DeFelsko fabrica medidores de espesor de revestimiento por ultrasonidos, portátiles y no destructivos, que son ideales para medir de forma no destructiva el espesor de la película seca de los acabados de la madera y otros revestimientos de la madera y los productos de madera. Muchas industrias utilizan ahora esta tecnología no destructiva en sus programas de calidad.
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Dos modelos son ideales para los revestimientos de madera.
Aplicaciones medibles:
Aplicaciones no medibles:
Notas adicionales:
Algunos acabados para madera se aplican en varias capas para lograr el objetivo deseado. Nuestro PosiTector 200 B1 es la solución ideal cuando los aplicadores solo necesitan conocer el grosor final y total del revestimiento.
El PosiTector 200 está preparado para medir la mayoría de las aplicaciones de acabado de la madera desde el primer momento. Tiene un rango de medición de 13 a 1000 micras (0,5 a 40 mils) y es ideal para medir lacas, imprimaciones, recubrimientos curados por UV, acrílicos, recubrimientos en polvo y otros recubrimientos poliméricos. No requiere ajuste de calibración para la mayoría de las aplicaciones, es conmutable en mils/micrones y tiene una pantalla Lexan grande y gruesa resistente a los impactos.
Para quienes están familiarizados con los medidores de espesor de revestimiento magnéticos, el uso de los medidores de espesor de revestimiento por ultrasonidos es fácil e intuitivo. El método de medición es sencillo y no destructivo.
Un buen ejemplo de cómo nuestro PosiTector 200 B1 mide el grosor total de una aplicación multicapa puede encontrarse en el proceso de fabricación de instrumentos musicales.
La laca se aplica al sustrato de la guitarra (normalmente madera o grafito) para conseguir un brillo similar al del cristal y mostrar la belleza y el lustre de la madera. El acabado resistente y duradero de la laca protege la madera de la humedad, los productos químicos y las marcas, al tiempo que optimiza la resonancia acústica del instrumento.
El método y las ventajas de las pruebas de espesor por ultrasonidos para las guitarras se analizan en otro artículo.
La medición del grosor no se limita a la madera natural. Algunos de los materiales modernos actuales son una combinación de materiales sintéticos y naturales.
En el trabajo de la madera, la chapa se refiere a finas láminas de madera que suelen pegarse y prensarse sobre paneles centrales (normalmente, madera, tableros de partículas o tableros de fibra de densidad media) para producir paneles planos como puertas, encimeras y paneles laterales para armarios, suelos de parqué y partes de muebles. Los materiales compuestos con superficie de chapa de madera se utilizan cada vez más en estructuras aeroespaciales, submarinas y de automoción.
La superficie de la madera o del producto de madera suele estar acabada con un revestimiento de polímero, cuyo espesor total puede medirse fácilmente con un PosiTector 200 B1.
Los revestimientos con superficies rugosas suponen un reto para cualquier método de medición, y los ensayos por ultrasonidos no son una excepción. El PosiTector 200 está equipado para hacer frente a estas situaciones.
A nivel microscópico, el espesor puede variar (véase la Fig. 1). La mejor manera de obtener mediciones de espesor significativas es tomar varias mediciones en la misma ubicación general y promediar los resultados.
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En las superficies rugosas, la dirección PosiTector 200 suele identificar el espesor desde la parte superior de los picos de revestimiento hasta el sustrato. Esto está representado por la distancia #1 en la Fig.2. El acoplante rellena los huecos entre la sonda y el revestimiento para ayudar a que el pulso ultrasónico entre en el revestimiento.
Una rugosidad severa puede hacer que el medidor muestre valores de espesor bajos (distancia #2). Esto se debe a que los ecos de la interfaz acoplador/revestimiento son más fuertes que los de la interfaz revestimiento/sustrato. El PosiTector 200 tiene una función única de ajuste de rango para ignorar los ecos de rugosidad.
Para obtener mediciones de espesor significativas en superficies rugosas, se utiliza el modo de memoria de la PosiTector 200 (Fig.3) para calcular una media corrida.
El tablero de fibra de densidad media, o MDF, es un producto de ingeniería de la madera hecho de partículas de madera mezcladas con una resina sintética. El recubrimiento en polvo es un proceso de acabado en seco, que utiliza partículas de pigmento y resina finamente molidas, que se cargan electrostáticamente y se pulverizan sobre el MDF. Las partículas cargadas se adhieren hasta fundirse y fusionarse en un revestimiento resistente y uniforme mediante la aplicación de calor y energía.
