng)拉力剛好大于吸引力,磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得涂層厚度。這種儀器的特點(diǎn)是操作簡便、堅(jiān)固耐用、不用電源,測量前無須校準(zhǔn),價(jià)格比較低,很適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。
 
  二、磁感應(yīng)法測量涂層的原理
 
  采用磁感應(yīng)原理測量涂層時(shí),利用探頭經(jīng)過非鐵磁涂層而流入鐵磁基體的磁通的大小,來測定涂層厚度。也可以測定與之對應(yīng)的磁阻大小,來表示其涂層覆層厚度。涂層越厚,則磁阻越大,磁通越小。利用磁感應(yīng)的涂層測厚儀,原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁涂層厚度。一般要求基體導(dǎo)磁率在500以上。如果涂層材料也有磁性,則要求與基體的導(dǎo)磁率之間的差足夠大(如鋼上鍍鎳)。當(dāng)軟芯上繞著線圈的探頭放在被測樣片上時(shí),涂層測厚儀自動(dòng)輸出測試電流或測試信號(hào)。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭,測量感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,涂層測厚儀將該信號(hào)放大后來指示涂層厚度。近幾年來采用了專業(yè)設(shè)計(jì)的集成電路,引入單片微機(jī),增加先進(jìn)的工具,使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高。磁性原理涂層測厚儀可應(yīng)用來精確測量鋼鐵表面的油漆層,瓷、搪瓷防護(hù)層,塑料、橡膠涂層,以及化工石油業(yè)的各種防腐涂層的厚度。
 
  三、電渦流測量原理
 
  高頻交流信號(hào)在探頭線圈中產(chǎn)生電磁場,探頭靠近導(dǎo)體時(shí),就在其中形成渦流。探頭離導(dǎo)電基體愈近,則渦流愈大,反射阻抗也愈大。這個(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁颂筋^與導(dǎo)電基體之間距離的大小,也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電涂層厚度的大小。由于這類涂層測厚儀探頭專門測量非鐵磁金屬基體上的涂 
層厚度,所以通常稱為非磁性探頭。非磁性探頭采用高頻材料做線圈芯。與磁感應(yīng)原理比較,主要區(qū)別是涂層測厚儀探頭不同,信號(hào)頻率不同,信號(hào)的大小、標(biāo)度關(guān)系不同。采用電渦流原理的涂層測厚儀,原則上對所有導(dǎo)電基體上的非導(dǎo)電涂層均可測量,如航天航空器表面、車輛、家電、鋁合金門窗及其它鋁制品表面的漆,塑料涂層及陽極氧化膜。涂層材料有一定的導(dǎo)電性,通過校準(zhǔn)同樣也可測量,但要求兩者導(dǎo)電率之比至少相差3-5倍。雖然鋼鐵基體亦為導(dǎo)體,但這類任務(wù)還是采用磁性原理測量涂層厚度較為合適。
 
  影響涂層測厚儀測量的若干因素。磁性法測量厚度受基體金屬性變化的影響(在實(shí)際應(yīng)用中,低碳鋼磁性的變化可認(rèn)為是輕微的),為了避免熱處理和冷加工因素的影響,應(yīng)使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對儀器進(jìn)行校準(zhǔn);基體金屬的電導(dǎo)率對測量有影響,而基體金屬的電導(dǎo)率與其材料成份及熱處理方法有關(guān)。使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對儀器進(jìn)行校準(zhǔn);每一種儀器都有一個(gè)臨界厚度,大于這個(gè)厚度,測量就不受基體金屬厚度的影響;對試件表面形狀的陡變敏感,因此在靠近試件邊緣或內(nèi)轉(zhuǎn)角處進(jìn)行測量是不可靠的;試件的曲率對測量有影響,隨著曲率半徑的減少明顯地增大,因此,在彎曲試件的表面上測量也是不可靠的;探頭會(huì)使軟涂層試件變形,因此在這些試件上測不出可靠的數(shù)據(jù);基體金屬和涂層的表面粗糙度對測量有影響。粗糙度增大,影響增大,粗糙表面會(huì)引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差,每次測量時(shí),在不同的位置上應(yīng)增加測量的次數(shù),以克服這種偶然誤差。如果基體上基體金屬粗糙,還必須在未涂的粗糙度相類似的基體金屬試件上取幾個(gè)位置校對儀器的零點(diǎn),或用對基體金屬?zèng)]有腐蝕的溶液溶解去除涂層后,再校對儀器的零點(diǎn);周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場,會(huì)嚴(yán)重干擾磁性測厚工作;那些妨礙探頭與涂層表面緊密接觸的附著物質(zhì),必須清除,在測量中,要保持壓力恒定,探頭與試件表面保持垂直,才能達(dá)到精確的測量。
 
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