Publicado en los siguientes números de: «Canadian Finishing & recubrimiento Mfg.», «Industrial Paint & Powder Magazine» y «Metal Finishing - Organic Finishing Guidebook».
por David Beamish, DeFelsko Corporation
Actualizado: 09/13/2021
El grosor del revestimiento es una variable importante que desempeña un papel en la calidad del producto, el control del proceso y el control de los costos. La medición del espesor de la película puede realizarse con muchos instrumentos diferentes. Comprender el equipo disponible para la medición del espesor de la pintura y cómo utilizarlo es útil para todas las operaciones de revestimiento.
Los aspectos que determinan qué método es el mejor para la medición de una pintura o un revestimiento determinado incluyen el tipo de revestimiento, el material del sustrato, el rango de grosor del revestimiento, el tamaño y la forma de la pieza y el costo del equipo. Entre las técnicas de medición más utilizadas para las películas orgánicas curadas se encuentran los métodos no destructivos de película seca, como la medición magnética, de corrientes de Foucault, ultrasónica o micrométrica, y también los métodos destructivos de película seca, como el corte transversal o la medición gravimétrica (de masa). También existen métodos para medir el grosor de la pintura y el revestimiento en polvo antes de que la película se haya curado.
Los medidores magnéticos de pintura se utilizan para medir de forma no destructiva el espesor ( espesor ) de un recubrimiento no magnético ( recubrimiento ) sobre sustratos ferrosos. La mayoría de los recubrimientos sobre acero y hierro se miden de esta manera. Los medidores magnéticos se basan en uno de estos dos principios de funcionamiento: la fuerza de arrastre magnética o la inducción magnética/electromagnética.
Los medidores magnéticos de espesor de pintura espesor utilizan un imán permanente, un resorte calibrado y una escala graduada. La atracción entre el imán y el acero magnético hace que ambos se unan. A medida que aumenta la recubrimiento espesor que separa ambos elementos, resulta más fácil separar el imán. El espesor de la pintura y recubrimiento espesor se determina midiendo esta fuerza de separación. Las capas más finas presentarán una mayor atracción magnética, mientras que las películas más gruesas tendrán una atracción magnética comparativamente menor. Las pruebas con medidores magnéticos espesor son sensibles a superficie la rugosidad, la curvatura, sustrato espesor y la composición de la aleación metálica.
Los calibradores magnéticos son robustos, sencillos, económicos, portátiles y, por lo general, no requieren ningún ajuste de calibración. Son una buena alternativa de bajo costo en situaciones en las que los objetivos de calidad requieren sólo unas pocas lecturas durante la producción.
Los medidores magnéticos de espesor de pintura espesor suelen ser modelos tipo lápiz o de dial con retroceso. Los modelos tipo lápiz (PosiPen , que se muestran en la fig. 1) utilizan un imán montado en un resorte helicoidal que actúa perpendicularmente a la superficie recubierta superficie. La mayoría de los medidores tipo lápiz recubrimiento espesor cuentan con imanes grandes y están diseñados para funcionar solo en una o dos posiciones, lo que compensa parcialmente la gravedad. Existe una versión más precisa, que cuenta con un imán diminuto y preciso para medir en superficies pequeñas, calientes o de difícil acceso. Un indicador triple garantiza mediciones precisas cuando el espesor medidor apunta hacia abajo, hacia arriba o en horizontal, con una tolerancia de ±10 %.
Los modelos con dial de retroceso (PosiTest , que se muestran en la figura 2) son la forma más común de sistema magnético de separación medidor. Se fija un imán a un extremo de un brazo equilibrado giratorio y se conecta a una espiral calibrada. Al girar el dial con un dedo, el resorte aumenta la fuerza ejercida sobre el imán y lo separa del superficie. Estos medidores de espesor de pintura espesor son fáciles de usar y cuentan con un brazo equilibrado que les permite funcionar en cualquier posición, independientemente de la gravedad. Son seguros en entornos explosivos y suelen utilizarlos empresas de pintura y pequeñas operaciones de recubrimiento en polvo recubrimiento . La tolerancia habitual es de ±5 %.
