Physikalische Grundlagen und die wichtigsten Einflussfaktoren
Mit dem magnetinduktiven Verfahren kann die Dicke von Beschichtungen zerstörungsfrei gemessen werden. Die Voraussetzung dafür ist, dass der Grundwerkstoff magnetisierbar ist, also z. B. aus Stahl oder Eisen besteht. Die Beschichtung dagegen muss unmagnetisch sein. Das Verfahren zur Schichtdickenmessung kommt also sowohl für galvanische Schichten wie Zink und Chrom als auch für Lacke und Kunststoffe infrage.
So funktioniert die Messung der Schichtdicke
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 ein magnetisches Wechselfeld um die Pole des Eisenkerns.
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 von dem Abstand des Pols zum Eisenteil ab. Bei beschichteten Teilen entspricht genau dieser Abstand der Schichtdicke.
Darauf sollten Sie bei der Messung der Schichtdicke achten
Alle elektro-magnetischen Mess-Verfahren 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 Kalibrierung des Messgeräts für die Schichtdickenmessung.
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 Permeabilität zwischen den Metallen und ihren Beschichtungen unterscheidet, müssen die Messgeräte beim Wechsel der Werkstoffe neu kalibriert werden, um die Schichtdicke fehlerfrei zu messen.
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 erniedrigten – auf einer konvexen zu erhöhten Ergebnissen führen. Die Fehler, die so entstehen, können ein Vielfaches des eigentlichen Wertes der tatsächlichen Schichtdicke betragen!
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.
Schichtdickenmessung bei rauen 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 es empfiehlt sich, mehrere Wiederholungsmessungen zu machen, um einen stabilen Mittelwert bilden zu können. 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 fehlerfrei messen.
Für bessere Genauigkeit bietet Fischer Sonden mit besonders großen Polen und 2-polige Sonden an. Diese Sonden integrieren über das Rauheitsprofil und reduzieren so die Messwertstreuung.
Bedienung des Schichtdickenmessgeräts
Nicht zuletzt spielt es bei der Bestimmung der Schichtdicke auch eine große Rolle, wie das Schichtdickenmessgerät bedient wird. Achten Sie stets darauf, dass die Sonde gerade und ohne Druck auf die Beschichtung aufgesetzt wird. Für eine bessere Genauigkeit kann auch ein Stativ verwendet werden, mit dem die Sonde automatisch auf das Prüfteil abgesenkt wird.
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