كاربردهای ویژه دستگاه باپروب اندازه گیری ضخامت پوشش های دولایه
رنگ آمیزی بدنه خودرو
رنگ آمیزی بدنه خودربه یكی از روشهای « الكتریكی » یا « فرو بردن در حمام روی » صورت می‌گیرد. اگر ضخامت لایه روی در همه جای صفحه یكسان باشد، ضخامت لایه بعدی از طریق رایج القای مغناطیسی توسط یك ضخامت سنج معمولی انجام میشود. در این مواقع میتوان به سادگی یك مقدار ثابت را از عدد اندازه گیری شده كم كرد. اما ضخامت لایه روی هنگام شكل دادن ورق گالوانیزه تغییر می‌كند و معمولاً ضخامت یكنواخت نمی‌باشد. در طی انجام فرایند شكل دادن ممكن است پوشش روی در جاهایی از خم شدگی ها موج دار و یا پوسته پوسته شود.این امر ممكن است ضخامت لایه را بین 3 تا 9 میكرون تغییر دهد و حتی گاهی منجر به برداشته شدن كل لایه شود.
این کار بحرانی است زیرا ضخامت مورد بحث عموماً در حدود 20 میكرون می‌باشد و خطایی در حد 6-5 میكرون در اندازه گیری ضخامت به دلیل لایه روی از بین رفته، بالای حد مجاز خطا، ایجاد میشود.
مناسب می‌باشد . با این وسیله دقت قابل تكرار اندازه گیری ضخامت لایه روی در حد چند دهم نانومتر و برای اندازه گیری ضخامت لایه پوشرنگ زیر 5/0 میكرون می‌باشد.
به محض تماس پروب با سطح، انتخاب می‌كند و مقدار ضخامت لایه پوش رنگ را صرف نظر از جنس ورق فلزی زیر آن محاسبه و ذخیره می‌كند. ضخامت پوش رنگ تقریباً به 150 میكرون هم می‌رسد.
ضخامت لایه پوش رنگی كه بعداً روی سطح اعمال شده میتواند به كمك یك دستگاه ضخامت سنج معمولی كه به روش شارمغناطیسی عمل می‌كند اندازه گیری شده و عدد خوانده شده از یك مقدار ثابت كسر شود. اما ضخامت لایه روی هنگام شكل دادن ورق گالوانیزه تغییر می‌كند. در طی انجام فرایند شكل دادن ممكن است پوشش روی در جاهایی از خم شدگی ها موج دار و یا پوسته پوسته شود. این امر ممكن است ضخامت لایه را بین 3 تا 9 میكرون تغییر دهد و حتی گاهی منجر به برداشته شدن كل لایه شود.
بحرانی است زیرا ضخامت بطور مثال فقط 20 میكرون می‌باشد.یك خطای 6-5 میكرونی در اندازه گیری ضخامت به دلیل لایه روی از بین رفته، بالای حد مجاز خطا، ایجاد میشود.
اندازه گیری كند.دقت تكرارپذیر اندازه گیری ضخامت روی هنگامی‌كه اندازه لایه پوشرنگ اندازه گیری شده زیر 5/0 میكرون باشد، در حدود 10 نانومتر است.
برای كاهش وزن وسیله نقلیه بعضی خودروسازها در حال افزایش استفاده از ورقهای آلومینیومی‌در قسمتهایی از بدنه كه جنبه ایمنی ندارند هستند. اندازه گیری ضخامت پوشش روی یك قطعه آلومینیومی‌می‌تواند با یك گزینه جریان گردابی جهت اندازه گیری ضخامت لایه پوشرنگ مطابق استاندارد انجام شود. بدون هیچگونه دخالت انسان (كاربر ممكن است حتی نداند كدام قطعه از آهن و كدام از آلومینیوم ساخته شده است) ابزار بطور اتوماتیك روش دولایه ای یا جریان گردابی را به محض تماس پروب با سطح انتخاب می‌كند و مقدار ضخامت لایه پوشرنگ را صرف نظر از جنس ورق فلزی زیر آن محاسبه و ذخیره می‌كند.
پوشش های دولایه روی لوله ها یا سیم ها
نمونه های كاربردی از پوشش های دولایه بر روی لوله ها و سیمها در قسمتهای مربوط به سیستم ترمز یا سوخت رسانی در صنایع خودروسازی و همچنین در لوله هایی كه در معرض خوردگی شدید قرار دارند و یا در ساخت چرخ دستی مخصوص خرید كه از سیم های بافته شده ساخته میشود به چشم می‌خورد. اكثر این موارد دارای پوشش دولایه شامل یك لایه نسبتاً ضخیم روی به ضخامت حدود 25 تا 30 میكرون و یك پوشش آلی دیگر با ضخامت بین 20 تا 100 میكرون می‌باشند.
