Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальванических - Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Вернуться   Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист > Форум Дефектоскопист > Статьи о дефектоскопии


Старый 20.07.2013, 16:33   #1
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 2,334
Благодарил(а): 58 раз(а)
Поблагодарили: 258 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 215
По умолчанию Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальванических

Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальванических покрытий

Об авторе

Ноймайер Петер
Helmut Fischer GmbH, г. Зиндельфинген (ФРГ).

Введение

Магнитоиндукционный метод уже в течение нескольких десятилетий успешно применяется для контроля защитных, в том числе гальванических, покрытий на изделиях из ферромагнитных материалов. Для получения корректных результатов при использовании этого метода следует учесть ряд мешающих факторов, особенно влияние материала основы, геометрии изделия в зоне измерения и шероховатости поверхности контролируемого изделия. Методом, имеющим ряд преимуществ, является модификация уже достаточно давно применяемого на практике вихретокового амплитудного метода. В этом методе в качестве первичного информативного параметра для измерения толщины электропроводящих покрытий используется изменение фазы сигнала от измерительной обмотки относительно сигнала возбуждения. Как будет показано в дальнейшем, указанные недостатки магнитоиндукционного метода в модифицированном виде могут быть в значительной мере устранены.

Вихретоковый фазовый метод

В этом методе для определения толщины покрытия используется изменение фазы сигнала от измерительной обмотки относительно сигнала возбуждения (обычно к значению фазы тока в катушке возбуждения). Наглядно это показано на рис. 1 в импедансной плоскости с помощью действительной и мнимой частей комплексного сигнала с измерительной обмотки. Каждой точке, отмеченной кружком, соответствует положение вершины комплексного вектора сигнала с измерительной обмотки (проведенного из начала координат к рассматриваемой точке импедансной плоскости), соответствующего опреде-ленной толщине цинка на железной основе и толщине зазора, то есть нетокопроводящего слоя между чувствительным элементом преобразователя и поверхностью цинка, например, лакокрасочного покрытия.
Рис. 1. Импедансная плоскость сигнала с зонда ESD2.4 для цинкового покрытия на основе из железа

Видно, что фазовый сдвиг сигнала сильно меняется при увеличении толщины покрытия, в то время как величина зазора сказывается в основном только на его амплитуде. Такое поведение вектора имеет большие преимущества при
наличии мешающих факторов, что будет показано далее.
Сравнение магнитоиндукционного и вихретокового методов
Геометрия в точке контроля

У малоразмерных деталей, выпускаемых крупными партиями: винтов, гаек, болтов и т. д., часто необходимо производить точечные измерения толщины покрытий. У винтов, например, измерения проводятся на поверхности головки. Магнитоиндукционный метод в таком случае требует корректурную калибровку в соответствующей точке изделия без нанесенного покрытия для уменьшения погрешности при измерениях. При сильно меняющейся геометрии изделия это является недостатком, особенно если поверхности измеряемого объекта имеют большую кривизну.
Вихретоковый фазовый метод значительно слабее подвержен влиянию геометрии. Причина этого объясняется в представленном на рис. 1 поведении вектора сигнала. Увеличение кривизны действует как увеличение зазора и почти не сказывается на изменении фазы сигнала и вычисляемой с его помощью толщины покрытия.

При использовании магнитоиндукционного метода искривление поверхности приводит к заметной погрешности результата. Это следует из сравнительных данных (табл. 1) при измерении покрытия на цилиндрической детали со ступенчато изменяющимся диаметром. Для имитации равнотолщинного цинкового покрытия была использована медно-бериллиевая (CuBe) фольга. Электропроводность CuBe составляет около 9 МС/м и примерно соответствует электропроводности цинка 7 МС/м. Перед проведением измерений приборы - магнитоиндукционный и вихретоковый фазовый - предварительно были откалиброваны на плоской торцевой поверхности изделия.
Табл. 1 представляет различие в степени влияния геометрии изделия на погрешность измерения этими методами. При минимальном диаметре 4 мм погрешность измерения магнитоиндукционным методом составляет 80 %, в то время как фазовый метод дает погрешность 8 %, т. е. в 10 раз меньше.
Таким образом, фазовый метод предпочтителен для измерения гальванических покрытий на малоразмерных изделиях (рис. 2).
Рис. 2. Измерение толщины цинкового покрытия на головке винта с помощью прибора PHASCOPE® РМР10 и преобразователя ESD2.4

Шероховатость поверхности

На рис. 3 изображена гайка с достаточно шероховатой поверхностью. Среднее значение толщины покрытия в точках в серии из 10 измерений, проведенных с помощью магнитоиндукционного преобразователя EGAB 1.3, наиболее часто используемого совместно с приборами фирмы Fischer, составляет 11,5 мкм при среднеквадратичном отклонении 3,8 мкм. Разность между наибольшим и наименьшим значениями результатов измерения составляет 12,5 мкм. Причина этого кроется в сущности самого магнитоиндукционного метода измерения, по которому происходит измерение расстояния от преобразователя до поверхности изделия. В зависимости от точки нахождения полюса зонда - на вершине или в низине шероховатости - получаются отличающиеся друг от друга значения при одинаковой толщине покрытия.



