Was Schichtdickenmessgeräte sind
Ein Schichtdickenmessgerät bestimmt die Dicke einer Schicht über einem Substrat, ohne sie aufzutrennen. Lack auf Stahl, Zink auf Stahl, Eloxal auf Aluminium, Kupfer auf einer Platine und eine Kunststofffolie auf einem Blech sind dasselbe Messproblem: eine nichtmagnetische oder nichtleitende Schicht, darunter ein massives Substrat und ein Wert, dessen Einhaltung einer Toleranz nachzuweisen ist. Es ist eine der wenigen zerstörungsfreien Schichtprüfungen, weshalb sie am gelieferten Teil erfolgt und nicht nur am Probestück.
Das Verfahren wird vom Substrat bestimmt, nicht von der Schicht. Ein magnetinduktiver Taster arbeitet auf ferromagnetischem Stahl und Eisen und liest, wie weit die Schicht den Taster vom Substrat wegdrückt; ein Wirbelstromtaster arbeitet auf Nichteisenmetallen wie Aluminium, Kupfer und austenitischem Edelstahl und liest die Wirkung der Schicht auf ein eingeprägtes Feld. Ein Gerät mit beiden Verfahren kann umschalten und erkennt den verwendeten Taster, doch der Messwert bleibt immer der Messwert eines Verfahrens, und die beiden sind auf demselben Substrat nicht austauschbar.
Begrenzt wird die Messung überwiegend von der Geometrie. Krümmung, die Nähe einer Kante und ein dünneres Substrat, als das Verfahren benötigt, verzerren das Feld und verschieben den Messwert, und jede dieser Größen hat eine am Taster angegebene Grenze. Oberhalb dieser Grenzen wächst der Fehler unauffällig, weshalb die praktische Aufgabe darin besteht, den Tasterbereich auf die erwartete Dicke abzustimmen und danach zu prüfen, ob das Teil die Tasterbedingungen erfüllt, bevor dem Wert vertraut wird.
Wie Schichtdickenmessgeräte messen
Ein magnetinduktives Messgerät erregt eine Spule im Taster und misst den magnetischen Widerstand des Wegs zwischen Taster und ferromagnetischem Substrat. Die Schicht ist ein Luftspalt in diesem Weg, der Messwert ist damit im Kern eine Abstandsmessung über die Schicht hinweg - weshalb das Verfahren darauf angewiesen ist, dass das Substrat tatsächlich ferromagnetisch und die Schicht tatsächlich nichtmagnetisch ist. Vernickelung und manche Edelstähle brechen diese Annahme, und das Gerät liest sie als Substrat statt als Schicht.
Ein Wirbelstrommessgerät prägt ein Wechselfeld in ein leitfähiges Substrat ein und misst die Impedanzänderung, die die darin fließenden Wirbelströme verursachen. Weil das Feld vom Abstand beeinflusst wird, wird dieselbe Spulengeometrie bei bekanntem Substrat zu einer Dickenmessung. Es ist das Verfahren für Aluminium, Kupfer, Messing und Edelstahl der 300er-Reihe, wo ein magnetisches Gerät überhaupt keinen brauchbaren Wert liefert.
Beide Verfahren sind Relativmessungen und werden kalibriert statt absolut gemessen. Das Nullsetzen auf dem blanken Substrat legt den Bezugspunkt fest, ein oder zwei Folien bekannter Dicke legen die Steigung fest, wobei die Zweipunktform neben dem Offset auch die Verstärkung korrigiert. Nahezu jeder überraschende Messwert führt auf diese Einstellung zurück: Nullsetzen auf einer beschichteten Fläche, eine Folie außerhalb des Tasterbereichs oder eine unveränderte Kalibrierung nach einem Tasterwechsel. Die physikalischen Bedingungen - Krümmung, Kantenabstand, Substratdicke, Temperatur - sind die zweite Hälfte derselben Sache, und das Gerät kann sie nicht selbst korrigieren.
