Este artículo describe las tecnologías disponibles para medir la « espesor » de los polvos de « recubrimiento » curados y sin curar. Repasa los principios de funcionamiento y los métodos de ensayo y normas industriales asociados, y analiza las tendencias recientes en el control de calidad (QA) sin papel.
La medición del espesor de la película debería ser una rutina para todos los recubridores de polvo (Figura 1). Las mediciones periódicas ayudan a controlar el costo del material, a gestionar la eficacia de la aplicación y a mantener la calidad del acabado. Los fabricantes de recubrimientos en polvo recomiendan rangos de espesores de película objetivo para lograr las mejores características de rendimiento y los clientes esperan que se cumplan estos parámetros.
La película de polvo espesor puede medirse tanto antes como después del curado con varios instrumentos diferentes. En la figura 2 se muestra un ejemplo de uno de ellos. En toda operación con polvo recubrimiento es importante saber qué equipos hay disponibles y cómo utilizarlos.
La película espesor es, sin duda, el medición más importante que se forma durante la aplicación e inspección de recubrimientos protectores. Los recubrimientos en polvo están diseñados para cumplir su función prevista cuando se aplican dentro de un espesor rango especificado por el fabricante. Muchas propiedades físicas y estéticas del acabado recubrimiento se ven directamente afectadas por el espesor de la película seca espesor (DFT). DFT puede afectar al color, el brillo, superficie el perfil, adherencia, la flexibilidad, la resistencia al impacto y la dureza del recubrimiento. El ajuste de las piezas ensambladas tras recubrimiento también puede verse afectado cuando el espesor de la película espesor no se encuentra dentro de las tolerancias.
La medición precisa del acabado espesor también ofrece otras ventajas. Ya sea para cumplir con los requisitos de la Organización Internacional de Normalización (ISO), de calidad o de los clientes en materia de control de procesos, las empresas deben verificar recubrimiento la calidad para evitar el gasto que supone la reelaboración del producto. Al comprobar sus equipos de aplicación, se aseguran de que el recubrimiento se aplique de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes.
Los aplicadores deben aplicar el polvo de manera uniforme (Figura 3) y de acuerdo con la ficha técnica del producto. La aplicación excesiva de DFT no solo supone un derroche, sino que también conlleva el riesgo de un curado incompleto y puede reducir drásticamente el rendimiento general del sistema recubrimiento . Los espesores de película elevados suelen dar lugar a un acabado deficiente adherencia. El recubrimiento tiende a desprenderse o desconcharse del sustrato. La realización de pruebas periódicas puede reducir el número de retoques internos y devoluciones de clientes debidos a defectos de acabado.
Las mediciones de la pulverul recubrimiento oespesor pueden realizarse mediante diferentes métodos, dependiendo de si el ensayo se lleva a cabo antes o después del curado de la pulverul o. La Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM) cuenta con una serie de normas que describen estas técnicas.
Las mediciones de la película espesor pueden realizarse tanto antes como después del curado y la reticulación. El tipo de sustrato, el espesor rango de la recubrimiento, el tamaño y la forma de la pieza, así como los aspectos económicos del trabajo, determinan el método empleado.
En el caso de los polvos aplicados sin curar, la medición de la altura medición puede realizarse con peines para polvos y con medidores electrónicos (Figura 4) que utilizan sondas especiales para polvos. Dado que recubrimiento los polvos suelen perder espesor durante el proceso de curado, es necesario determinar un factor de reducción para predecir el DFT del polvo curado. Como alternativa, ultrasónico los instrumentos miden el polvo sin curar sin entrar en contacto con el superficie y predicen automáticamente el espesor del polvo curado.
Tras el curado, se dispone de diversas herramientas manuales para realizar mediciones directas DFT en la pieza recubierta. Estos instrumentos no destructivos utilizan principios magnéticos, de corrientes parásitas o de ultrasónico , dependiendo de la sustrato. Entre los métodos menos habituales se incluyen el micrómetro medición, los métodos destructivos de película seca, como el corte transversal, y el método gravimétrico (masa) medición.
La unidad normal estándar utilizada en América para medir el espesor del polvo es el mil; 1,0 mil equivale a una milésima de pulgada (1/1000 de pulgada). Si el espesor especificado por el fabricante es de 2,0 a 5,0 mils, el espesor final curado del polvo debe estar entre 0,002 y 0,005 de pulgada. La unidad métrica de medida se denomina micra (μm); 25,4 micras equivalen a 1,0 mil.
Los aplicadores deben aplicar el polvo de manera uniforme y de acuerdo con la ficha técnica del producto. De este modo se obtiene el máximo beneficio de las características específicas de ese polvo en concreto. La mayoría de las especificaciones de ensayo espesor se aplican a la capa curada espesor del polvo, por lo que nuestro análisis at de las diferentes técnicas de medición espesor comienza ahí.
