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涂层测厚仪的原理及影响测量值精度的因素

2020.5.07

介:

涂层测厚仪又称为覆层测厚仪,可无损地测量磁性金属基体(如钢、铁、合金和硬磁性钢等)上非磁性涂层的厚度(如铝、铬、铜、珐琅、橡胶、油漆等)及非磁性金属基体(如铜、铝、锌、锡等)上非导电覆层的厚度(如:珐琅、橡胶、油漆、塑料等)。

涂层测厚仪根据测量原理一般有磁性测厚法、涡流测厚法、超声波测厚法、电解测厚法、放射测厚法五种类型。目前国内使用zui为普遍的是前两种方法。涂层测厚仪是控制和保证产品质量必不可少的检测仪器,广泛地应用在制造业、金属加工业、化工业、商检等检测领域。

磁性测厚原理:当测头与覆层接触时,测头和磁性金属基体构成一闭合磁路,由于非磁性覆盖层的存在,使磁路磁阻变化,通过测量其变化可计算覆盖层的厚度。

涡流测厚原理:利用高频交电流在线圈中产生一个电磁场,当测头与覆盖层接触时,金属基体上产生电涡流,并对测头中的线圈产生反馈作用,通过测量反馈作用的大小可导出覆盖层的厚度。

磁性涂层测厚仪,适用于导磁材料上的非导磁层厚度测量,导磁材料一般为:钢/铁/银/镍,此种方法测量精度高。涡流测厚仪就是非磁性涂层测厚仪,适用于导电金属上的非导电层厚度测量。此种方法较磁性测厚法精度低,客户可以根据自己的测量需求来选择。

 

使用注意事项:

一、测厚仪主要是利用电磁场在不同厚度的介质上的磁场强度的改变,而计算出其厚度值。因此,任何对磁场强度的影响都会直接导致测量误差,具体情况有以下几种:

1、被测材料自身含磁  
有些材料在加工过程中或一定工艺要求,使被测材料内有剩余磁场。由于其分布不均,所以导致的测量误差也不一致,会出现在同一工件上某些部位的测量值突然变大或变小。

2、被测材料结构不同,形状不同  
在不同结构的工件上,磁场分布会随着结构、形状不同而不同,会产生测量误差。

3、同一材料的不同部位,也可能产生磁场的变化,如材料的边缘与中间区域,其磁场分布不一样,会产生测量误差。

4、被测材料的性质不同,其磁通量就会不同,这也是产生误差原因之一。

二、为避免因操作而引起的误差,涂层测厚仪在使用时,应遵循以下原则:

1、在同一点重复测量时,每次将探头离开10cm以上,间隔几秒钟后再测,避免被测材料因探头磁化后,影响下次测量结果;

2、使用时,平面调零测平面,凸面调零测凸面,凹面调零测凹面,避免因结构不同而产生测量误差;

3、尽量使用被测材料作为调零基体,避免因不同材料的导磁性不同,而出现测量误差;

4、尽量在被测材料的同一部位调零后,再测相同部位。例如,在工件边缘和中间部位应分别调零;

5、做调零用的表面,要尽量光滑;被测材料表面的粗糙度对测量数值影响很大,假如表面不光滑,应视情况取平均值;

6、测量时,探头要保持与被测料面垂直,否则会产生较大误差。

7、边缘效应,不应在紧靠试件的突变处,如边缘、洞和内转角等处进行测量。

8、曲率,不应在试件的弯曲表面上测量。

9、表面清洁度,测量前,应清除表面上的任何附着物质,如尘土、油脂及腐蚀产物等,但不要除去任何覆盖层物质。磁性法测厚受基体金属磁性变化的影响(在实际应用中,低碳钢磁性的变化可以认为是轻微的),为了避免热处理和冷加工因素的影响,应使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准;亦可用待涂覆试件进行校准。

10、读数次数,通常由于仪器的每次读数并不完全相同,因此必须在每一测量面积内取几个读数。覆盖层厚度的局部差异,也要求在任一给定的面积内进行多次测量,表面粗造时更应如此。

 

影响涂层测厚仪测量值精度的因素
1、基体金属磁性质:磁性法测厚受基体金属磁性变化的影响(在实际应用中,低碳钢磁性的变化可以认为是轻微的),为了避免热处理和冷加工因素的影响,应使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准;亦可用待涂覆试件进行校准。
2、基体金属厚度:每一种仪器都有一个基体金属的临界厚度。大于这个厚度,测量就不受基体金属厚度的影响。

3、基体金属电性质:基体金属的电导率对测量有影响,而基体金属的电导率与其材料成分及热处理方法有关。使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准。
4、边缘效应,涂层测厚仪对试件表面形状的陡变敏感。因此在靠近试件边缘或内转角处进行测量是不可靠的。
5、曲率:试件的曲率对测量有影响。这种影响总是随着曲率半径的减少明显地增大。因此,在弯曲试件的表面上测量是不可靠的。

6、试件的变形:测头会使软覆盖层试件变形,因此在这些试件上测出可靠的数据。

7、表面粗糙度:基体金属和覆盖层的表面粗糙程度对测量有影响。粗糙程度增大,影响增大。粗糙表面会引起系统误差和偶然误差,每次测量时,在不同位置上应增加测量的次数,以克服这种偶然误差。如果基体金属粗糙,还必须在未涂覆的粗糙度相类似的基体金属试件上取几个位置校对仪器的零点;或用对基体金属没有腐蚀的溶液溶解除去覆盖层后,再校对仪器的零点。

8、附着物质:涂层测厚仪对那些妨碍测头与覆盖层表面紧密接触的附着物质敏感,因此,必须清除附着物质,以保证仪器测头和被测试件表面直接接触。

9、涂层测厚仪测头的取向:测头的放置方式对测量有影响。在测量中,应当使测头与试样表面保持垂直。
10、测头压力:测头置于试件上所施加的压力大小会影响测量的读数,因此,要保持压力恒定。

11、磁场:周围各种电气设备所产生的强磁场,会严重地干扰磁性法测厚工作。

 

精度环越技术部    




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