DeFelsko fabrica dos medidores de pintura de tipo «pull-off» espesor : el PosiPen y PosiTest.
Los medidores de pintura por inducción magnética utilizan un imán permanente como fuente del campo magnético. Se utiliza un generador de efecto Hall o magnetorresistencia para detectar la densidad de flujo magnético at un polo del imán. Los medidores de pintura por inducción electromagnética utilizan un campo magnético alterno. Se utiliza una varilla ferromagnética suave enrollada con una bobina de alambre fino para producir un campo magnético. Se utiliza una segunda bobina de alambre para detectar cambios en el flujo magnético.
Estos medidores electrónicos de pintura miden la variación de la densidad de flujo magnético at en el superficie de un sonda magnético a medida que se aproxima a una pieza de acero superficie. La magnitud de la densidad de flujo at en el sonda superficie está directamente relacionada con la distancia a la pieza de acero sustrato. Mediante la medición de la densidad de flujo recubrimiento espesor se puede determinar.
Los medidores electrónicos magnéticos espesor (por ejemplo,g, PosiTector , serie 6000 F ,PosiTest ,DFT Ferrous) están disponibles en diversas formas y tamaños. Suelen utilizar una presión constante sonda para proporcionar lecturas consistentes que no se vean afectadas por los diferentes operadores. Las lecturas de espesor de pintura espesor se muestran en una pantalla de cristal líquido pantalla (LCD). Los medidores de espesor de pintura pueden incluir opciones para almacenar medición los resultados, realizar análisis instantáneos de las lecturas y enviar los resultados a una impresora o a un ordenador para su posterior análisis. La tolerancia habitual es de ±1 %.
Se deben seguir cuidadosamente las instrucciones del fabricante para obtener resultados más precisos. estándar los métodos de prueba están disponibles en ASTM D 1186, D 7091-05, ISO 2178 e ISO 2808.
Las técnicas de corrientes parásitas se utilizan para medir de forma no destructiva la espesor de recubrimientos no conductores sobre sustratos de metales no ferrosos. Se utiliza una bobina de alambre fino por la que circula una corriente alterna de alta frecuencia (superior a 1 MHz) para generar un campo magnético alterno at la superficie del sonda del instrumento. Cuando el recubrimiento espesor sonda se acerca a un superficie, el campo magnético alterno genera corrientes parásitas en el superficie. Las características sustrato y la distancia del sonda al sustrato (el recubrimiento espesor ) influyen en la magnitud de las corrientes parásitas. Las corrientes parásitas crean su propio campo electromagnético opuesto que puede detectarse mediante la bobina de excitación o mediante una segunda bobina adyacente.
Los medidores de corrientes parásitas recubrimiento espesor (por ejemplo,g. PosiTector la serie 6000 N) tienen un aspecto y funcionan de forma similar a los medidores magnéticos electrónicos. Se utilizan para medir el espesor de la pintura y recubrimiento espesor sobre cualquier metal no ferroso. Al igual que los medidores magnéticos electrónicos, suelen aplicar una presión constante sonda y pantalla los resultados en una pantalla LCD. También pueden incluir opciones para almacenar medición los resultados o realizar un análisis instantáneo de las lecturas y enviarlas a una impresora o a un ordenador para su posterior examen. La tolerancia típica es de ±1 %. Las mediciones son sensibles a superficie la rugosidad, la curvatura, sustrato espesor , el tipo de metal sustrato, y la distancia respecto a un borde.
estándar métodos para la aplicación y realización de esta prueba están disponibles en ASTM B244, ASTM D1400, D7091 e ISO 2360.
Hoy en día es habitual que los medidores de espesor de pintura espesor incorporen los principios magnético y de corrientes parásitas en un solo aparato (p. ej.,g,PosiTector 6000 FN, PosiTest ,DFT Combo). Algunos simplifican la tarea de medir la mayoría de los recubrimientos sobre cualquier metal al cambiar automáticamente de un principio de funcionamiento a otro, en función de sustrato. Estos medidores combinados de espesor de pintura son muy populares entre los pintores y los especialistas en recubrimientos en polvo.
