一.磁吸力测量原理及测厚仪
永久磁铁(测头)与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系,这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪,只要覆层与基材的导磁率之差足够大,就可进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成型,所以磁性测厚仪应用广泛。测厚仪基本结构由磁钢,接力簧,标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后,将测量簧在其后逐渐拉长,拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力,磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。新型的产品可以自动完成这一记录过程。不同的型号有不同的量程与适用场合。
这种仪器的特点是操作简便、坚固耐用、不用电源,测量前无须校准,价格也较低,很适合车间做现场质量控制。
二.磁感应测量原理
采用磁感应原理时,利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小,来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小,来表示其覆层厚度。覆层越厚,则磁阻越大,磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时,仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头,测量感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。近年来的电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术,利用磁阻来调制测量信号。还采用专利设计的集成电路,引入微机,使测量精度和重现性有了大幅度的提高(几乎达一个数量级)。现代的磁感应测厚仪,分辨率达到0.1um,允许误差达1%,量程达10mm。
磁性原理测厚仪可应用来精确测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,以及化工石油待业的各种防腐涂层。
三.电涡流测量原理
高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大,反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯,例如铂镍合金或其它新材料。与磁感应原理比较,主要区别是测头不同,信号的频率不同,信号的大小、标度关系不同。与磁感应测厚仪一样,涡流测厚仪也达到了分辨率0.1um,允许误差1%,量程10mm的高水平。
采用电涡流原理的测厚仪,原则上对所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。覆层材料有一定的导电性,通过校准同样也可测量,但要求两者的导电率之比至少相差3-5倍(如铜上镀铬)。虽然钢铁基体亦为导电体,但这类任务还是采用磁性原理测量较为合适。
使用前应熟读说明书,了解仪器的性能特点,熟悉仪器各控制开关旋钮的位置、作用及其调整方法,以便于调节仪器、探测并记录。 一、具体操作步骤如下: 1、连接探头:将探头连接电缆上的插头插入仪器上部的插座中; 2、表面处理:待检材料的表面应用除锈剂,钢丝刷、砂纸或弹性磨光片等方式进行处理平整,平整度达到0.1mm左右; 3、涂敷耦合剂:耦合剂有机油、化学浆糊、甘油、水玻璃、黄油等,不允许以水作为耦合剂; 4、开机:按仪器说明书正确开机。按住仪器启动按钮,直到显示屏上显示(0000.0)为止,规格型号不同的测厚仪器显示的数字有可能不同; 5、校准:按照测厚仪说明书在配套试块上校准仪器。把涂有耦合剂的探头压在试块上,调整按钮直至仪器显示试块厚度的正确数值;使用过程中每隔一小时应重新校对一次,复校的误差大于0.3mm时,必须重新调整; 6、不同的材料应选择对应声速,并按照仪器说明书调整声速; 7、厚度测试:将探头压在涂有耦合剂的材料表面,探头与材料表面应进行有效耦合,显示屏读数稳定后的数值为材料的测量厚度; 8、测量方式分为:一般测量方式、精确测量方式、连续测量方式。 ①一般测量方式:分为单点测量方式(测量一点的厚度);多点测量方式(在一点处进行两次测量,探头仔同一点上分别以0?和90?进行测量,取较小厚度值);Ф30多点测量方式(在直径为30mm的圆内进行多点测量,取最小读数为厚度值); ②精确测量法:在规定的测量点周围增加测量数目,厚度值的变化用等厚线来表示; ③用单点测量方式以5mm或更小的间距沿指定的路线连续测量。