Ausführungsvarianten
Der größte Teil der Spezifikation wird durch diese Entscheidungen festgelegt und nicht durch die Genauigkeitsklasse. Jede schränkt die nächste ein, deshalb werden sie der Reihe nach geklärt.
| Konfiguration | Festzulegende Optionen | Was sie tatsächlich entscheidet |
| Messverfahren | Magnetinduktiv, Wirbelstrom oder ein Gerät mit beiden Verfahren und automatischer Tastererkennung | Ob das vorgesehene Substrat überhaupt messbar ist. Das Verfahren folgt dem Substratwerkstoff, nicht der Schicht. |
| Tasterbereich | Ein kurzer Bereich für dünne Schichten, ein langer für dicke, und die Auflösung, die jeder bietet | Der Dickenbereich, der mit brauchbarer Auflösung gelesen werden kann. Ein bis an seine Bereichsgrenze ausgereizter Taster verliert Genauigkeit und Wiederholbarkeit. |
| Tasterbauform | Ein in das Gehäuse eingebauter Taster oder ein getrennter Taster am Kabel | Ob das Gerät die Oberfläche erreicht. Ein fest eingebauter Taster lässt sich nicht flach auf eine gekrümmte oder vertiefte Fläche auflegen. |
| Tastergeometrie | Die Form der Spitze und die kleinste Messfläche, die der Taster benötigt | Ob kleine Teile, schmale Bereiche nahe einer Kante oder enge Krümmungen ohne eine Korrektur messbar sind, die das Gerät nicht kennt. |
| Kalibrierverfahren | Einpunkt-Nullsetzen, Zweipunkt-Kalibrierung gegen Folien oder unveränderte Werkseinstellung | Wie viel des Messfehlers beseitigt wird. Das Nullsetzen allein korrigiert den Offset und lässt die Verstärkung unkorrigiert. |
| Datenverarbeitung | Direkte Anzeige, interner Speicher mit Statistik und Export zu einem Rechner oder Drucker | Ob ein Chargenprotokoll mit Mittelwert, Minimum, Maximum und Standardabweichung erstellt werden kann, was Abnahmekriterien zunehmend verlangen. |
| Grenzwerte und Alarme | Einstellbare Ober- und Untergrenzen mit akustischer oder optischer Anzeige | Ob das Gerät zur Sortierprüfung durch eine Bedienperson taugt, die die Zahlen nicht liest, und welche Toleranz die Grenzen ausdrücken können. |
| Verifikation | Referenzfolien, Referenzsubstrate bekannter Dicke und das Intervall, in dem sie eingesetzt werden | Ob nachweisbar ist, dass das Gerät am fraglichen Tag richtig misst - genau das, was ein Qualitätsnachweis belegen muss. |
So wählen Sie Schichtdickenmessgeräte aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
|---|
| Der Substratwerkstoff | Er wählt das Verfahren, und ein magnetisches Gerät liefert auf Aluminium keinen brauchbaren Wert, während ein Wirbelstromgerät auf Kohlenstoffstahl keinen brauchbaren Wert liefert | Das Substrat genau benennen, einschließlich der Werkstoffgüte, weil manche Edelstähle und Nickelschichten sich entgegengesetzt zu ihrem Namen verhalten. |
| Die erwartete Schichtdicke und ihre Toleranz | Tasterbereich und Auflösung müssen die Toleranz umfassen, nicht nur den Nennwert | Die Zieldicke und das Toleranzband angeben sowie das Verfahren, das sie erzeugt. |
| Ob die Schicht magnetisch sein kann | Nickel- und manche Legierungsschichten überlisten ein magnetinduktives Gerät, indem sie als Teil des Substrats wirken | Den Schichtwerkstoff und seine Abscheidemethode angeben, nicht nur den Namen. |
| Die Geometrie des Teils | Krümmung, Kanten und kleine Flächen verzerren das Feld, und jeder Taster hat angegebene Grenzen, jenseits derer der Messwert nicht gültig ist | Den kleinsten Radius, den Abstand zur nächsten Kante und die kleinste zu messende Fläche angeben. |
| Substratdicke | Unterhalb einer kritischen Dicke verhält sich das Substrat nicht mehr wie ein unendlicher Körper und der Messwert fällt | Die Substratdicke angeben und ob das Teil ein Blech oder ein massiver Querschnitt ist. |
| Ob Ergebnisse aufgezeichnet werden müssen | Ein Chargenprotokoll mit Statistik ändert die Geräteklasse und häufig auch die Art der Messwertaufnahme | Die Abnahmekriterien angeben, die Zahl der Messungen je Teil und in welcher Form der Nachweis verlangt wird. |
Ist einer dieser Punkte noch offen, senden Sie, was bekannt ist. Ein Angebot lässt sich gegen ein beschriebenes Teil erstellen und nach Ergänzung der Lücken verfeinern.