Рис. 3. Оцинкованная гайка с шероховатой поверхностью


Если подобные измерения будут осуществляться с помощью вихретокового фазового метода, то будет получено среднее значение толщины 10,8 мкм при среднеквадратичном отклонении 0,17 мкм и разностью между минимальным и максимальным значениями 0,59 мкм. Причиной столь малого разброса результатов измерений является то обстоятельство, что принцип, используемый в этом методе, связан с возникновением вихревых токов в электропроводящем слое покрытия. Чем толще покрытие, тем больше возникает вихревых токов, что приводит к увеличению фазового сдвига. Наличие шероховатости эквивалентно зазору, а как было уже отмечено, он не влияет на погрешность измерения. Важно отметить, что при использовании магнитоиндукционного метода наличие шероховатости всегда приводит к завышению толщины покрытия. В рассматриваемом примере действительная толщина цинка, определенная с помощью рентгенофлюоресцентного метода, который практически не зависит от шероховатости, составляет 10,7 мкм. Такое же значение было получено с помощью вихретокового фазового метода.

Влияние магнитных свойств материала основания

При использовании магнитоиндукционного метода разброс магнитных свойств матери-ала основы приводит к ошибкам измерений. Магнитные свойства могут значительно менять-ся при наличии легирующих примесей, тепловой (закалка, отпуск) или механической (прокат, шлифование и др.) обработки. Если данные об этом не будут учтены при калибровке, что часто сопряжено с определенными трудностями, особенно при проведении входного контроля, то будут получены неверные результаты.

Вихретоковый фазовый метод также подвержен внешним мешающим воздействиям, но их масштаб значительно меньше. При сравнительных измерениях на основаниях из сталей с отличающимися магнитными свойствами, проведенных опять же с использованием СиВе фольги, имитирующей цинковый слой на различных стальных изделиях (магнитомягких, магнитотвердых), ошибка в результатах измерений, полученных по магнитоиндукционному методу, достигала 150 %, в то время как при использовании вихретокового фазового метода для тех же изделий составляла всего 2,5 %.

Это объясняется тем обстоятельством, что при использовании вихретокового фазового метода при оптимизации рабочей частоты магнитное поле из-за вихревых токов в покрытии настолько ослабляется, что различия в свойствах основы не оказывают заметного воздейст-вия на результат измерения в отличие от магнитоиндукционного метода.
Степень влияния различных материалов основы при одинаковой юстировке прибора зависит от изменения вектора в импедансной плоскости (рис. 1). Если изменяется фаза, то влияние на погрешность измерения будет сильнее, чем в случае изменения длины вектора.

Влияние электропроводности материала покрытия

Вихретоковый фазовый метод основан на возбуждении вихревых токов в электропроводящих слоях. В связи с этим изменения электропроводности оказывают непосредственное воздействие на получаемые этим методом значения, в то время как такие изменения практически не играют никакой роли при использовании магнитоиндукционного метода. Этот недостаток метода на практике может быть преодолен благодаря предварительной юстировке прибора на деталях с покрытием, толщина которого была определена с помощью иного метода. Например, для наиболее часто встречающихся на практике случаев измерения толщины цинковых покрытий бывает достаточно провести калибровку на деталях, прошедших через электролитическую ванну с одинаковым типом электролита (кислотным, алкалоидно-цианидным или безцианидным), так как электропроводность цинка определяется типом электролита. Для мелких изделий обычно используются цианидные электролиты, поэтому влияние электропроводности в этом случае играет незначительную роль.

Выводы

Вихретоковый фазовый метод может быть успешно применен для определения толщины металлических покрытий массово выпускаемых изделий с сильно искривленными поверхностями, с малыми размерами, а также для изделий с сильной шероховатостью поверхности. При измерениях покрытий изделий с различающимися магнитными свойст-вами основы этот метод по сравнению с традиционным магнитоиндукционным методом также демонстрирует существенные преимущества.
admin на форуме   Ответить с цитированием
Старый 20.07.2013, 17:00   #2
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 2,334
Благодарил(а): 58 раз(а)
Поблагодарили: 258 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 215
По умолчанию Re: Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальваничес

Ноймайер П. Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальванических покрытий. − В мире НК. − Июнь 2008 г. − № 2 (40). − С. 29−30. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com).
admin на форуме   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Вихретоковый метод контроля: область и практика применения admin Вихретоковый контроль 129 14.12.2017 08:10
Прибор для измерения толщины и однородности покрытия Андрей П. Общие вопросы 0 27.05.2015 14:09
Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальванических покрытий В мире НК Статьи о дефектоскопии 2 05.02.2015 14:03
Система Российских стандартов, нормативных и методических до admin Статьи о дефектоскопии 5 28.01.2014 13:53
Вихретоковый метод неразрушающего контроля admin Статьи о дефектоскопии 0 02.05.2013 18:25


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 16:51. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2018. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com