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刚性基材上紫外线固化涂层的超声波厚度测量

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手持仪器现在可以超声测量涂层厚度,使用UV / EB固化技术为行业提供无损检测。本文介绍了超声波测试的工作原理和益处。

使用超声波测量技术的涂层厚度测量仪在处理硬质基材(如木材、塑料和复合材料)的行业中越来越受欢迎。这些仪器支持或取代破坏性的方法来测量UV/ eb固化涂层的厚度大于15微米(0.5 mil)在各种行业,包括汽车,航空航天,木制品制造和工业整理。

涂料有多种功能。有些设计可以抵抗刮擦、磨损、潮湿和其他化学物质。有的修复、保护、防水、美化建筑。其他的是专门配方来密封和填充毛孔,并提供一个美观的表面纹理。

为什么测量厚度?

当涂层在制造商指定的狭窄厚度范围内应用时,可以达到最佳的预期功能。这确保了最佳的产品性能。厚度测量很重要的例子:

  • 转换清漆比其他涂层更难,不应超过五个米尔干厚度,以防止裂缝或其他饰面故障。
  • 硝基漆通常应保持在3毫升以下。
  • 塑料上的UV固化底漆表面应在打磨前的一个和六个米尔之间。
  • 在涂漆底涂层时,一致的耳朵厚度至关重要。
  • 压力成为一个问题,在uv固化粘合剂应用太厚,因为固化发生太快,粘合剂和表面不能平衡足够快,以防止压力的发生。
  • 在中密度纤维板(MDF)上,粉末涂层厚度通常在三到九个密耳之间。通常较厚的米兰覆盖率,表面越耐用。工厂规格经常呼叫已陈述的±1密尔公差。通过查看它不能确定这种质量水平。

精确测量精加工厚度还有其他好处 - 是否满足ISO,质量和客户对过程控制或控制成本的要求。当公司未能检查和验证入境材料的涂层质量时,它们会浪费货币重新加工产品。通过检查其应用设备,确保涂层符合制造商的建议。此外,施加过多的膜厚度风险不完全固化的可能性,并且可以大大降低整体效率。最后,由于完成缺陷,定期测试可以减少内部返工和客户返回的次数。

如何最好地进行测试?

在金属上,测试涂层的厚度是质量控制和检查目的的常见。当贱金属是碳钢时,使用磁性方法。涡流装置用于其他金属,例如铜和铝。在这些手持仪器中,有许多型号可供选择。有些人拥有探头,以便于单手测量大表面。其他有一个小型探头,位于短电缆的末端,以允许操作员测量小部件或难以到达区域。许多仪器具有可选的功能,使测量的工作更容易,例如运行平均计算和内存以将存储的测量值下载到打印机或计算机。

然而,与它们一样受欢迎,磁性和涡流器械不能测量非金属基板上的表面厚度。因此,行业一直使用替代技术来测量厚度,包括:

  • 光学横截面(切割涂层部分并观察切割显微镜)。
  • 高度测量(用千分尺测量和以后)。
  • 重量法(测量涂层的质量和面积以计算厚度)。
  • 将湿膜厚度计浸入未固化的涂层中。
  • 替换(将钢优惠券与零件一起放置并同时涂覆它)。


这些测试是耗时的,难以执行,并且经过操作员解释和其他测量误差。涂抹器发现破坏性方法不切实际。为了获得统计的代表性样本,可能需要从很多产品中作为破坏性测试过程的一部分报废了几种产品。重量法将在零件上提供平均膜构建,但不会在特定区域提供膜厚度曲线。

随着超声仪器的到来,许多装饰仪已经切换到厚UV / EB固化涂层的无损检测。

超声波的突破

优质专业人员已经熟悉超声波测试的各个方面,其中使用高频声能进行检查并进行测量。超声波检测可以检测和评估金属,测量尺寸,确定材料表征等缺陷。

壁厚测量可能是超声波测试最常见和最简单的。精密超声波壁厚度计允许对物体的快速测量而不需要进入两侧。然而,对于涂层测量,这些测量值并不理想。它们没有足够的敏感性来测量丙烯酸填料,工厂底漆,漆,紫外线涂层,粉末涂料和非金属产品的其他材料的厚度。

