لمشاهدة ملف PDF الكامل للتقرير اضغط هنا.
يمكن للأجهزة المحمولة الآن قياس سمك الطلاء بالموجات فوق الصوتية ، مما يجعل الاختبارات غير المدمرة متاحة للصناعات التي تستخدم تقنية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية / EB. توضح هذه المقالة مبدأ العمل وفوائد الاختبار بالموجات فوق الصوتية.
أصبحت مقاييس سمك الطلاء التي تستخدم تقنيات القياس بالموجات فوق الصوتية شائعة بشكل متزايد في الصناعات التي تعمل مع ركائز صلبة ، مثل الخشب والبلاستيك والمركبات. تدعم هذه الأدوات أو تحل محل الطرق المدمرة لقياس سمك الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية / EB التي يزيد سمكها عن 15 ميكرون (0.5 مل) في مجموعة متنوعة من الصناعات ، بما في ذلك السيارات والفضاء وتصنيع المنتجات الخشبية والتشطيب الصناعي.
تخدم الطلاءات مجموعة متنوعة من الوظائف. تم تصميم بعضها لمقاومة الخدش والتآكل والرطوبة والمواد الكيميائية الأخرى. بعض استعادة وحماية ومقاومة للماء وتجميل الهياكل. تم تصميم البعض الآخر خصيصا لإغلاق المسام وملئها وتوفير نسيج سطحي مبهج من الناحية الجمالية.
لماذا قياس السماكة؟
تم تصميم الطلاءات لأداء وظيفتها المقصودة بشكل أفضل عند تطبيقها ضمن نطاق سمك ضيق كما هو محدد من قبل الشركة المصنعة. هذا يضمن الأداء الأمثل للمنتج. أمثلة على المواقف التي يكون فيها قياس السمك مهما:
هناك فوائد أخرى لقياس سمك التشطيب بدقة - سواء لتلبية ISO ومتطلبات الجودة والعملاء للتحكم في العملية أو للتحكم في التكاليف. عندما تفشل الشركات في فحص جودة طلاء المواد الواردة والتحقق منها ، فإنها تهدر المال في إعادة صياغة المنتج. من خلال فحص معدات التطبيق الخاصة بهم ، فإنهم يضمنون تطبيق الطلاء وفقا لتوصيات الشركة المصنعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تطبيق سمك الفيلم المفرط يخاطر بإمكانية العلاج غير الكامل ويمكن أن يقلل بشكل كبير من الكفاءة الكلية. أخيرا ، يمكن أن يقلل الاختبار المنتظم من عدد عمليات إعادة العمل الداخلية وعوائد العملاء بسبب عيوب التشطيب.
أفضل طريقة للاختبار؟
على المعدن ، يعد اختبار سمك الطلاء أمرا شائعا لأغراض مراقبة الجودة والتفتيش. عندما يكون المعدن الأساسي من الفولاذ الكربوني ، يتم استخدام طريقة مغناطيسية. تستخدم أجهزة التيار الدوامي للمعادن الأخرى ، مثل النحاس والألمنيوم. من بين هذه الأدوات المحمولة ، هناك العديد من النماذج للاختيار من بينها. يحتوي البعض على مسبار مدمج لسهولة القياس بيد واحدة للأسطح الكبيرة. البعض الآخر لديه مسبار صغير يقع في نهاية كابل قصير للسماح للمشغل بالقياس على أجزاء صغيرة أو في مناطق يصعب الوصول إليها. تحتوي العديد من الأجهزة على ميزات اختيارية لتسهيل مهمة القياس ، مثل تشغيل حسابات المتوسط والذاكرة لتنزيل القياسات المخزنة إلى طابعة أو كمبيوتر.
