Πως να επιλέξετε το κατάλληλο παχύμετρο επικάλυψης για την εφαρμογή σας

Γιατί είναι σημαντική η μέτρηση μιας επικάλυψης

Η επικάλυψη ενός υλικού είναι σημαντική καθώς προσφέρει προστασία, προσδίδει μηχανικές ιδιότητες και διακοσμεί ένα προϊόν. Σχεδόν όλα τα βιομηχανοποιημένα προϊόντα χρειάζονται επικάλυψη για κάποιον από τους παραπάνω λόγους.

Επικαλύψεις συναντάμε σε όλους τους τύπους υλικών. Μέταλλο, ξύλο, πλαστικό ακόμα και γυαλί, πολλές φορές έχουν επικάλυψη.

Οι λόγοι που καλούμαστε να μετρήσουμε το πάχος αυτής της επικάλυψης είναι για να προσδιορίσουμε αν η επικάλυψή μας έχει αρκετό πάχος για να αποδώσει τα επιθυμητά οφέλη στο αντικείμενό μας. Επίσης μετρώντας την επικάλυψή, μπορούμε να αποφύγουμε την σπατάλη επιπλέον υλικού επικάλυψης που έχει σαν αποτέλεσμα την επιβάρυνση του κατασκευαστικού κόστους.

Τα παχύμετρα επικάλυψης χρησιμοποιούν 3 αρχές λειτουργίας ανάλογα με το μετρούμενο υπόστρωμα.

• Μαγνητική επαγωγή: ένα σύστημα τριών πηνίων χρησιμοποιείται για την μέτρηση της επικάλυψης. Το μεσαίο πηνίο τροφοδοτείται από την συσκευή και τα δύο πλευρικά πηνία ανιχνεύουν το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται. Το σήμα που δημιουργείται από την συσκευή έχει ημιτονοειδή μορφή και για αυτό ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργείται γύρω από το κεντρικό πηνίο.
  • Όταν δεν υπάρχουν μαγνητικά υλικά ώστε να αλληλοεπιδράσουν με την κεφαλή, το μαγνητικό πεδίο διαπερνά τα δύο πλευρικά πηνία ισόποσα.
  • Όσο η κεφαλή έρχεται πιο κοντά στο υπόστρωμα, περισσότερες μαγνητικές γραμμές διαπερνούν το πλευρικό πηνίο που είναι κοντά στο κεντρικό πηνίο και λιγότερες μαγνητικές γραμμές διαπερνούν το πλευρικό πηνίο που είναι μακρύτερα από το κεντρικό πηνίο. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο πλευρικών πηνίων η οποία και μεταφράζετε σε μέτρηση της απόστασης από το υπόστρωμα (πάχος της επικάλυψης)

• Ηλεκτρική επαγωγή (δινορεύματα): στην περίπτωση των δινορευμάτων μία κεφαλή με μονό πηνίο χρησιμοποιεί σήμα υψηλής συχνότητας ώστε να παράγει ένα εναλλασσόμενο πεδίο σε ένα μη μαγνητικό υπόστρωμα. Αυτό το πεδίο παράγει δινορεύματα τα οποία περιστρέφονται στο υπόστρωμα και έχουν σαν αποτέλεσμα την δημιουργία σχετιζόμενων μαγνητικών πεδίων. Αυτά τα πεδία αλληλοεπιδρούν με την κεφαλή και αλλάζουν την ηλεκτρική εμπέδηση του πηνίου. Αυτές οι αλλαγές είναι ανάλογες του πάχους της επικάλυψης.
• Υπέρηχος: η κεφαλή εκπέμπει υπερηχητικά κύματα τα οποία διατρέχουν την επικάλυψη και ανακλώνται μόλις βρουν οποιαδήποτε παρεμβολή όπως την διαφορετική πυκνότητα του υποστρώματος. Μετρώντας το χρόνο που χρειάστηκε το σήμα για να ταξιδέψει μέσα στην επικάλυψη και πολλαπλασιάζοντας τον με την ταχύτητα μετάδοσης του ήχου μέσα στο υλικό, μπορούμε να υπολογίσουμε το πάχος της επικάλυψης.

Τα παχύμετρα επικάλυψης έρχονται σε 4 βασικές εκδόσεις ανάλογα με το είδος του υποστρώματος πάνω στο οποίο μετρούν την επικάλυψη

• Παχύμετρα επικάλυψης για μαγνητιζόμενα υποστρώματα
• Παχύμετρα επικάλυψης για μη μαγνητιζόμενα υποστρώματα
• Συνδυαστικά παχύμετρα επικάλυψης για μαγνητιζόμενα υποστρώματα & μη μαγνητιζόμενα υποστρώματα
• Παχύμετρα επικάλυψης για μέτρηση σε μη μεταλλικές επιφάνειες όπως ξύλο, πλαστικό, τσιμέντο κλπ.