专为涂层厚度测量设计的第一个手持式仪器出现在市场上的14年前,现在在第四代中。它使用单元素传感器和高级数字技术来过滤和增强数字化回波。今天的手持式超声波涂层厚度计易于操作,价格实惠可靠(图3)。

一种声音测量技术

超声波测试通过在施加到表面的耦合剂的辅助载体的帮助下将超声波振动发送到涂层中。

振动通过涂层行进,直到它遇到具有不同机械性能的材料 - 通常是基材或也许是不同的涂层。在该界面处部分地反射的振动行进回换能器。同时,传输振动的一部分继续超出该界面,并且在它遇到的任何材料接口处经历进一步的反射(图4)。

由于可能发生潜在大量的回波,因此设计为从中选择最大或“最响亮的”回波以计算厚度测量。测量多层应用程序中各个层的仪器也有利于最响亮的回声。用户简单地进入了要测量的层数,比如三个,并且测量值测量三个最响亮的回波。该功率忽略了涂覆缺陷和衬底层的更快速回波。

测量精度

任何超声波测量的精度都直接对应于所测量的光洁度的声速。因为超声波仪器测量超声波脉冲的穿越时间,它们必须根据特定材料中的“声速”进行校准。

从实际的角度来看,UV / EB涂层材料之间的声速值不会变化。因此,超声波涂层厚度计通常不需要调整到工厂校准设置。

超声波涂层厚度测量现在是UV / EB固化涂层的可接受和可靠的测试常规。为了验证量具校准,可追溯到国家标准组织的认证,可提供环氧涂层厚度标准。

涂层符合基材的情况下

影响超声测量的准确性和可重复性的因素是这些涂层如何与基板接口。例如,木制品可以具有光滑且粗糙的表面,以测试涂层厚度。图5显示了涂层木材的一个例子。这张照片以更高的分辨率拍摄,比大多数场破坏性测试都能够,显示了饰面和木材之间的边界。饰面涂层可能在顶部光滑,但厚度可能不一致。木材基材通常是颗粒状,表面粗糙度和底漆渗透程度不同。这种孔隙率和粗糙度可以促进粘附性,但它们通过任何方法增加难以实现可重复厚度测量的困难。

超声测量设计为平均小违规行为,以产生有意义的结果。在特别粗糙的表面或基板上,其中各个读数可能似乎不能重复,比较一系列平均结果通常提供可接受的可重复性。

最后的回声

ASTM D6132-04“用超声波计无损测量应用有机涂层干膜厚度的标准试验方法”(2004年,ASTM)中描述了这种技术的标准试验方法。最近,为了更新这一标准,八家公司完成了一项循环研究,用超声波对各种涂覆木板进行测量。面板包括山胡桃木和枫木的紫外线固化涂层。将于今年晚些时候公布的结果表明,该方法重复性好,重现性好,标准偏差小。

现在可以在先前需要破坏性测试,实验室分析或昂贵的非破坏性设备的材料上进行快速,无损厚度测量。这项新技术提高了整理室的一致性和吞吐量。潜在的成本降低包括:

  • 通过控制涂覆层的厚度,最大限度地减少涂覆层造成的浪费。
  • 通过直接反馈给操作人员,减少返工和修理,并改进工艺控制。
  • 通过采取破坏性涂层厚度测量,消除需要破坏或修理物体。

今天,这些仪器易于操作,价格实惠可靠。


大卫深红色(1955 - 2019年),Defelsko Corporatiayx全站客户端on的前总统,纽约的手持式涂料测试仪器制造商销售在全球范围内。他在各种国际工业中拥有土木工程学位,在各种国际行业,包括工业绘画,质量检验和制造等各种国际行业的设计,制造和营销的经验。他进行了培训研讨会,是各种组织的积极成员,包括NACE,SSPC,ASTM和ISO。

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