La técnica de pulso-eco e ultrasónico de los medidores de espesor de pintura ultrasónico espesor (p. ej.,g. PosiTector 200) se utiliza para medir el espesor de los recubrimientos sobre sustratos no metálicos (plástico, madera, etc.) sin dañar el recubrimiento.
El « sonda » del medidor de pintura contiene un « ultrasónico »transductor que envía un pulso a través del « recubrimiento ». El pulso se refleja desde el « sustrato » hacia el « transductor » y se convierte en una señal eléctrica de alta frecuencia. El « eco »forma de onda se digitaliza y se analiza para determinar recubrimiento espesor . En algunas circunstancias, es posible medir capas individuales en un sistema multicapa.
La tolerancia típica de este dispositivo es de ±3%. estándar los métodos para la aplicación y realización de esta prueba están disponibles en la norma ASTM D6132.
Para obtener más lectura sobre los medidores de pintura ultrasónico y espesor , consulte«Uso de los medidores ultrasónico recubrimiento espesor ».
A veces se utilizan micrómetros para comprobar recubrimiento espesor . Tienen la ventaja de poder medir cualquier combinación de recubrimiento/sustrato , pero la desventaja de que es necesario acceder a la superficie desnuda sustrato. La necesidad de tocar tanto la superficie del recubrimiento como la parte inferior del sustrato puede suponer una limitación y, a menudo, no son lo suficientemente sensibles como para medir recubrimientos finos.
Se deben realizar dos mediciones: una con el « recubrimiento » colocado y otra sin él. La diferencia entre ambas lecturas, es decir, la variación de altura, se considera la « recubrimiento »espesor. En superficies rugosas, los micrómetros miden recubrimiento espesor por encima del pico más alto.
Una técnica destructiva consiste en cortar la pieza recubierta en sección transversal y medir el espesor de la película espesor observando el corte al microscopio. Otra técnica de sección transversal utiliza un microscopio con escala para observar una incisión geométrica a través de la película seca recubrimiento. Se utiliza una herramienta de corte especial para realizar una pequeña y precisa ranura en V a través de la recubrimiento y hasta la sustrato. Existen medidores que incluyen puntas de corte y una lupa iluminada con escala.
Aunque los principios de este método destructivo son fáciles de entender, existen posibilidades de error en la medición. Se necesita habilidad para preparar la muestra e interpretar los resultados. El ajuste de la retícula de medición a una interfaz irregular o indistinta puede crear imprecisiones, especialmente entre distintos operadores. Este método se utiliza cuando no son posibles los métodos no destructivos de bajo costo, o como forma de confirmar los resultados no destructivos. La norma ASTM D 4138 describe un método estándar para este sistema de medición.
Al medir la masa y el área de recubrimiento, se puede determinar espesor . El método más sencillo consiste en pesar la pieza antes y después de recubrimiento. Una vez determinadas la masa y el área, se calcula el espesor mediante la siguiente ecuación:
donde T es el « espesor » en micrómetros, m es la masa del « recubrimiento » en miligramos, A es el área analizada en centímetros cuadrados y d es la densidad en gramos por centímetro cúbico.
Resulta difícil relacionar la masa de recubrimiento con espesor cuando sustrato es irregular o recubrimiento presenta irregularidades. Los laboratorios son los que mejor están equipados para llevar a cabo este método, que requiere mucho tiempo y suele ser destructivo.
Los medidores de película húmeda espesor ayudan a determinar la cantidad de material que hay que aplicar en estado húmedo para alcanzar una espesor de película seca espesor especificado, siempre que se conozca el porcentaje de sólidos por volumen. Miden todo tipo de recubrimientos orgánicos húmedos, como pintura, barniz y laca, sobre superficies lisas, tanto planas como curvas.
La medición de la película húmeda espesor durante la aplicación permite detectar la necesidad de una corrección inmediata y ajuste por parte del aplicador. La corrección de la película una vez que se ha secado o curado químicamente requiere un tiempo de trabajo adicional y costoso, puede provocar la contaminación de la película y puede generar problemas de adherencia e integridad del sistema recubrimiento .