Στις παραπάνω εκδόσεις υπάρχουν και αρκετές παραλλαγές οι οποίες εξειδικεύονται σε διάφορες εφαρμογές. Για παράδειγμα υπάρχουν παχύμετρα επικάλυψης μου μετρούν μεγάλα πάχη επικάλυψης, παχύμετρα επικάλυψης που συνδυάζονται με γωνιακές κεφαλές και microprobes για έλεγχο επικάλυψης σε κομμάτια με δύσκολες γεωμετρίες, κεφαλές που μετρούν ξεχωριστά το πάχος του γαλβανιού και το πάχος της μπογιάς.

Για να διαλέξουμε το κατάλληλο παχύμετρο επικάλυψης θα πρέπει να γνωρίζουμε τα ακόλουθα:

1. Τι είδος υποστρώματος υπάρχει κάτω από την επικάλυψη:
   1. Μαγνητιζόμενο υπόστρωμα (πχ. Χάλυβας)
   2. Μη μαγνητιζόμενο υπόστρωμα ( πχ. Αλουμίνιο, Χαλκός)
   3. Μη μεταλλικό υπόστρωμα (πχ. Ξύλο, μπετόν)

Στην περίπτωση 1. Μαγνητιζόμενο υπόστρωμα, χρειαζόμαστε παχύμετρο επικάλυψης με κεφαλή που μετρά με την αρχή της μαγνητικής επαγωγής, κοινώς επονομαζόμενα ferrous probes ή F probes.

Στην περίπτωση 2. Μη μαγνητιζόμενο υπόστρωμα, χρειαζόμαστε παχύμετρο επικάλυψης με κεφαλή που μετρά με την αρχή της Ηλεκτρικής επαγωγής (δινορεύματα), κοινώς επονομαζόμενα non ferrous probes ή NF probes.

Στην περίπτωση 3. Μη μεταλλικό υπόστρωμα, χρειαζόμαστε παχύμετρο επικάλυψης με κεφαλή που μετρά με την αρχή των υπερήχων.

Υπάρχουν εφαρμογές που χρειάζεται να μετρήσουμε σε μαγνητιζόμενα υποστρώματα καθώς και σε μη μαγνητιζόμενα υποστρώματα οπότε και χρησιμοποιούμε παχύμετρα επικάλυψης που συνδυάζουν τις αρχές της Μαγνητικής επαγωγής & ηλεκτρικής επαγωγής (δινορεύματα) κοινώς επονομαζόμενα Fe&nFe probes.

2. Το είδος της επικάλυψης:

Το είδος της επικάλυψης πρέπει να το γνωρίζουμε διότι, όπως σε όλα τα μετρητικά όργανα έτσι και στα παχύμετρα επικάλυψης υπάρχουν κάποιοι περιορισμοί.

Συγκεκριμένα:

1. Δεν μπορεί να μετρηθεί μαγνητικά αγώγιμη επικάλυψη σε μαγνητικά αγώγιμο υπόστρωμα.
2. Δεν μπορεί να μετρηθεί μη μαγνητικά αγώγιμη επικάλυψη σε μη μαγνητικά αγώγιμο υπόστρωμα.
3. Περιπτώσεις που η επικάλυψη είναι κάτω από 1μm

Σε αυτές τις περιπτώσεις θα πρέπει να κάνουμε έλεγχο του πάχους της επικάλυψης με άλλες μεθόδους όπως πχ. Με Φασματογράφους XRF.

3. Το αναμενόμενο πάχος της επικάλυψης:

Το αναμενόμενο πάχος της επικάλυψης χρειάζεται να το γνωρίζουμε για να επιλέξουμε την κεφαλή με το σωστό εύρος μέτρησης. Οι κύριες κεφαλές των παχυμέτρων επικάλυψης έχουν εύρος μέτρησης από 0-1250μm και συνήθως καλύπτουν το μεγαλύτερο κομμάτι των εφαρμογών. Υπάρχουν όμως και εφαρμογές όπως η πυράντοχες βαφές, που απαιτούν πάχος επικάλυψης έως και 13mm. Σε αυτές τις περιπτώσεις θα πρέπει να επιλεχθεί διαφορετικός τύπος κεφαλής.

4. Η γεωμετρία του μετρούμενου δοκιμίου:

Σε εφαρμογές που απαιτείται η μέτρηση των επικαλύψεων σε κατασκευές με σύνθετες γεωμετρίες θα πρέπει να επιλεχθεί μια κεφαλή με τα κατάλληλα γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα μιας τέτοιας εφαρμογής είναι η μέτρηση των αυλακώσεων (ring grooves) στα πιστόνια των κινητήρων πλοίων όπου συνήθως απαιτείται γωνιακή κεφαλή 90° με ύψος κεφαλής μικρότερο των 7mm.