El MDF es adecuado para el recubrimiento en polvo por su baja porosidad y su superficie homogénea. Entre los productos de MDF se encuentran los muebles de oficina, los armarios de cocina y baño, las puertas, los accesorios para tiendas y los expositores, y los muebles listos para montar para la oficina y el hogar.
Estas aplicaciones de una sola capa suelen tener un grosor de 3 a 9 mils y se miden fácilmente con un PosiTector 200 B1. En el caso de las superficies texturizadas que se muestran arriba, PosiTector 200 dispone de una función exclusiva de ajuste de rango para ignorar los ecos de rugosidad. Y el modo de memoria del instrumento se utiliza para mostrar la media de una serie de resultados de medición. La gran pantalla LCD también muestra el número de lecturas realizadas, la desviación estándar y las lecturas más altas y más bajas.
Los revestimientos de polímeros se aplican a materiales basados en la madera, como el MDF (tablero de fibra de densidad media), el contrachapado, el aglomerado y el tablero de partículas, para proporcionar un acabado estético y duradero. Se han desarrollado industrias enteras en torno al uso de revestimientos poliméricos. Por ejemplo, el Granicoat® (Fig. 5), a base de poliéster, se aplica por pulverización a superficies de madera como mesas de buffet portátiles, encimeras de cocina, tocadores de baño, así como encimeras de escritorios y bares.
Para estas aplicaciones de revestimiento grueso recomendamos nuestro PosiTector 200 C3. Tiene un rango de medición de 50 a 3800 micras (2 a 150 mils) y es ideal para revestimientos más gruesos. Su modo gráfico es útil para determinar el espesor de imprimaciones finas y otras capas difíciles de distinguir.
La figura 6 muestra lo que aparece en la pantalla LCD del instrumento cuando se realiza una medición con el modo gráfico activado. Se muestran tanto los valores de espesor como una representación gráfica de los "picos" de eco. Curiosamente, también se puede ver un pico más pequeño. Aunque es demasiado débil para medirlo automáticamente, se puede colocar un cursor verde encima para realizar una medición manual.
El cursor verde de la figura 7 nos indica que el pico indicado tiene un grosor de 4,4 mils.
Hay muchos tipos de adhesivos para la madera. Los adhesivos húmedos no pueden medirse por ultrasonidos porque la sonda del PosiTector 200 debe tocar la superficie del material que se está midiendo. Sin embargo, el adhesivo seco es muy parecido a cualquier otro revestimiento de una sola capa y puede medirse con el PosiTector 200 B1.
El PosiTector 200 B3 es capaz de medir TANTO el grosor total del sistema de revestimiento COMO el grosor de hasta 3 capas individuales en un sistema multicapa. También cuenta con una lectura gráfica para el análisis detallado del sistema de revestimiento.
En el ejemplo anterior, la capa 1 tiene un grosor de 1,5 mils. La capa 2 tiene un grosor de 1,5 mils. El grosor total es de 3,0 mils. La pantalla gráfica LCD muestra dos "picos" que representan dos interfaces de material. Un proceso de dos pasos ajusta el instrumento para aplicaciones multicapa.
La sonda del PosiTector 200 contiene un transductor ultrasónico que envía una vibración ultrasónica al revestimiento. Esta vibración viaja a través del revestimiento hasta que encuentra un material con propiedades mecánicas diferentes, normalmente el sustrato. La vibración se refleja parcialmente en esta interfaz y se propaga de vuelta al transductor.
Para obtener la máxima precisión, la vibración ultrasónica debe atravesar el revestimiento sin obstáculos. Las partículas sólidas grandes, como la arena, desvían la vibración e impiden que un eco claro regrese a la sonda. Por lo tanto, el PosiTector 200 no puede medir repetidamente estas aplicaciones.
Un tinte para madera es una subcategoría de la pintura. Consiste en un pigmento suspendido en un "vehículo" de disolvente y agente aglutinante (alquídico, aceite de linaza, acrílico, poliuretano, laca o resina). Está formulada para impartir o transportar el pigmento a los poros de la superficie en lugar de crear una película sobre la misma.
El PosiTector 200 está diseñado para medir el grosor de las películas acumuladas en la superficie de la madera. Los tintes, que penetran profundamente en las fibras de la madera para sellarla y protegerla, no pueden medirse por ultrasonidos.
La medición por ultrasonidos funciona enviando una vibración ultrasónica a un revestimiento mediante una sonda (es decir, un transductor) con la ayuda de un acoplante aplicado a la superficie. Con cada instrumento se incluye una botella de 4 onzas de un gel de glicol común a base de agua. Alternativamente, una gota de agua puede servir como acoplante en superficies lisas y horizontales.