Las ecuaciones para determinar el « espesor » (WFT) correcto de la película húmeda, tanto con disolvente como sin él, son las siguientes:
Sin diluyente:
Con diluyente:
La película húmeda se mide normalmente con un peine o una rueda para película húmeda. El peine para película húmeda es una placa plana de aluminio, plástico o acero inoxidable con muescas calibradas en el borde de cada cara. El « medidor » se coloca de forma perpendicular y firme sobre la « superficie » que se va a medir inmediatamente después de la aplicación « recubrimiento » y, a continuación, se retira. El espesor de la película húmeda « espesor » se sitúa entre la muesca más alta recubierta y la siguiente muesca sin recubrimiento. Las mediciones con el « medidor » con muescas no son ni precisas ni sensibles, pero resultan útiles para determinar el espesor aproximado de la película húmeda « espesor » de los recubrimientos en artículos cuyo tamaño y forma impiden el uso de métodos más precisos. (ASTM D1212).
El medidor debe utilizarse en superficies lisas, sin irregularidades, y debe utilizarse a lo largo, no a lo ancho, de las superficies curvas. El uso de un medidor de película húmeda en revestimientos de secado rápido dará lugar a mediciones inexactas. La norma ASTM D4414 describe un método estándar para la medición del espesor de la película húmeda mediante calibradores de muescas.
Una rueda de película húmeda (rodillo excéntrico) utiliza tres discos. El medidor se hace rodar sobre la película húmeda hasta que el disco central entra en contacto con ella. El punto de contacto proporciona el espesor de la película húmeda espesor. Los recubrimientos en polvo pueden medirse antes del curado con un sencillo peine manual o con un ultrasónico medidor . El peine para películas de polvo sin curar funciona de manera muy similar al de películas húmedas medidor. El peine se desliza por la película de polvo y el espesor se sitúa entre el diente con el número más alto que ha dejado una marca y al que se ha adherido polvo, y el siguiente diente más alto que no ha dejado marca y al que no se ha adherido polvo. Estos medidores son relativamente económicos y tienen una exactitud de ±5 mm. Solo sirven como orientación, ya que la película curada puede presentar diferencias tras el flujo. Las marcas dejadas por el medidor pueden afectar a las características de la película curada.
Un dispositivo de ultrasónico , como el PosiTest PC, puede utilizarse de forma no destructiva sobre polvo sin curar en superficies metálicas lisas para predecir la e espesor idad de la película curada. El sonda se coloca a poca distancia del superficie que se va a medir y se muestra un lectura en la pantalla LCD del dispositivo. La medición incertidumbre es de ±5 mm.
Los medidores de espesor de revestimiento se calibran con estándares de espesor conocidos. Hay muchas fuentes de estándares de espesor, pero lo mejor es asegurarse de que son trazables a un instituto nacional de medición como el NIST (National Institute of estándars & Technology). También es importante verificar que los estándares son al menos cuatro veces más precisos que el medidor que se utilizará para calibrar. Una comprobación periódica con respecto a estos estándares verifica que el calibrador funciona correctamente. Cuando las lecturas no cumplen la especificación de precisión del medidor, éste debe ajustarse o repararse y volver a calibrarse.
El espesor de la película en los revestimientos puede tener un gran impacto en el costo y la calidad. La medición del espesor de la película debería ser una rutina para todos los recubridores. El medidor de pintura adecuado depende del rango de espesor del revestimiento, la forma y el tipo de sustrato, el costo del medidor de pintura y la importancia de obtener una medición precisa.
DAVID BEAMISH(1955 – 2019), expresidente de DeFelsko Corporation, un fabricante con sede en Nueva York de instrumentos portátiles de inspección de recubrimiento que se comercializan en todo el mundo. Era licenciado en Ingeniería Civil y contaba con más de 25 años de experiencia en el diseño, la fabricación y la comercialización de estos instrumentos de ensayo en diversos sectores internacionales, entre ellos el de la pintura industrial, el control de calidad y la fabricación. Impartió seminarios de formación y fue miembro activo de diversas organizaciones, entre ellas la NACE, la SSPC, la ASTM y la ISO.
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