در اینجا نیز اندازه گیری جداگانه دولایه از اهمیت ویژه ای برخوردار است، چرا كه هر لایه وظیفه متفاوتی دارد و كیفیت كار منوط به ضخامت هر یك از لایه ها بطور جداگانه است.
مزیت ویژه در روش اندازه گیری فوق الذكر در خصوص محصولاتی است كه پوشش دولایه در فرایند پیوسته روی آنها اعمال میشود نظیر لوله های مدار سوخت یا مدار ترمز در خودروها. در این كاربردها پوشانش پلاستیكی بلافاصله بعد از الكترگالوانیزه كردن لوله و به صورت پیوسته انجام میشود. هر گونه بازرسی لایه روی در میانه كار منجر به توقف پرهزینه فرایند تولید میگردد.
سایر روش های اندازه گیری ضخامت
كولومتری
این روش كاربردهای مهم فراوانی دارد. از قبیل پوشش های دولایه نیكل در صنعت خودرو.این تكنیك تعیین وزن یك سطح از پوشش فلزی (نظیر آبكاری ها) از طریق برداشتن آندیك موضعی پوشش و محاسبه ضخامت بر اساس وزن واحد سطح می‌باشد.
اندازه گیری ضخامت با یك سلول الكترولیز كه از یك الكترولیت بخصوص برای برداشتن پوشش های خاص ساخته و پر شده است، انجام میشود. در این روش از یك جریان ثابت برای جدا سازی لایه پوششی روی قطعه كه در آند مجموعه باطری ساخته شده قرار می‌گیرد، استفاده میشود.
با فرض چگالی جریان ثابت و مساحت ثابت سطح قطعه، ضخامت پوشش متناسب است با زمانی كه طول می‌كشد تا پوشش كنده شود.
این روش مخصوصاً برای اندازه گیری پوشش های رسانای جریان الكتریسیته روی یك زیرآیند رسانا مفید است.
وجود دارد، اشعه بتا را یونیزه می‌كند و باعث ایجاد یك تخلیه لحظه ای درمیان الكترودهای درون لوله میشود. تخلیه به صورت یك پالس به وسیله یك شمارنده الكترونیكی شمرده میشود و تعداد پالس ها بعداً به ضخامت پوشش تبدیل شده و نمایش داده میشود.
بازتاب ذرات بتا درموادی كه عدد اتمی‌نسبتاً پایینی دارند نسبتاً كمتر از مواد با عدد اتمی‌بالا است. به عنوان مثال در یك قطعه با جنس مس و پوشش طلا با ضخامت 60 میكرواینچ، ذرات بتا از هر دو ماده (سطح و پوشش) بازتاب می‌كنند. اگر ضخامت پوشش زیاد شود، سرعت بازتاب زیاد میشود . تغییر در سرعت پراكندگی ذرات اندازه گیری ضخامت پوشش را ممكن می‌سازد.
این روش روی قطعات الكترونیكی، سرامیك و شیشه كاربرد دارد. از دیگر كاربردها میتوان اندازه گیری ضخامت پوشش های آلی نظیر روغن ها یا روانسازها روی ذرات نام برد.
یك روش چند بعدی و بدون تماس برای پوشش لایه های نازك از آلیاژ روی قطعات كوچك می‌باشد.
از پوشش و زیرآیند میشود. این تابش به وسیله یك آشكارساز متفرق كننده انرژی نمایان میشود.
استفاده از قطعات الكترونیكی مناسب، امكان ثبت میزان اشعه انتشار یافته از پوشش و زیرآیند را ممكن می‌سازد. همچنین آشكارسازی انتخابی پوشش خاص هنگامی كه یك لایه میانی وجود دارد را ممكن می‌سازد. كاربردهای معمول شامل بردهای مدارهای چاپی، قطعات الكترونیكی، جواهرات و وسایل نوری می‌باشد.
جمع بندی
استفاده از ورق های گالوانیزه در صنعت خودرو بطور چشمگیری در حال افزایش است. استفاده از پوشش روی (Zn) هنگامی‌كه سطح جهت رفع عیوب پوشرنگ سمباده زنی و سپس مجدداً پوشش دهی میشود نیز شرایط مشابهی ایجاد میشود. در این وضعیت لایه روی(Zn) ممكن است در اثر سمباده زنی از بین رفته و كاهش چشمگیری در ضخامت لایه رنگ در یك ضخامت سنج معمولی مشاهده شود.این مسأله نه تنها برای بازرسی مشكل ساز است، بلكه به طور خاص برای كنترل كردن كیفیت رنگ ED دستگاه دوگانه مورد اشاره در قسمت قبل، برای اندازه گیری ضخامت لایه پوشرنگ به طور مستقل از ضخامت لایه روی (Zn برای كاهش وزن وسیله نقلیه، برخی خودروسازها در حال افزایش استفاده از ورق های آلومینیومی در قسمت هایی از بدنه كه جنبه ایمنی ندارند هستند.