Una vez aplicada la gota de acoplante sobre la superficie de la pieza revestida, la sonda se coloca plana sobre la superficie. Al presionar hacia abajo se inicia una medición (véase la Fig. 10). Al levantar la sonda cuando se oye un doble pitido se mantiene la última medición en la pantalla LCD. Se puede realizar una segunda lectura en el mismo punto si se sigue manteniendo la sonda sobre la superficie. Cuando haya terminado, limpie la sonda y la superficie con un pañuelo de papel o un paño suave.
La precisión de cualquier medición por ultrasonidos corresponde directamente a la velocidad del sonido del acabado que se está midiendo. Dado que los instrumentos ultrasónicos miden el tiempo de tránsito de un pulso ultrasónico, deben calibrarse para la "velocidad del sonido" en ese material concreto.
Desde un punto de vista práctico, los valores de la velocidad del sonido no varían mucho entre los materiales de revestimiento utilizados en la industria de la madera. Por lo tanto, los medidores de espesor de revestimiento por ultrasonidos no suelen requerir ningún ajuste de la configuración de calibración de fábrica.
La parte derecha de la pantalla de PosiTector 200puede utilizarse para mostrar una representación gráfica del pulso ultrasónico a su paso por el sistema de revestimiento. Esta potente herramienta permite al usuario comprender mejor lo que el medidor "ve" por debajo de la superficie del revestimiento.
A medida que se presiona la sonda y el pulso ultrasónico viaja a través del sistema de recubrimiento, el pulso encuentra cambios de densidad en las interfaces entre las capas de recubrimiento y entre el recubrimiento y el sustrato.
Un "pico" representa estas interfaces. Cuanto mayor sea el cambio de densidad, mayor será el pico. Cuanto más gradual sea el cambio de densidad, mayor será la anchura del pico. Por ejemplo, dos capas de revestimiento hechas esencialmente del mismo material y "mezcladas" darían lugar a un pico bajo y ancho. Dos materiales de densidad muy diferente y con una interfaz bien definida darían lugar a un pico alto y estrecho.
El PosiTector 200 B3 elige el más alto de los picos cuando trata de determinar el espesor de la capa de revestimiento. Por ejemplo, si el número de capas se establece en 3, los 3 picos más altos entre el rango de ajuste Lo y Hi se seleccionan como las interfaces entre estas capas. Los picos seleccionados por el medidor se indican con flechas triangulares rojas (véase la Fig. 12).
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En la Fig. 12, los valores de Rango izquierdo (Lo - 1.9mils) y derecho (Hi = 11.0 mils) se muestran como dos números en la parte superior izquierda y derecha de la pantalla gráfica. Lo (el límite mínimo) está a la izquierda. Hi (el límite máximo) está a la derecha. Los ecos o picos (valores de espesor) fuera de estos rangos son ignorados. Los valores de los rangos se establecen y modifican mediante la opción de menú Establecer Rango.
Esta pantalla gráfica puede ser manipulada con la opción de menú Set Range. Además de poder ajustar los valores Lo y Hi Range, se puede posicionar un Cursor verde en cualquier lugar entre los valores de rango establecidos para investigar otros picos.
Los medidores magnéticos y de corriente de Foucault convencionales sólo funcionan con metales. Dado que estos instrumentos no pueden medir el grosor de los acabados sobre la madera, se han utilizado técnicas alternativas que incluyen:
Estas pruebas consumen mucho tiempo, son difíciles de realizar y están sujetas a la interpretación del operador y a otros errores de medición. Los aplicadores consideran que los métodos destructivos son poco prácticos. Para obtener una muestra estadísticamente representativa, puede ser necesario desechar varios productos de madera de un lote como parte del proceso de ensayo destructivo.
Una técnica destructiva típica requiere cortar la pieza recubierta en una sección transversal y medir el grosor de la película observando microscópicamente el corte. Otra técnica de corte transversal utiliza un microscopio a escala para ver una incisión geométrica a través del revestimiento de película seca. Para ello, una herramienta de corte especial realiza una pequeña y precisa ranura en V a través del revestimiento y dentro del sustrato (véase la Fig. 15). Existen calibres con puntas de corte y lupas iluminadas. En ASTM D4138, "estándar Practice for Measurement of Dry Film Thickness of Protective Coating Systems by Destructive, Cross-Sectioning Means", se ofrece una descripción detallada de este método de ensayo.
