摘要：本文主要講述傳統(tǒng)接觸式干膜測厚儀在測量電泳漆膜厚應(yīng)用中的不足地方。同時(shí)，文章也提出了一種更能滿足廣大涂裝企業(yè)需求的 測厚方案——來自瑞士基于熱光學(xué)(ATO)的 非接觸式無損測厚技術(shù)涂魔師。
電泳涂裝在工業(yè)中廣泛應(yīng)用，該工藝主要是膠體顆粒在電場的作用下沉積在電極上。電泳沉積過程，又分為陰極浸涂（CDC）和陽極浸涂（ADC）。陰極浸涂也稱為“電泳涂裝"，它是將工件浸漬在電泳涂料槽的一種電化學(xué)涂裝工藝，十分適合浸涂大批量及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的涂覆件。電泳涂裝成為了保證車身防腐的標(biāo)準(zhǔn)工藝。
涂層厚度直接影響電泳涂裝的許多性能：一方面，促進(jìn)腐蝕物質(zhì)的擴(kuò)散屏障會(huì)隨著涂層厚度的增加而增大，如水和氧；另一方面，涂層的機(jī)械阻力會(huì)隨涂層厚度的減小而增大。 解決方法是在涂裝工藝中將漆膜厚度有效控制在 小的允許容差范圍內(nèi)。
在微米級的允許容差范圍內(nèi)，傳統(tǒng)接觸式干膜測厚儀對于其他設(shè)備很難精準(zhǔn)測量漆膜厚度并達(dá)到很好的重復(fù)性。
一般，使用測量設(shè)備的重復(fù)性應(yīng)是允許容差范圍的1/40。例如，某一涂層厚度的允許容差范圍是4微米，則儀器的重復(fù)性要求是微米。視頻1 展示了電磁感應(yīng)干膜測厚儀的重復(fù)性，用電磁感應(yīng)干膜測厚儀在金屬上測量陰極浸涂漆膜厚度，厚度為微米。該樣品是從大型板材上剪下來的，并且它的涂層厚度在微米內(nèi)波動(dòng)。
該測試結(jié)果顯示，電磁感應(yīng)干膜膜厚儀的標(biāo)準(zhǔn)偏差為微米，因此該方法只適用于允許容差范圍在30微米及以上。此外，在顯微鏡下能看到由于探頭接觸產(chǎn)品而產(chǎn)生損壞漆膜現(xiàn)象。
接下來，我們將討論邊緣效應(yīng)對測量涂層厚度的影響。
當(dāng)磁感應(yīng)膜厚儀探頭的磁場超出被測樣品的幾何邊緣時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。視頻2中，測試者先對樣品的中心點(diǎn)進(jìn)行膜厚測量，然后測量樣品的4個(gè)邊角的膜厚。
如視頻2所示，測試樣品的邊緣比中心點(diǎn)的測量值要大。這是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)原理的探頭在邊緣位置的磁力線分布與離邊緣更遠(yuǎn)距離位置不一樣。通常，后者的測量值會(huì)與前者的測量值偏離10-20%。當(dāng)測量點(diǎn)接近邊緣或底材的曲率半徑發(fā)生變化時(shí)，接觸式干膜測厚儀的探頭必須進(jìn)行重新校準(zhǔn)。
現(xiàn)介紹涂魔師非接觸式無損 測厚的 技術(shù)——采用光熱法(ATO)。涂魔師無損測厚技術(shù)首先利用光脈沖對測量點(diǎn)進(jìn)行短時(shí)間加熱，然后使用高速紅外傳感器記錄涂層隨時(shí)間變化的溫度動(dòng)態(tài)變化。利用專門開發(fā)的模擬加熱和散熱的算法評估測試區(qū)域表面的動(dòng)態(tài)溫度分布情況， 終定量確定涂層厚度。
涂魔師無損測厚技術(shù)的測量區(qū)域尺寸可以通過調(diào)整測量距離來改變，測量區(qū)域尺寸通常為2-10mm。由于涂魔師非接觸式測厚技術(shù)采用取平均值計(jì)算方式，在允許測量范圍內(nèi)，即使對于粗糙表面(例如通過噴砂處理的基材)也能 測量涂層厚度。
因?yàn)闊崃靠偸谴怪眰鬏數(shù)礁鱾€(gè)涂層，所以工作人員使用涂魔師測厚設(shè)備時(shí)，無需嚴(yán)格控制測量角度和測量距離。
視頻3是使用涂魔師進(jìn)行重復(fù)性測試，采用基于ATO技術(shù)的涂魔師 Flex距離樣品約10cm處，重復(fù)測量同一個(gè)測量點(diǎn)。
由上述測試可知，涂魔師 Flex無損測厚技術(shù)的測試標(biāo)準(zhǔn)偏差為微米，證明該設(shè)備能滿足容差約為3微米的行業(yè)測量要求。
接下來驗(yàn)證邊緣效應(yīng)對涂魔師 Flex是否存在測試 度的影響。
在視頻4中，首先使用涂魔師 Flex對樣品的中心點(diǎn)進(jìn)行涂層厚度測量，然后再測量4個(gè)邊角的涂層厚度。
從上述視頻可知，樣品的中心點(diǎn)和邊角處的膜厚測量值的差值可以被忽略。因此使用涂魔師非接觸式精準(zhǔn)測厚技術(shù)進(jìn)行測厚時(shí)，可以忽略邊緣效應(yīng)和基材幾何形狀對測量結(jié)果的影響。
綜上所述，ATO光熱法測厚技術(shù)能 測量陰極電泳漆膜厚度，且 控制漆膜在較小允許容差范圍內(nèi)。符合EN15042 測試標(biāo)準(zhǔn)的涂魔師無損測厚技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
1）無需嚴(yán)格規(guī)定測量角度，適應(yīng)各種不規(guī)則、間隙彎角和外形復(fù)雜工件，如車身、彈簧等；
2）可調(diào)測量點(diǎn)尺寸，能 測量結(jié)構(gòu)板材或螺絲等樣品膜厚；
3）非接觸式無損測厚；
4）在進(jìn)入烤爐烘干前測量濕膜，即時(shí)得出干膜厚度。
因此，采用ATO技術(shù)的涂魔師非接觸式膜厚檢測設(shè)備能快速精準(zhǔn)測量各種涂層膜厚，協(xié)助操作者及時(shí)調(diào)整涂裝設(shè)備參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。
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