على الرغم من شعبيتها ، لا يمكن لأدوات التيار المغناطيسي والدامي قياس سمك التشطيبات على الركائز غير المعدنية. لذلك ، تستخدم الصناعات تقنيات بديلة لقياس السماكة ، بما في ذلك:
تستغرق هذه الاختبارات وقتا طويلا ويصعب إجراؤها وتخضع لتفسير المشغل وأخطاء القياس الأخرى. يجد المطبقون طرقا مدمرة غير عملية. للحصول على عينة تمثيلية إحصائيا ، قد تحتاج العديد من المنتجات من الكثير إلى التخلص منها كجزء من عملية الاختبار المدمرة. ستوفر طريقة الجاذبية بناء فيلم متوسط على الجزء ، ولكنها لن توفر ملف تعريف سمك الفيلم على مناطق محددة.
مع وصول أدوات الموجات فوق الصوتية ، تحول العديد من التشطيبات إلى الفحص غير المدمر للطلاءات السميكة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية / EB.
اختراق بالموجات فوق الصوتية
محترفو الجودة على دراية بالفعل بالجوانب المختلفة للاختبار بالموجات فوق الصوتية حيث يتم استخدام طاقة الصوت عالية التردد لإجراء الفحوصات وإجراء القياسات. يمكن للاختبار بالموجات فوق الصوتية اكتشاف وتقييم العيوب في المعدن ، وقياس الأبعاد ، والتأكد من توصيف المواد وأكثر من ذلك.
ربما يكون قياس سمك الجدار هو الأكثر شيوعا وبساطة في اختبارات الموجات فوق الصوتية. تسمح مقاييس سمك الجدار بالموجات فوق الصوتية الدقيقة بقياس سمك سريع للأشياء دون الحاجة إلى الوصول إلى كلا الجانبين. بالنسبة لقياس الطلاء ، فإن هذه العدادات ليست مثالية. ليس لديهم حساسية كافية لقياس سمك حشوات الأكريليك ، ومواد المصنع ، واللك ، والتشطيبات فوق البنفسجية ، ومسحوق الطلاء وغيرها من المواد المستخدمة على المنتجات غير المعدنية.
ظهرت أول أداة محمولة مصممة خصيصا لقياس سمك الطلاء في السوق منذ 14 عاما وهي الآن في جيلها الرابع. يستخدم محول طاقة أحادي العنصر و advanced التقنيات العددية لتصفية وتعزيز الأصداء الرقمية. مقاييس سمك الطلاء بالموجات فوق الصوتية المحمولة اليوم سهلة التشغيل وبأسعار معقولة وموثوقة (الشكل 3).
تقنية قياس الصوت
يعمل الاختبار بالموجات فوق الصوتية عن طريق إرسال اهتزاز بالموجات فوق الصوتية إلى طلاء باستخدام مسبار (محول طاقة) بمساعدة نبات الكوبلانت المطبق على السطح.
ينتقل الاهتزاز عبر الطلاء حتى يواجه مادة ذات خصائص ميكانيكية مختلفة - عادة الركيزة أو ربما طبقة طلاء مختلفة. يعود الاهتزاز ، المنعكس جزئيا في هذه الواجهة ، إلى محول الطاقة. وفي الوقت نفسه ، يستمر جزء من الاهتزاز المرسل في الانتقال إلى ما وراء تلك الواجهة ويواجه المزيد من الانعكاسات في أي واجهات مادية يواجهها (الشكل 4).
نظرا لإمكانية حدوث عدد كبير من الأصداء ، فقد تم تصميم المقياس لتحديد الحد الأقصى أو "الأعلى" للصدى الذي يمكن من خلاله حساب قياس السماكة. الأدوات التي تقيس الطبقات الفردية في تطبيق متعدد الطبقات تفضل أيضا أعلى أصداء. يقوم المستخدم ببساطة بإدخال عدد الطبقات المراد قياسها ، على سبيل المثال ثلاث طبقات ، ويقيس المقياس أعلى ثلاثة أصداء. يتجاهل المقياس أصداء أكثر نعومة من عيوب الطلاء وطبقات الركيزة.
دقة القياس
تتوافق دقة أي قياس بالموجات فوق الصوتية مباشرة مع سرعة الصوت للنهاية التي يتم قياسها. نظرا لأن أدوات الموجات فوق الصوتية تقيس وقت عبور النبضة فوق الصوتية ، يجب معايرتها من أجل "سرعة الصوت" في تلك المادة المعينة.
