ضخامت سنج

اندازه گیری ضخامت ها به وسیله ضخامت سنج
یکی از موضوعات مورد توجه در کنترل کیفیت پوشش های دوگانه بویژه در پوشش های آلی اندازه گیری ضخامت پوشش می باشد.ابزارآلات قابل حمل (دستی) و جدیدی مانند ضخامت سنج ها برای این منظور طراحی و عرضه شده است.
اندازه گیری ضخامت پوشش برای تولیدکننده و مصرف کننده حائز اهمیت است. عیوب موجود در پوشش می تواند منجر به زنگ زدگی سطح گردد، بدین ترتیب اهمیت کنترل کیفیت محصول بارز گشته و در بسیاری از موارد نیاز به مستند نمودن اندازه گیری ها به شکل الکترونیکی است در این موارد می توان از ضخامت سنج هااستفاده کرد.اگر تولیدکننده و مصرف کننده از دو روش متفاوت یا دو نوع متفاوت از ابزارآلات سنجش مانند ضخامت سنج ها و القای مغناطیسی استفاده نمایند معمولا تعارضاتی در نتایج با هم خواهند داشت در نتیجه بهتر است هردو از ضخامت سنج ها استفاده نمایند.این مقاله روش های آزمون، روش های جدید توسعه یافته در تعیین ضخامت پوشش ٬ کاربردهای عمومی ٬ و نوآوری های جدید در ابزارآلات سنجش ضخامت پوشش وکاربرد عملی آنها وهمچنین مناسب بودن آنها برای کاربردهای خاص را ارائه می دهد.
برخی از پوشش های محافظ خوردگی که پوشش دوگانه نامیده می شوند٬ شامل یک پوشرنگ یا پوشش پلاستیکی بر روی صفحات فلزی گالوانیزه هستند که در صنعت ساختمان و خودرو کاربرد دارند.
مثل هر سیستم محافظ خوردگی ضخامت خاص هر پوشش یکی از مشخصه های مهم کیفی در پوشش های دوگانه است.
این آزمون ها هیچ هزینه ی اضافه ای در بر نداشته و اندازه گیری ضخامت غیرمخرب است. بهر حال بدلیل تنوع پوشش های دوگانه باید ابتدا این پوششها را با توجه به قابلیت اندازه گیری آنها طبقه بندی و تعریف نمود.
انواع پوشش های دوگانه :
1- فولادهای با پوشش گالوانیزه به روش غوطه وری گرم( hot-dip) با پوشش روی ضخیم تر از 80 میکرومتر دارای مناطق نفوذ یافته روی در آهن ویک پوشرنگ با ضخامت تقریبی 85 میکرومتر می باشد که درابتدا در فولادهای ساختمانی بکار می رفتند.
2- مدلی با ضخامت روی بین صفر تا 10 میکرومتر٬ به روش رسوب برقی ویا غوطه وری در وان حاصل شده و ضخامت پوشرنگ تا 150میکرومتر می رسد. این ضخامت سنج ها معمولا در بدنه خودرو مورد استفاده قرار می گیرد.
3- سیستمهای پوششی روی لوله ها(بطورمثال لوله های ترمز)صفحات فلزی برای نمای خارجی ساختمان ها٬ قطعاتی نظیر ( چرخ دستی های خرید درفروشگاهها) یا لوازم خانگی با ضخامت روی تا 30میکرومتر و با پوشش آلی نظیر پوشرنگ یا پلاستیک تا ضخامت 200 میکرومتر.
4- پوشش های شامل لایه آلی ویک لایه از فلز روی –آهن یا یک لایه از آلیاژ روی –نیکل می باشد. به سبب قیمت بیشتر پوشش با آلیاژ روی این موارد در قطعاتی از خودرو مورد استفاده قرار می گیرند که شانس خوردگی بیشتری دارند.
روش های آزمون (ضخامت سنج ) :
روش جریان گردابی
ضخامت سنج جریان گردابی( eddy current) نیز از پروبی استفاده می نماید که دارای سیم پیچ است. این پروب/ سیم پیچ بوسیله یک اسیلاتور( نوسان گر) فرکانسی متناوب با دامنه بالا تولید می نماید. وقتی که این ناحیه در نزدیکی یک رسانای فلزی قرار می گیرد جریان های گردابی در آن مواد رسانا تولید می شود که در نتیجه آن مقاومت ظاهری(امپدانس) در سیم پیچ پروب تغییر می نماید. فاصله بین سیم پیچ پروب وسطح زیرآیند رسانا میزان تغییر مقاومت ظاهری را مشخص می نماید. کاربردهای عمومی اندازه گیری ضخامت پوشش با روش جریان گردابی شامل پوشش های مایع وپودری بر روی آلومینیوم و فولاد ضدزنگ غیرمغناطیسی همچنین برروی آلومینیوم آنودایز می باشد.
انتخاب روش اندازه گیری :
از زمانی که پوشش های دوگانه ترکیبی از پوشش های فلزی و آلی شدند٬ روش های معمول اندازه گیری برای تعیین سیستم های چند پوششه مردود شدند چرا که این ها قادر به اندازه گیری پوشش های کاملا آلی نبودند، بنابراین تنها ابزارآلاتی ضخامت که کاملا اقتصادی و غیرمخرب و با کاربردساده مورد استفاده قرارگرفت از ادغام روش القاء مغناطیسی و روش آزمون جریان های گردابی(eddy ) بهره می برد.