Los micrómetros fueron una de las primeras herramientas utilizadas para comprobar DFT y siguen teniendo aplicaciones prácticas en la actualidad. Tienen la ventaja de poder medir cualquier combinación de recubrimiento/sustrato , pero el inconveniente de que es necesario acceder a la superficie desnuda sustrato. 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, es el recubrimiento espesor .
También existen dos técnicas destructivas. Una consiste en cortar la pieza revestida en una sección transversal y medir el grosor de la película observando el corte al microscopio. La otra técnica utiliza un microscopio a escala para ver una incisión geométrica a través del revestimiento curado. Este método se utiliza cuando no es posible utilizar métodos no destructivos de bajo costo o cuando es necesario confirmar los resultados no destructivos.
La forma más común de medir el espesor del polvo curado es con el uso de medidores electrónicos de DFT. Son portátiles, fáciles de manejar y de costo relativamente bajo. Emplean principios magnéticos, de corrientes de Foucault o ultrasónicos, según el material de la pieza.
Los calibres mecánicos pueden utilizarse cuando la pieza es de acero. Emplean un imán permanente y un muelle calibrado. El dispositivo mide la fuerza necesaria para arrancar ese imán de la superficie de acero recubierta. Los medidores magnéticos de tracción son robustos, sencillos, baratos, portátiles y no suelen requerir ningún ajuste de calibración. Son una buena alternativa de bajo costo en situaciones que requieren sólo unas pocas lecturas durante la producción.
Por razones de simplicidad, versatilidad, exactitud y gestión de registros, los instrumentos electrónicos DFT son una opción muy popular tanto para operaciones de pulverización a gran escala como a pequeña escala. Utilizan el principio magnético para medir el acero y el principio de corrientes parásitas para el resto de metales, a veces combinados en un mismo instrumento. medición Los resultados se muestran en una pantalla de cristal líquido pantalla (LCD) de fácil lectura. Se dispone de una amplia selección de sondas para acceder a piezas con formas inusuales o para medir con precisión sistemas recubrimiento muy finos o muy gruesos.
Las aplicaciones en materiales no metálicos, como el plástico recubierto o la madera, requieren una técnica de ultrasónico pulso-eco (Figura 5). Esto ofrece nuevas oportunidades a sectores que antes no podían llevar a cabo controles de calidad no destructivos at un precio asequible. Una de las ventajas de esta técnica medición es la posibilidad de medir las capas individuales en un sistema multicapa recubrimiento .
medición Los métodos analizados hasta ahora se han destinado a su aplicación en una pieza una vez que el polvo se ha curado. También es posible —y, en algunas circunstancias, más recomendable— medir un « recubrimiento » inmediatamente después de su aplicación para predecir el « espesor » del polvo curado.
Si se ha aplicado incorrectamente un producto de la gama « recubrimiento », la corrección 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 ». La medición del « espesor » de la película durante la aplicación permite determinar la necesidad de una corrección inmediata y de un « ajuste » por parte del aplicador.
Aunque la mayoría de las especificaciones sobre el polvo recubrimiento indican valores de referencia espesor una vez curado, es posible determinar si el polvo aplicado cumple con las especificaciones espesor antes de que finalice el proceso de curado y reticulación.
Existen buenas razones para querer disponer de una predicción precisa del tiempo de curado DFT, especialmente en líneas de producción en movimiento. Dependiendo de la longitud del horno, del número de piezas que se estén curando, así como del tiempo necesario para el proceso de curado y para la DFT medición manual tras el curado, se produce un retraso considerable antes de que el operario pueda intervenir en el proceso de aplicación para realizar los cambios necesarios.
Si se detectan defectos e recubrimiento es, es necesario volver a tratar un número considerable de piezas recubiertas en un ciclo de reparación o, si dicho retoque resulta demasiado costoso, puede que incluso haya que desecharlas. En algunas operaciones, estas desventajas ya no son aceptables para cumplir con las exigencias de los procesos modernos de acabado.
La medición del polvo en estado precurado y pregelificado garantiza el correcto espesor de la película curada. Permite configurar y ajustar con precisión el sistema de aplicación antes del curado. A su vez, esto reducirá la cantidad de desechos y el exceso de pulverización. Las predicciones precisas ayudan a evitar el decapado y la re-recubrimiento, lo que puede causar problemas con adherencia y la recubrimiento .
La norma ASTM D 7378 describe tres procedimientos para medir el contenido de polvos de recubrimiento es aplicados.
