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Helmut Fischer GmbH
Institut für Elektronik und Messtechnik

Industriestraße 21
71069 Sindelfingen
Deutschland

Magnetinduktives Messverfahren

Nutzen Sie die magnetischen Eigenschaften von Materialien zur Messung der Schichtdicke.

Auf der Suche nach einer zerstörungsfreien, präzisen Möglichkeit, um Ihre Beschichtungen zu messen? Unsere Lösung: Das magnetinduktive Messverfahren. Die Voraussetzung hierfür ist ein magnetisierbarer Grundwerkstoff und eine unmagnetische Beschichtung.

So funktioniert die magnetinduktive Messung.


Sonden für magnetinduktive Messungen bestehen aus einem Eisenkern, um den eine Erregerspule gewickelt ist. Durch diese Spule fließt ein niederfrequenter Wechselstrom (typischerweise im Hz-Bereich). Dadurch entsteht um die Pole des Eisenkerns ein magnetisches Wechselfeld.

Wenn sich der Pol der Sonde nun einem magnetisierbaren Objekt, zum Beispiel einem Eisenteil nähert, verstärkt das Eisen das magnetische Wechselfeld. Eine Messspule registriert diese Verstärkung als Spannung. Wie hoch der Spannungsunterschied ausfällt, hängt vom Abstand des Pols zum Eisenteil ab. Bei beschichteten Teilen entspricht genau dieser Abstand der Schichtdicke.

Wo kommt dieses Verfahren zum Einsatz?

  • Nicht magnetisierbares Schichtmaterial auf magnetisierbarem Grundwerkstoff
  • Galvanische Schichten aus Chrom, Zink, Kupfer oder Aluminium auf Stahl und Eisen
  • Farb-, Email-, Lack- oder Kunststoffschichten auf Stahl und Eisen

Welche Faktoren können die Messung beeinflussen?

Alle elektromagnetischen Messverfahren sind vergleichend. Das bedeutet, dass das gemessene Signal mit einer im Gerät gespeicherten Kennlinie verglichen wird. Damit das Ergebnis richtig ist, muss die Kennlinie an die aktuellen Begebenheiten angepasst werden. Das geschieht mit einer Justierung des Messgerätes für die Schichtdickenmessung.

  • Die richtige Kalibrierung macht’s

      Faktoren, die die Messung der Schichtdicke stark beeinflussen können, sind: die magnetische Permeabilität des Grundwerkstoffs, die Form des Prüfteils und die Rauheit der Oberfläche. Außerdem kann der Bediener selbst das Ergebnis beeinflussen.

       

  • Magnetische Permeabilität

      Die magnetische Permeabilität gibt an, wie gut sich ein Material einem Magnetfeld anpassen kann. Stoffe wie Eisen oder Nickel haben eine hohe Permeabilität. Sie werden selbst magnetisiert und verstärken das magnetische Feld.

      Da sich die magnetische Permeabilität zwischen verschiedenen Werkstoffen unterscheidet, müssen die Messgeräte beim Wechsel der Werkstoffe neu kalibriert werden, um die Schichtdicke fehlerfrei zu messen. Die Permeabilität ist von verschiedenen Faktoren abhängig, beispielsweise der Stahlsorte, Charge, Teilebearbeitung und Temperaturbehandlung. Um Fehler in der Messung zu vermeiden, sollten diese Faktoren berücksichtigt werden.

       

      Magnetische Permeabilität
      Magnetische Permeabilität
  • Anwendung auf gekrümmten Oberflächen

      In der Praxis treten die meisten Messfehler aufgrund der Form des Prüfteils auf. Bei gekrümmten Oberflächen verändert sich der Anteil des Magnetfeldes, der durch die Luft geht. Wenn ein Messgerät z. B. auf einem flachen Blech kalibriert wurde, würde eine Messung auf einer konkaven Oberfläche zu systematisch zu kleinen Messwerten, auf einer konvexen Oberfläche zu systematisch zu großen Messwerten führen. Die Fehler, die so entstehen, können ein Vielfaches des eigentlichen Wertes der tatsächlichen Schichtdicke betragen.

      Anwendung auf gekrümmten Oberflächen
      Anwendung auf gekrümmten Oberflächen
  • Anwendung bei kleinen, flachen Teilen

      Ein ähnlicher Effekt kann auftreten, wenn das Prüfteil klein oder sehr dünn ist. Auch in diesem Fall greift das Magnetfeld über das Prüfteil hinaus und verläuft zum Teil in der Luft, was die Messergebnisse systematisch verfälscht. Um diese Fehler zu vermeiden, sollten Sie möglichst immer auf einem unbeschichteten Teil kalibrieren, das Ihrem Endprodukt entspricht. Dadurch liefert Ihr Schichtdickenmessgerät schnell zuverlässige Daten zur Dicke der Beschichtung.

      Anwendung bei kleinen, flachen Teilen
  • Raue Oberflächen

      Bei rauen Oberflächen kann das Ergebnis der Schichtdickenmessung verfälscht werden, je nachdem ob der Sondenpol im Tal oder auf einer Spitze des Rauheitsprofils aufgesetzt wird. Bei solchen Messungen streuen die Ergebnisse stark und wir empfehlen, mehrere Wiederholungsmessungen zu machen, um einen stabilen Mittelwert zu bilden. Generell ist die Schichtdickenmessung bei rauen Oberflächen nur sinnvoll, wenn die Schichtdicke mindestens doppelt so hoch ist wie die Rauheitsspitzen. Nur so lässt sich die Schichtdicke sinnvoll messen. 

       

      Für bessere Genauigkeit bieten wir Sonden mit besonders großen Polen sowie 2-polige Sonden an, die über Rauheitsprofil integrieren und so die Messwertstreuung reduzieren.

      Schichtdickenmessung bei rauen Oberflächen
      Schichtdickenmessung bei rauen Oberflächen
      Schichtdickenmessung bei rauen Oberflächen
      Schichtdickenmessung bei rauen Oberflächen
  • Bedienung des Schichtdickenmessgerätes

      Wichtig ist auch, wie das Schichtdickenmessgerät bedient wird. Achten Sie stets darauf, dass die Sonde gerade und ohne Druck auf die Beschichtung aufgesetzt wird. Je kleiner der Sondenpol, desto geringer ist der Einfluss durch Verkippen. Bei großem oder flachem Messpol ist der Einfluss entsprechend größer. Für eine bessere Genauigkeit kann auch ein Stativ verwendet werden, mit dem die Sonde auf das Prüfteil abgesenkt wird. Zudem bieten wir für verschiedene Sonden Aufsetzhilfen, wie z. B. Prismen für gekrümmte Oberflächen. Grundsatz: Es wird immer auf dem unbeschichteten Teil auf der Messfläche kalibriert, auf der später auch die Schichtdicke gemessen wird.

       

      Bedienung des Schichtdickenmessgerätes
      Bedienung des Schichtdickenmessgerätes

Wichtig
Um fehlerhaften Messergebnissen entgegenzuwirken, müssen auch folgende Einflüsse beachtet werden:

  • Eindruckfehler bei besonders weichen Schichten (z. B. Phosphatschichten)
  • Mit Abnutzung des Sondenpols steigt die Streuung. Wir empfehlen regelmäßige Kontrollen durchzuführen.

Welche Norm kommt hier zur Anwendung?

Magnetinduktives Verfahren nach DIN EN ISO 2178