من الناحية العملية ، لا تختلف قيم سرعة الصوت اختلافا كبيرا بين مواد طلاء الأشعة فوق البنفسجية / EB. لذلك ، لا تتطلب مقاييس سمك الطلاء بالموجات فوق الصوتية عادة أي تعديل لإعدادات معايرة المصنع.
أصبح قياس سمك الطلاء بالموجات فوق الصوتية الآن روتينا مقبولا وموثوقا به للطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية / EB. للتحقق من معايرة المقياس ، تتوفر معايير السماكة المطلية بالإيبوكسي مع شهادة يمكن تتبعها إلى منظمات المعايير الوطنية.
حيث يلتقي الطلاء بالركيزة
أحد العوامل التي تؤثر على دقة وتكرار القياس بالموجات فوق الصوتية هو كيفية تفاعل هذه الطلاءات مع الركيزة. المنتجات الخشبية ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لها أسطح ناعمة وخشنة لاختبار سمك الطلاء. يوضح الشكل 5 مثالا على الخشب المطلي. تظهر هذه الصورة ، التي تم التقاطها بدقة أعلى من معظم الاختبارات المدمرة الميدانية ، الحدود بين النهاية والخشب. قد يبدو الطلاء النهائي ناعما في الأعلى ، لكن السماكة قد تكون غير متسقة. غالبا ما تكون ركائز الخشب محببة بدرجات متفاوتة من خشونة السطح واختراق التمهيدي. قد تعزز هذه المسامية والخشونة الالتصاق ولكنها تزيد من صعوبة الحصول على قياسات سمك قابلة للتكرار بأي وسيلة.
تم تصميم العدادات بالموجات فوق الصوتية لمتوسط المخالفات الصغيرة لتحقيق نتيجة ذات مغزى. على الأسطح أو الركائز الخشنة بشكل خاص حيث قد لا تبدو القراءات الفردية قابلة للتكرار ، غالبا ما توفر مقارنة سلسلة من النتائج المتوسطة قابلية تكرار مقبولة.
صدى أخير
A standard تم وصف طريقة الاختبار لهذه التقنية في ASTM D6132-04 "Standard طريقة اختبار القياس غير المدمر لسمك الفيلم الجاف للطلاءات العضوية المطبقة باستخدام مقياس بالموجات فوق الصوتية "(2004 ، ASTM). في محاولة حديثة لتحديث هذا standard، أكملت ثماني شركات دراسة مستديرة تم فيها قياس مجموعة متنوعة من الألواح الخشبية المطلية بالموجات فوق الصوتية. وشملت لوحات الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية على الجوز والقيقب. تظهر النتائج ، التي ستنشر في وقت لاحق من هذا العام ، قابلية جيدة للتكرار والتكرار مع وجود عدد صغير standard الانحرافات.
يمكن الآن إجراء قياسات سمك سريعة وغير مدمرة على المواد التي كانت تتطلب في السابق اختبارا مدمرا أو تحليلا معمليا أو معدات غير مدمرة باهظة الثمن. تعمل هذه التقنية الجديدة على تحسين الاتساق والإنتاجية في غرفة التشطيب. تشمل التخفيضات المحتملة في التكاليف ما يلي:
اليوم ، هذه الأدوات سهلة التشغيل وبأسعار معقولة وموثوقة.
ديفيد بيميش (1955-2019) ، الرئيس السابق لشركة DeFelsko Corporation ، وهي شركة مقرها نيويورك لتصنيع أدوات اختبار الطلاء المحمولة التي تباع في جميع أنحاء العالم. حصل على شهادة في الهندسة المدنية وأكثر من 25 عاما من الخبرة في تصميم وتصنيع وتسويق أدوات الاختبار هذه في مجموعة متنوعة من الصناعات الدولية بما في ذلك الطلاء الصناعي وفحص الجودة والتصنيع. أجرى ندوات تدريبية وكان عضوا نشطا في العديد من المنظمات بما في ذلك NACE و SSPC و ASTM و ISO.