5. Η ακρίβεια των μετρήσεων:
   
   Τα σημερινά παχύμετρα επικάλυψης μπορούν να φτάσουν υπό προηποθέσεις, σε ακρίβεια ±1μm όπως το Defelkso Positecror 6000. Επιπροσθέτως, υπάρχει και η δυνατότητα για καλιμπράρισμα των συσκευών σε συγκεκριμ ένο εύρος μέτρησης με τις ειδικές μεβράνες καλιμπραρίσματος. Παρόλα αυτά δεν απαιτούν όλες οι εφαρμογές τόσο μεγάλες ακρίβειες και υπάρχουν πιο οικονομικές συσκευές με μικρότερη ακρίβεια. Για παράδειγμα ο έλεγχος του χρώματος των αυτοκινήτων για το εάν ένα αυτοκίνητο έχει επαναβαφεί, μπορεί να γίνει με ένα παχύμετρο που έχει ακρίβεια ±3% της μετρούμενης τιμής.Η ακρίβεια των μετρήσεων:

6. H Μεταφορά μετρήσεων σε υπολογιστή:

Το κύριο κριτήριο για την επιλογή ή όχι της συγκεκριμένης λειτουργίας έχει να κάνει με το εάν η εφαρμογή μας απαιτεί την έκδοση τεχνικής αναφοράς. Υπάρχουν παχύμετρα επικάλυψης που συνοδεύονται από λογισμικό για αυτόματη έκδοση αναφορών. Θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε 2 σημεία αναφορικά με το λογισμικό των παχυμέτρων επικάλυψης:

• Στο κατά πόσο το λογισμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έκδοση τεχνικής αναφοράς ή εάν μπορεί απλά να μεταφέρει τις μετρήσεις σε ένα αρχείο τύπου excel, word κλπ.
• Στο κατά πόσο το λογισμικό περιλαμβάνεται στο πακέτο της συσκευής ή πρέπει να αποκτηθεί με επιπλέον κόστος.

Οι νεότερες συσκευές μέτρησης πάχους επικάλυψης διαθέτουν λειτουργίες Bluetooth και Wi-Fi για ασύρματη μεταφορά δεδομένων σε υπολογιστή, κινητό ή τάπμλετ ακόμα και σε πραγματικό χρόνο.

7. To μέγεθος και ο τύπος της οθόνης καθώς και οι πρόσθετες λειτουργίες που παρέχονται:

Το μέγεθος και ο τύπος της οθόνης είναι σημαντικά καθώς μια μεγαλύτερη οθόνη μπορεί να μας παρέχει μεγαλύτερο όγκο ταυτόχρονα προβαλλόμενων πληροφοριών. Μπορούμε για παράδειγμα να βλέπουμε ταυτόχρονα την τιμή της μέτρησης αλλά και τον μέσο όρο όλων των μετρήσεων. Επίσης μια μεγάλη έγχρωμη οθόνη με μεγάλη αντίθεση και φωτισμό, θα κάνει το παχύμετρο επικάλυψης πολύ πιο εύχρηστο ειδικά σε συνθήκες έντονου φωτός.

Τα παχύμετρα υπερήχων διαθέτουν διάφορες επιπλέον λειτουργίες οι οποίες τα καθιστούν εύχρηστα και παραγωγικά. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η απεικόνιση των  στατιστικών στοιχείων των μετρήσεων, λειτουργία Go/No Go, λειτουργία συνεχόμενης μέτρησης χωρίς την ανάγκη ανύψωσης της κεφαλής από το μετρούμενο δοκίμιο. Υπάρχουν συσκευές οι οποίες διαθέτουν ακόμη πιο προηγμένες λειτουργίες όπως ζωντανή γραφική απεικόνιση των μετρήσεων, δημιουργία σημειώσεων για την κάθε μέτρηση, ακόμα και προβολή εικόνων.

Τέλος υπάρχουν αρκετά παρελκόμενα για τα παχύμετρα επικάλυψης που μπορούν να κάνουν την χρήση τους πιο εύκολη όπως βάσεις στήρηξης για εφαρμογές που απετείται μεγάλη επαναλυψημότητα και ακρίβεια, μεμβράνες καλυμπραρίσματος για καλυμπράρισμα σε συγκεκριμένα πάχη και έλεγχο του παχυμέτρου, πιστοποιιτικά διακρίβωσης για περιπτώσης που απετείται η συσκευή να είναι διακριβωμένη ως προς την σωστή της λειτουργία.