به همین دلیل این وسیله اندازه گیری مجهز به روش اندازه گیری با جریان گردابی (Eddy current) بوده و اندازه گیری ضخامت این بخشها مطابق استاندارد انجام میشود.این كار بدون نیاز به هیچ فرمانی از طریق كاربر صورت می‌گیرد. چرا كه ممكن است اپراتور حتی نداند كدام قطعه از آهن و كدام از آلومینیوم ساخته شده است. ابزار بطور اتوماتیك روش دوگانه (Duplex) یا جریان گردابی (Eddycurrent برخی از روش های اندازه گیری ضخامت، به راحتی اندازه گیری ضخامت پوشرنگ روی فولاد نیستند.
به پوشش هایی كه روی ورق گالوانیزه اعمال شده اند ومعمولاً در صنایع خودروسازی بكار می‌روند پوششهای دولایه اطلاق میشود.در چنین مواردی ضخامت هر دولایه پوشرنگ و گالوانیزه به صورت جداگانه حائز اهمیت می‌باشد. در كارخانجات ساخت بدنه خودرو ضخامت لایه روی(Zn پوشش گالوانیزه به روشهای غوطه وری داغ و یا الكتریكی بر سطح فلز اعمال میشود.
اگر ضخامت لایه روی (Zn هنگامی‌كه سطح جهت رفع عیوب پوشرنگ سمباده زنی و سپس مجدداً پوشرنگزنی میشود نیز شرایط مشابهی ایجاد میشود. در این وضعیت لایه روی(Zn) ممكن است در اثر سمباده زنی از بین رفته و كاهش چشمگیری در ضخامت لایه پوشرنگ در یك ضخامت سنج معمولی مشاهده شود. این مسأله نه تنها برای بازرسی مشكل ساز است، بلكه برای كیفیت یك پوشرنگ ED دستگاه دوگانه مورد اشاره در قسمت قبل، به عنوان مثال میتواند ضخامت لایه پوشرنگ را مستقل از ضخامت لایه روی(Zn روش های دیگری جهت اندازه گیری ضخامت پوشش، مخصوصاً در صنایع خودرو سازی وجود دارد. این روش ها شامل كولومتری، بازتاب سنجی اشعه بتا (betabackscatter) و تابش اشعه X روش بازتاب سنجی اشعه بتا وقتی نمونه در معرض تابش اشعه بتای ساطع شده از یك منبع قرار می‌گیرد، بكار می‌رود.
یك پرتو از ذرات بتا مستقیماً از میان روزنه به سوی قطعه پوشش داده شده ارسال شده و قسمتی از این پرتو ذرات كه از روی سطح بازتاب پیدا می‌كند به وسیله یك دستگاه از طریق روزنه باریكی به درون لوله GM (Geiger Muller tube) فرستاده میشود.گازی كه درون لوله GM این تكنیك هنگامی‌كه عدد اتمی‌پوشش و لایه زیرین20 درصد اختلاف دارند، قابل اجراست. كاربرد شامل اندازه گیری ضخامت طلا، نقره و قلع روی اجزاء الكترونیكی، پوشش روی ابزارهای برش، آبكاریهای تزئینی، پوشش های VD (vapor-deposited تابش اشعه X (XRF اندازه گیری به وسیله قرار دادن قطعه در معرض اشعه X انجام میشود.
یك موازی ساز، اشعه X را به سمت یك سطح معین از نمونه تنظیم می‌كند. این تشعشع X موجب نشر (تابش) اشعه X روش و ابزار اندازه گیری معرفی شده ضخامت پوشش های دوگانه، وسیله ای قابل اطمینان و سهل الاستفاده برای اندازه گیری غیرمخرب ضخامت سیستم های پوششی دولایه روی آهن یا فولاد با یك لایه روی و یك لایه اضافی پوشرنگ یا پلاستیك روی آن در اختیار می‌گذارد.
این دستگاه با توجه به قابلیت اندازه گیری هر دولایه با دامنه اندازه گیری بزرگ برای طیف وسیعی از كاربردها مناسب می‌باشد. ضخامت هر دو لایه به صورت همزمان بر روی یك صفحه بزرگ LCD نمایش داده میشود. داده های اندازه گیری شده میتوانند بلافاصله ارزیابی آماری شوند و با درج ساعت و تاریخ به یك چاپگر یا كامپیوتر منتقل گردند.
سیستم کاربری