Die nächstliegenden Alternativen
Das sind die Typen, um die es bei einer Anfrage für Schichtdickenmessgeräte meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Schichtdickenmessgerät unterscheidet |
| Rauheitsmessgeräte | Misst die Textur der äußersten Oberfläche und nicht die Tiefe der darunterliegenden Schicht. Ein beschichtetes Teil trägt häufig beide Anforderungen, und die beiden werden getrennt gemessen, weil eine glatte Schicht trotzdem zu dünn und eine dicke trotzdem rau sein kann. |
| Härteprüfgeräte | Misst den Widerstand gegen Eindringen im Werkstoff, was bei einem beschichteten Teil meist eine Frage des Substrats und nicht der Schicht ist. Es dringt in die Oberfläche ein und ersetzt daher keine Schichtdickenmessung dort, wo die Schicht unversehrt bleiben muss. |
| Ultraschall-Wanddickenmessgeräte | Misst die Dicke des Werkstoffs selbst und kann bei manchen Geräten so eingestellt werden, dass eine Beschichtung als eines von zwei Echos aufgelöst wird. Das ist ein Wanddickenmessgerät für die Frage nach der Restlebensdauer; ein Schichtdickenmessgerät beantwortet die Frage nach Oberflächenfinish und Korrosionsschutz. |
| Magnetpulverprüfgeräte | Nutzt ebenfalls ein Magnetfeld an ferromagnetischen Teilen, sucht aber Risse und nicht die Tiefe einer Schicht. Ein gemeinsames physikalisches Prinzip ist nicht dasselbe wie ein gemeinsamer Zweck, und keines der beiden Geräte berichtet, was das andere liefert. |
| Wirbelstrom-Fehlerdetektoren | Nutzen dasselbe Prinzip des eingeprägten Felds, um Inhomogenitäten in leitfähigem Werkstoff zu finden, statt eine Schicht darüber zu messen. Manche Geräte vereinen beide Funktionen, und wo sie das tun, werden die zwei Betriebsarten getrennt kalibriert. |
| Zerstörende Schichtuntersuchung | Eine mikroskopische Messung am Schnitt oder ein chemisches Ablösen mit Wägung. Langsamer und sie verbraucht die Probe, doch sie ist das Referenzverfahren, wenn ein Streit entsteht, und genau dafür lohnt es sich, ein Probestück aufzubewahren. |
Rauheit, Härte und Schichtdicke sind die drei Oberflächenanforderungen, die eine Zeichnung am häufigsten zusammen nennt; ein Schichtdickenmessgerät beantwortet nur die letzte von ihnen, und die drei werden mit drei verschiedenen Geräten gemessen.
Was die Anfrage enthalten sollte
Die erste Antwort kann ein Angebot sein statt einer Liste von Fragen, wenn die Anfrage diese Angaben enthält. Ist ein Wert nicht bekannt, senden Sie die Beschreibung der Aufgabe und wir bestätigen, was daraus folgt.
- Der Substratwerkstoff mit Werkstoffgüte und seine Dicke
- Der Schichtwerkstoff und wie er aufgebracht wird
- Die erwartete Schichtdicke mit ihrem Toleranzband
- Die Geometrie des Teils, einschließlich kleinstem Radius, nächster Kante und kleinster Messfläche
- Ob die Schicht magnetisch sein kann und ob eine Nickel- oder Legierungsschicht vorhanden ist
- Ob die Schicht einseitig oder beidseitig vorliegt und ob die Rückseite zugänglich ist
- Ob Messwerte gespeichert und exportiert werden müssen und in welcher Form der Nachweis verlangt wird
- Die Abnahmekriterien und die Zahl der Messungen je Teil
- Lokal verfügbare Referenzfolien oder Referenzsubstrate zur Verifikation
- Menge, Zielhafen und gewünschter Liefertermin