Calibres con muescas metálicas. Estas herramientas determinan manualmente espesor al arrastrarlas con la mano por el polvo aplicado. De forma similar a cómo funciona una película húmeda medidor , el dispositivo determina la altura del polvo como la distancia entre el diente con el número más alto que ha dejado una marca y al que se le ha adherido polvo, y el siguiente diente más alto que no ha dejado marca y al que no se le ha adherido polvo. Estas sencillas herramientas (Figura 6) son económicas, pero su precisión se limita a unos pocos milés de pulgada. Las mediciones pueden realizarse sobre una superficie rígida adecuada superficie, pero se producirán marcas en el polvo que podrían no quedar cubiertas cuando este fluya durante el proceso de curado.
Medidores electrónicos. Los dispositivos que utilizan un polvo especialmente diseñado sonda pueden medir el polvo aplicado espesor. Las microagujas, que están integradas en el sonda, penetran en el polvo recubrimiento hasta la sustrato. A continuación, se presiona manualmente el sonda hasta la superficie del polvo para realizar una espesor medición . Este procedimiento solo es aplicable a sustratos metálicos planos y puede dejar marcas en el producto final.
Los dos procedimientos anteriores dan como resultado únicamente la altura medición del polvo sin curar recubrimiento . Sin embargo, tal y como se ha indicado anteriormente, las especificaciones espesor suelen expresarse en polvo curado espesor. Dado que los polvos recubrimiento suelen perder espesor hasta un 50 % de su espesor durante el proceso de curado, estos dos procedimientos requieren un factor de reducción establecido para predecir el espesor de la película curada espesor para cada polvo concreto recubrimiento . Este factor de reducción se obtiene midiendo el espesor del polvo curado espesor at en el mismo punto en el que se midió la altura del polvo sin curar medición y restando las mediciones del antes y el después.
Medidores sin contacto ultrasónico . El procedimiento C de la norma ASTM D 7378 describe un tipo de instrumento relativamente nuevo que se ha convertido rápidamente en una solución muy popular para el polvo seco espesor medición . Se trata de un dispositivo ultrasónico que puede utilizarse de forma no destructiva sobre polvo sin curar para predecir el DFT final sin dejar marcas que afecten al acabado.
Estos instrumentos son portátiles y funcionan con batería, y están listos para usar nada más sacarlos de la caja con la mayoría de los polvos. Su sencillez de manejo y su diseño ergonómico permiten que los operarios de línea los utilicen de forma rápida y eficaz.
Los instrumentos sin contacto recubrimiento espesor medición tienen la ventaja decisiva de ser no destructivos. Esto significa que, tras medición, los componentes medidos pueden reintroducirse en el proceso en curso.
Por muy sencillos que sean de manejar estos instrumentos, un usuario prudente debería comprobar su funcionamiento periódicamente, sobre todo cuando se trata de cumplir con un procedimiento interno de la ISO. Tres pasos garantizan un funcionamiento óptimo exactitud.
La calibración de los medidores de espesor de revestimiento suele ser un proceso documentado realizado por el fabricante del equipo en un entorno controlado. Se puede emitir un certificado de calibración que muestre la trazabilidad a una institución nacional de metrología. No existe un intervalo de tiempo para la recalibración en estándar , ni es absolutamente necesario, pero se puede establecer un intervalo de calibración basado en la experiencia y el entorno de trabajo. Un intervalo de calibración de 1 año es la frecuencia típica sugerida por muchos fabricantes de instrumentos.
Se trata de una comprobación e exactitud a que realiza el usuario con patrones de referencia conocidos. Esta comprobación rápida garantiza que el instrumento mida correctamente y que el usuario lo utilice de forma adecuada. En muchos medidores, se puede verificar « exactitud » midiendo cuñas de plástico o patrones recubiertos de epoxi cuyos valores asignados sean trazables a una institución nacional de metrología.
ajuste, o calibración ajuste, es el proceso de ajustar las lecturas espesor de un medidorpara que coincidan con las de una muestra de referencia conocida, con el fin de mejorar la exactitud del medidor en un recubrimiento específico dentro de una parte concreta de su medición rango. Esta operación rara vez es necesaria en la industria de los polvos recubrimiento , ya que las propiedades acústicas no varían mucho entre los distintos materiales en polvo recubrimiento .
En el entorno competitivo actual, los clientes suelen elegir empresas de acabado que cuentan con sólidos sistemas de control de calidad. Invirtiendo en un sistema sencillo que registre y analice los resultados de DFT, los recubridores de polvo pueden estudiar las tendencias, reducir los costos y retener a los clientes proporcionándoles documentación que demuestre su capacidad para cumplir una especificación requerida.
Un programa de control de calidad puede consistir simplemente en elaborar un procedimiento que exija realizar un número determinado de mediciones espesor at el mismo punto de cada pieza. Al registrar todos los valores, es posible analizar las variaciones at intervalos regulares y adoptar medidas correctivas si es necesario.