انتخاب ضخامت سنج :
بسیاری از ابزارآلات قابل دسترس امروزی بر اساس ترکیبی از هر دو مکانیزم القای مغناطیسی و جریان گردابی کار می کنند. این بدین معنی است که به مصرف کننده امکان سنجش در دامنه وسیعتر بدون تغییر در نوع ضخامت سنج را می دهد . مصرف کننده معمولا میتواند از بین ضخامت سنج های اصلی که فقط مقدار ضخامت را بصورت دیجیتالی نشان میدهند ویا ضخامت سنج هایی که مقادیر اندازه گیری شده را ذخیره می نمایند و به ما اطلاعات آماری نظیر متوسط آنها ٬انحراف استاندارد و یا بالاترین وپائین ترین مقدار سنجش را ارائه می دهد یکی را انتخاب کند.
نوع دیگری از انتخاب بر پایه شکل قطعه ای است که اندازه گیری می شود. برای تمام قطعاتی که اندازه گیری میشوند نمی توان از یک نوع ضخامت سنج و پروب استفاده نمود. وقتی که با یک قطعه با شکل های پیچیده مواجه هستیم. پروب های مختلف جداگانه ای عرضه میشوند: برای مثال سنجش ضخامت پوشش برروی قطرداخلی یک لوله ممکن است نیاز به پروب 90درجه داشته باشد٬ در حالیکه سنجش برروی یک سطح صاف بجهت حصول بهترین کارایی نیاز به یک پروب با زاویه صفر درجه دارد. عواملی نظیر انحناء سطح٬ زبری سطح ٬ ضخامت سطح٬ نفوذپذیری مغناطیسی و رسانایی سطح بر روی سنجش ضخامت پوشش تاثیرگذار هستند که بایستی در هنگام کالیبره نمودن در نظرگرفته شوند.
همانطور که قبلا اشاره شد قابلیت ذخیره مقادیر اندازه گیری شده برای مستند سازی های بعدی و تهیه گزارشات اغلب بسیار مهم اعلام شده است. این نوع از گزارش ها میتوانند به تعیین الگوی پاشش کمک کنند ویا ممکن است برای بازرسی قطعات ورودی استفاده شوند. بعضی از دستگاه ها نیز طوری طراحی شده اند که میتوانند از طریق انتقال رادیویی تمامی اطلاعات خوانده شده از محل کار را به یک رایانه تا فاصله 60 فوتی انتقال دهند .اطلاعات می تواند بطور مستقیم وارد یک برنامه آماری کنترل کیفیت شده٬ پالایش گردیده و اطلاعات مورد نیاز ذخیره گردیده واطلاعات غیرضروری حذف گردد که این مورد صرفه جویی مناسبی در زمان برای ما خواهد داشت.
یکی دیگر از موارد برای سنجش ضخامت پوشش ها ومستند سازی آن٬ سیستم bench-top می باشد. سیستم های bench-top یک نمایش بزرگ دیجیتالی با یک برآورد تماما آماری از مقادیر اندازه گیری شده می باشند. این موارد شامل مقادیر متوسط ٬ انحراف استاندارد٬ ضریب تغییرات ٬ مقادیر حداکثر و حداقل٬ تعداد اندازه گیری ها٬ ارقامی که بصورت تکی و یا گروهی سنجش شده باشند٬ قابلیت محاسبه عوامل فرایند ٬قابلیت کشیدن جدول با آزمون برای توزیع نرمال ٬گروه بندی اتوماتیک بعداز n بار سنجش ویا ارزیابی اتوماتیک نهایی بعد از n گروه٬ برآورد گروه ها یا در نظرگرفتن شماره گروه ها ویا مشخصه خاص گروه ها می باشد. بعضی از سیستم های bench –top حتی فرم های الگوهای خاصی که مشتری نیاز دارد را نیز درنظر گرفته است.
برخی از سیستم های bench-top علاوه بر مزایای مستند سازی، قابلیت ترکیب روش های آزمون متفاوت را نیز برای اندازه گیری یک سیستم دارا می باشند. چنین حالتی ترکیبی از روشهای مختلف آزمون است که مزایای ترکیبی هر روش را دارا می باشد بدین معنی که در دامنه کاربردی وسیعتری از ضخامت سنجی پوشش ها کاربرد دارند.
ابزار قابل حمل با قابلیت ترکیب دو روش اندازه گیری:
در بسیاری از کاربردهای عملی یک ابزار قابل حمل مورد نیاز است. بطور نمونه در شکل 5 دستگاهی باپروب اندازه گیری ضخامت پوششهای دولایه آورده شده است. این وسیله روش القای مغناطیسی را با روش نفوذ جریان گردابی ترکیب کرده است. بعد از قرارگیری پروب دستگاه روی سطح ، اندازه گیری با هر یک از دو روش فوق و بدون هیچ انتخاب یا عملی از سوی کاربر انجام می شود. سپس میزان اندازه گیری شده ضخامت هر دو لایه از پوشش بطور جداگانه روی صفحه نمایشگر LCD نشان داده می شود. بنابراین پروب باید هر دو سیستم مورد نیاز جهت اندازه گیری ضخامت را درون خود داشته باشد.