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Schichtdicke richtig messen!
Die Schichtdickenmessung zählt zu den gängigsten Verfahren der Qualitätssicherung. Eigentlich handelt es sich hierbei um ein einfaches Verfahren mit einem einfachen Messgerät. In der Regel muss es nur eingeschaltet und kurz „genullt“ werden, dann kann gemessen werden. Leider hat dieses scheinbar einfache Verfahren so seine Tücken, denn es kommt dabei sehr schnell zu falschen Messergebnissen. Im Folgenden zeigen wir auf, worauf der Anwender achten muss, um mögliche Messfehler zu vermeiden.
Kalibrieren des Schichtdicken-Messystems
Der häufigste und gravierendste Fehler ist dieVerwechslung von Nullen und Kalibrieren. So wird das Messgerät vor der Messung häufig auf den mitgelieferten Referenzplatten genullt. Für eine genaue Messung ist es sehr wichtig, auf dem Untergrund zu kalibrieren, auf dem auch später die Schichtdicke gemessen wird. Denn nicht nur das Substratmaterial, sondern auch Substratdicke, -rauigkeit und -krümmung haben einenerheblichen Einfluss auf die Messung und schließlichdas Messergebnis. Nullt man z. B. auf einem 1,5 mm dicken Blech und legt bei der Schichtdickenmessung einfach nur ein zweites gleichdickes Blech darunter, sokommt es bereits zu einer Abweichung der Schichtdickevon ca. 5 µm (Tab. 1). Der Grund für dieAbweichung ist der Einfluss des Substratmetalls auf dasMagnetfeld der Messsonde. Je mehr Metall im Bereich desMagnetfelds, desto größer der Einfluss. Beiunterschiedlichen Substratdicken entsteht so beiunzureichender Nullung der Messfehler.
Rauigkeit hat Einflus auf Schichtdickenmessung
Die Rauigkeit bzw. Rautiefe des Substrats hat ebenfallseinen großen Einfluss auf das Messergebnis der Schichtdicke. Vergleichtman beispielsweise eine glatte Stahlblechoberfläche mit einer angerauten Oberfläche (gestrahlt mit Korund), ohne vor der Messung der rauen Oberfläche erneut zunullen, so zeigen sich große Schichtdickenunterschiede(Tab. 2). Dieser Einfluss ist gerade dann sehrwichtig, wenn es sich um niedrige oder grenzwertigeSchichtdicken handelt.
Tab. 1: Bei mehreren übereinander liegenden Blechen entstehen Abweichungen bei der Messung der Schichtdicke. |
Tab. 2: Die Rauigkeit bzw. Rautiefe des Substrats hat ebenfalls einen großen Einfluss auf das Messergebnis. |
Dies kann z. B. bei Korrosionsschutzbeschichtungen oderBeschichtungen, die vor UV-Licht schützen sollen,schwerwiegende Folgen haben.
Krümmung
Die Krümmung des Bauteils nimmt zusätzlich Einfluss auf die Messung. Nullt man z. B. auf einem Rohr mit 30 mm Durchmesser und misst auf einem Rohr mit 20 mm Durchmesser, so ist logischerweise weniger Substratmaterial im Bereich des Magnetfelds der Messsonde, da sich das Substrat durch die Krümmung vonder Messsonde „wegbiegt“. Es ist also besonders wichtigdas Messgerät auf einem Originalbauteil zu nullen, bevor die Messung durchgeführt wird. Bei geometrisch komplexen Bauteilen empfiehlt es sich, diese auch an immer den gleichen Stellen zu vermessen.
Lackhärtung wichtig für Schichtdickenmessung
Weiterhin muss darauf geachtet werden, dass im Falle organischer Beschichtungen diese auch richtig getrocknet bzw. ausgehärtet sind. Andernfalls sinkt die Mess-Sonde in die noch zu weiche Beschichtung ein undein zu niedriges Messergebnis ist die Folge. Für diesogenannten „Soft Feeling Lacke“ gibt es spezielleMessSonden, die eine größere Oberfläche haben und nichtin die Beschichtung einsinken. Zusammen mit derRedaktion BESSER LACKIEREN hat die DFO zu diesem Themaein Video erstellt, das hier und im Youtube-Kanal „Prüfungen auf dem Prüfstand – Messmethoden der industriellenLackiertechnik“ zum Anschauen bereitsteht.
Wirbelstromverfahren zur Sichtdickenmessung Durch den Erregerstrom wird ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt, welches im leitenden, nicht magnetischen Grundwerkstoff Wirbelströme induziert. Deren Stärke ist abhängig vom Abstand (Schichtdicke) zwischen Messsonde und Grundwerkstoff. Das von den Wirbelströmen beeinflusste Signal wird im Messgerät mittels der Sondenkennlinie – dem funktionalen Zusammenhang zwischen Mess-Signal und Schichtdicke – in den Schichtdickenwert umgerechnet. |
Magnetinduktives Verfahren zur Sichtdickenmessung Durch den Erregerstrom wird ein niederfrequentes Magnetfeld erzeugt, dessen Stärke vom Abstand zwischen Messsonde und Grundwerkstoff – also der Dicke der nicht magnetisierbaren Schicht – abhängt. Über eine Messspule wird das Magnetfeld erfasst. Das erhaltene Mess-Signal wird im Messgerät mittels der Sondenkennlinie – dem funktionalen Zusammenhang zwischen Messsignal und Schichtdicke – in den Schichtdickenwert umgerechnet. |
Zum Netzwerken:
Deutsche Forschungsgesellschaft fürOberflächenbehandlung (DFO) e.V., Neuss, Ernst-HermannTimmermann, Tel. +49 2131 40811-22, timmermann@dfo-service.de, www.dfo-service.de
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