La recopilación manual de datos con lápiz y papel requiere mucho tiempo y es propensa a errores, y puede añadir un costo significativo a un proyecto de revestimiento. Un medidor de espesores que almacena los resultados de las mediciones simplifica esta tarea. La automatización de la tarea de recogida de lecturas es la mejor manera de mantener los costos bajo control y de reducir los errores humanos. En formato digital, los datos pueden almacenarse, notificarse y exportarse fácilmente.
La recopilación de datos electrónicos comienza con medidores electrónicos que cuentan con un sistema de gestión de datos integrado ( memoria ) para recopilar datos de control de calidad ( medición ) de forma digital. (Véase la figura 7.) Algunos instrumentos pueden incluso realizar análisis básicos durante el proceso de fabricación ( medición ), separando los trabajos o las piezas en lotes ( memoria ) y mostrando en tiempo real los resultados medios ( espesor ) y los límites mínimo y máximo. Las alarmas avisan al usuario cuando un resultado de control de calidad ( espesor ) se sale de las especificaciones, de modo que se puedan tomar medidas correctivas de inmediato.
A continuación, los datos deben transferirse a un programa software . Aunque algunos instrumentos pueden transmitir de forma inalámbrica cada medición a medida que se toma a un controlador de procesos o a un ordenador personal, lo más habitual es almacenar todos los resultados en medidor memoria y descargarlos a un PC at al final del turno de trabajo o cuando se haya completado el trabajo. La descarga se realiza mediante un cable USB (Universal Serial Bus) o mediante comunicación inalámbrica Bluetooth.
Para realizar un análisis sencillo de estos datos suele ser necesario utilizar el software « software » del fabricante DFT medidor . El software software se instala en ordenadores personales (PC) individuales y se comunica directamente con el instrumento de medición espesor . Una vez descargados los resultados espesor , el software software puede archivar los datos en los discos duros de la empresa, exportar la información a un sistema de control de calidad o de control estadístico de procesos (SPC) para el mantenimiento de registros según las normas ISO o QS-9000, o imprimir los datos en determinados formatos. (QS-9000 son los requisitos del sistema de calidad desarrollados para la industria de la automoción.)
Los profesionales del recubrimiento en polvo deben estar al tanto de una tendencia emergente hacia un modelo más sencillo y basado en la web. Están apareciendo en el mercado medidores que incorporan memoria flash memoria (almacenamiento masivo) y la capacidad de enviar de forma inalámbrica datos medición a la nube para archivarlos y compartirlos con cualquier dispositivo con conexión a Internet en cualquier parte del mundo.
El almacenamiento masivo USB ha sustituido eficazmente a una serie de interfaces como los puertos serie y paralelo. Existen medidores que utilizan una clase de dispositivo de almacenamiento masivo USB, que proporciona una interfaz sencilla para recuperar datos de forma similar a las unidades flash USB, las cámaras o los reproductores de audio digitales.
Cuando el dispositivo « medidor » está conectado mediante USB, cualquier ordenador puede visualizar y descargar las mediciones almacenadas en medidor memoria (por lotes) accediendo a una unidad virtual. Las lecturas y los gráficos almacenados se pueden visualizar o copiar utilizando navegadores web universales PC/Mac o exploradores de archivos.
La segunda novedad es la computación en la nube, un término general que engloba todo aquello que implique la prestación de servicios a través de Internet. Para una empresa de « recubrimiento », esto significa que software, los datos y los procesadores residen en los servidores de un proveedor de servicios de confianza. (Véase la figura 8.)
La computación en nube tiene muchas ventajas, como las siguientes
Ver PosiSoft.net para más detalles.
Recientemente se han producido avances notables en la tecnología de « medidor » y en las aplicaciones basadas en la web. La recopilación de datos de inspección es cada vez más rápida y rentable. Las aplicaciones web gratuitas pueden sincronizarse ahora con medidores de DFT a través de USB o de la tecnología inalámbrica Bluetooth por una inversión inferior a 1.000 dólares. Es el momento idóneo para que las empresas de recubrimiento en polvo recubrimiento , tanto grandes como pequeñas, se planteen seriamente actualizar sus instrumentos de ensayo y sus sistemas de calidad. Existen oportunidades para aprovechar los avances tanto en el recubrimiento en polvo espesor medición como en herramientas web de control de calidad sencillas pero potentes que prescinden del papel.
DAVID BEAMISH(1955 – 2019), expresidente de DeFelsko Corporation, una empresa con sede en Nueva York dedicada a la fabricación de instrumentos portátiles de ensayo 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 la pintura industrial, el control de calidad y la fabricación. Impartió seminarios de formación y fue miembro activo de diversas organizaciones, entre ellas NACE, SSPC, ASTM e ISO.
.png)