Aunque los principios de este método son fáciles de entender, abundan las oportunidades de introducir errores. Se necesita habilidad para preparar la muestra e interpretar los resultados. Además, el ajuste de la retícula de medición a una interfaz irregular o indistinta puede generar imprecisiones, especialmente entre distintos operadores. Este método se utiliza cuando no es posible utilizar métodos no destructivos de bajo costo, o como medio para confirmar los resultados de los ensayos no destructivos.
Con la llegada de los instrumentos de ultrasonidos, muchas empresas de acabado se han pasado a la inspección no destructiva.
Los recubrimientos están diseñados para realizar su función de la mejor manera posible cuando se aplican dentro de un rango de espesores ajustado, tal y como especifica el fabricante. Por ejemplo, los barnices de conversión son más duros que otros revestimientos y no deben utilizarse con un espesor seco superior a 5 mils para evitar que se agriete o que se produzcan otros fallos en el acabado. La laca nitrocelulósica debe mantenerse normalmente por debajo de 3 mils. Un grosor de milésimas constante es primordial cuando se aplican capas de base de laca y capas de craquelado para conseguir el efecto de acabado craquelado deseado.
En los tableros de fibra de densidad media (MDF), el grosor del recubrimiento en polvo suele oscilar entre 3 y 9 milésimas. Por lo general, cuanto más gruesa sea la cobertura, más duradero será el acabado. Las especificaciones de fábrica suelen exigir una tolerancia de ±1 mil. Este nivel de calidad no puede determinarse con sólo mirarlo.
Medir con precisión el grosor del acabado tiene otras ventajas. Cuando las empresas no comprueban y verifican la calidad del revestimiento del material entrante, desperdician dinero repasando el producto. Al comprobar la técnica de los operarios de pulverización, se aseguran de que el revestimiento se aplica de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Además, aplicar un grosor de película excesivo puede reducir drásticamente la eficiencia general. Por último, las pruebas periódicas pueden reducir el número de retrabajos internos y las devoluciones de los clientes por defectos de acabado.
Tanto los fabricantes como los aplicadores han creído durante mucho tiempo que no existe un medio sencillo y fiable para medir de forma no destructiva los revestimientos de la madera y los productos de madera. Su solución habitual era colocar cupones metálicos junto a la pieza y luego medir el espesor aplicado al cupón con un medidor mecánico o electrónico, magnético o de corrientes de Foucault. Esta solución, que requiere mucha mano de obra, se basa en la suposición de que un cupón plano colocado en la zona general de revestimiento recibe el mismo perfil de pintura que la pieza de madera en cuestión. Una solución por ultrasonidos permite al usuario medir el espesor total del revestimiento de la pieza real. Dependiendo del medidor de ultrasonidos utilizado y del proceso de aplicación del revestimiento, una ventaja añadida es la capacidad de identificar varias capas distintas.
La medición ultrasónica del espesor del revestimiento es actualmente una rutina de ensayo aceptada y fiable utilizada en las industrias madereras. El método de ensayo estándar se describe en ASTM D6132. "estándar Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2022, ASTM). Para verificar la calibración del calibrador, se dispone de patrones de espesor de revestimientos epoxídicos con certificación trazable a organizaciones nacionales de normalización.
Ahora es posible realizar mediciones de espesor rápidas y no destructivas en materiales que antes requerían pruebas destructivas o análisis de laboratorio. Esta nueva tecnología mejora la consistencia y el rendimiento en la sala de acabado. Las reducciones de costos potenciales incluyen:
Hoy en día, estos instrumentos son sencillos de manejar, asequibles y fiables.
Se necesita un acoplante para propagar los ultrasonidos en el revestimiento. El agua es un buen acoplante para los revestimientos lisos. Utilice el gel de glicol suministrado para revestimientos más rugosos. Aunque es poco probable que el acoplante dañe el acabado o deje una mancha en la superficie, sugerimos probar la superficie utilizando el acoplante en una muestra. Si la prueba indica que se han producido manchas, se puede utilizar una pequeña cantidad de agua en lugar del acoplante. Consulte la hoja de datos de seguridad de los materiales disponible en nuestro sitio web y a su proveedor de revestimientos si sospecha que el couplant puede dañar el revestimiento. También pueden utilizarse otros líquidos, como el jabón líquido.
Los modelos PosiTector 200 estándar pueden registrar 250 mediciones. Los modelos PosiTector 200 avanzado pueden almacenar 100.000 mediciones en hasta 1.000 lotes para fines estadísticos en pantalla, para imprimir en una impresora inalámbrica Bluetooth opcional o para descargar en un ordenador personal mediante el cable USB suministrado y una de las soluciones PosiSoft.
