Zerstörungsfreie Schichtdickenmessung

 

Verfahren zur Schichtdickenmessung

Werkstoffe oder Bauteile werden aus unterschiedlichsten Gründen mit einer Schicht aus einem anderen Werkstoff überzogen. Unabhängig von diesen Gründen wie z. B. Schutz oder Verzierung ist die Messung der tatsächlichen Schichtdicke des aufgebrachten Werkstoffes von großer Bedeutung. Die Schichtdickenmessgeräte von Phynix ermöglichen die zerstörungsfreie Messung von Schichtdicken und verwenden dabei zwei verschiedene Verfahren: das magnetische Verfahren und das Wirbelstromverfahren.

  • Zur zerstörungsfreien Schichtdickenmessung auf Eisen bzw. Stahl, d. h. auf einem ferromagnetischen Grundwerkstoff, wird das magnetische bzw. das magnet-induktive Verfahren benutzt. Dieses Verfahren kommt in den mit F bzw. FN (F = ferromagnetisch) gekennzeichneten Modellen, z. B. Surfix® E-FN, zum Einsatz. Die zu messenden Schichten müssen unmagnetisch sein, z. B. Lacke, Farben, Emaille, Kunststoffe, Gummi, Glas, Aluminium, Blei, Chrom, Kupfer, Messing, Zink, Zinn etc.

  • Das Wirbelstrom-Verfahren ermöglicht die zerstörungsfreie Schichtdickenmessung auf unmagnetischen, metallischen Grundwerkstoffen wie z. B. Aluminium, Aluminium-Legierungen, Blei, Bronze, Kupfer, Messing, Zink, Zinkdruckguss, Zinn. Es findet Verwendung in den mit N bzw. FN gekennzeichneten Modellen (N = nicht-ferromagnetisch), z. B. Surfix® easy I-FN. Die zu messenden Schichten müssen elektrisch isolierend sein, z. B. Lacke, Farben, Emaille, Kunststoffe, Glas, ELOXAL-Schichten, Keramik.

 
Typische Anwendungen bei der Schichtdickenmessung
mit dem magnet-induktiven und dem Wirbelstrom-Verfahren

Alle Surfix®-Modelle entsprechen speziellen internationalen Normen zur Messung der Schichtdicke:

  • Verfahren: DIN EN ISO 2808
  • Magnet-induktives Verfahren: DIN EN ISO 2178, ASTM B499, ASTM D7091
  • Wirbelstrom-Verfahren: DIN EN ISO 2360, ASTM D7091
  • Grundbegriffe der Messtechnik: DIN 1319, Teil 1 und Teil 3

Funktionsweise der Sensoren

Für die Messung nach dem magnet-induktiven Verfahren (z. B. Modell Surfix® E-F oder Sonde F 1.5) wird eine um einen Eisenkern gewickelte Erregerspule benutzt, die von einem niederfrequenten Wechselstrom durchflossen wird. Hierdurch wird ein magnetisches Wechselfeld im Luftraum um die Pole des Eisenkerns erzeugt.

Sonde nach dem magnet-induktiven Verfahren
Sonde nach dem magnet-induktiven Verfahren

Bei Annähern eines der Pole an ein Eisenteil wird das magnetische Feld verstärkt und erzeugt in einer zweiten Spule (Mess-Spule) eine Spannung, die vom Abstand zum Eisen abhängig ist. Durch Aufsetzen des Eisenkerns bzw. des Mess-Sensors auf die Schicht ergibt sich ein definierter Abstand des Pols zum Eisen und damit eine definierte Spulenspannung. Diese wird elektronisch ausgewertet und als Schichtdicke digital angezeigt.

Für die Messung nach dem Wirbelstrom-Verfahren (z. B. Modell Surfix® N) wird nur eine einzige Spule benutzt, die von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen wird. Hierdurch wird ein elektro-magnetisches Wechselfeld um die Spule herum erzeugt.

Sonde nach dem Wirbelstrom-Verfahren
Sonde nach dem Wirbelstrom-Verfahren

Beim Annähern der Spule mit ihrem Wechselfeld an ein Nichteisen-Metall wird in diesem Metall ein Wechselstrom – der sogenannte Wirbelstrom – induziert. Dieser erzeugt ebenfalls ein elektro-magnetisches Wechselfeld, jedoch in entgegengesetzter Richtung, und schwächt das ursprüngliche Feld. Die Auswirkung auf die Spule ist eine Änderung ihrer Induktivität, einer charakteristischen Eigenschaft jeder Spule. Durch Aufsetzen des Mess-Sensors auf die Schicht ergibt sich ein definierter Abstand der Spule zum Nichteisen-Metall und damit eine definierte Spulen-Induktivität. Diese wird elektronisch ausgewertet und als Schichtdicke digital angezeigt.

In den Kombinationssonden (z. B. Modell Surfix® E-N oder Sonde N 1.5) werden beide Spulen-Systeme so im Mess-Sensor angeordnet, dass das Wechselfeld beider Spulen – das niederfrequente und das hochfrequente Wechselfeld - beim Aufsetzen des Sensors auf den Messgegenstand beeinflusst wird. Die Messsignale der beiden Spulen werden elektronisch mit Hilfe eines Mikroprozessors automatisch so ausgewertet, dass das dem Grundwerkstoff entsprechende Messverfahren ausgewählt und die die richtige Schichtdicke angezeigt wird, unabhängig ob auf Eisen oder auf Nichteisen-Metall gemessen wird.