Handmessgeräte für die Trockenschichtdicke (DFT) sind gängige Prüfgeräte, die von Verarbeitern und Inspektoren verwendet werden. Mit ein wenig Pflege und Wartung können mechanische und elektronische Geräte viele Jahre lang zuverlässig und genau arbeiten.
Eine gute Bedienung beginnt mit dem Lesen des Handbuchs. Alle Geräte weisen feine Unterschiede in der Bedienung auf. Notieren Sie die Marke, das Modell, die Seriennummer und das Kaufdatum im Handbuch und weisen Sie auf Wartungs- und Kalibrierungshinweise hin.
Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass jemand, den Sie kennen, die Begriffe Kalibrierung und Kalibrierungsintervall falsch versteht. Sie wären überrascht, wenn sie erfahren würden, dass sie ihr Messgerät nicht nur nicht kalibrieren können, sondern dass in der Regel auch keine jährliche Neuzertifizierung erforderlich ist.
Die ASTM D7091 definiert die Kalibrierung als "das kontrollierte und dokumentierte Verfahren zur Durchführung von Messungen an rückführbaren Kalibriernormalen über den gesamten Betriebsbereich des Messgeräts und die anschließende Durchführung der erforderlichen Einstellungen des Messgeräts (je nach Bedarf) zur Korrektur von Bedingungen, die außerhalb der Toleranz liegen". Weiter heißt es, dass die Kalibrierung "vom Gerätehersteller, seinem autorisierten Vertreter oder von einem akkreditierten Kalibrierlabor in einer kontrollierten Umgebung und unter Anwendung eines dokumentierten Verfahrens durchgeführt wird".
Eine Kalibrierung führt häufig zur Ausstellung eines Dokuments mit der Bezeichnung Kalibrierungszertifikat (Abbildung 1). In diesem Dokument werden die tatsächlichen Messergebnisse und alle anderen relevanten Informationen zu einer erfolgreichen Gerätekalibrierung festgehalten und die Rückverfolgbarkeit auf eine nationale standard deutlich gemacht. Auftragsspezifikationen verlangen oft den Nachweis einer kürzlich durchgeführten Kalibrierung.
Eine Nachkalibrierung (oder Neuzertifizierung) ist während des gesamten Lebenszyklus eines Geräts regelmäßig erforderlich, da die Genauigkeit der meisten Messgeräte mit dem Gebrauch abnimmt. Ein Kalibrierungsintervall ist der festgelegte Zeitraum zwischen den Nachkalibrierungen eines Messgeräts. Gemäß den Anforderungen der ISO 17025 geben die meisten Hersteller in ihren Kalibrierungszertifikaten keine Kalibrierungsintervalle an. Und warum? Weil sie nicht wissen, wie häufig das Messgerät verwendet wird, in welcher Umgebung es eingesetzt wird und wie gut es gepflegt wird.
Wenn Sie noch keine Erfahrung mit einem Instrument haben, ist ein Jahr ein guter Anfang für den Abstand zwischen den Kalibrierungen. Dieses Intervall kann mit zunehmender Erfahrung und regelmäßiger Überprüfung angepasst werden (siehe unten). Kunden mit neuen Geräten können das Kaufdatum des Geräts als Beginn des ersten Kalibrierungsintervalls verwenden. Die vernachlässigbare Auswirkung der Lagerfähigkeit minimiert die Bedeutung des tatsächlichen Kalibrierungszertifikatsdatums.
Ein Kalibrierungszertifikat ist keine Garantie dafür, dass die Genauigkeit während des gesamten Kalibrierungsintervalls erhalten bleibt. Unzählige Faktoren beeinträchtigen den Betrieb des Messgeräts, sobald Sie die Verpackung öffnen. Aus diesem Grund verlangen die meisten Normen eine regelmäßige Überprüfung der Genauigkeit.
Um zu verhindern, dass mit einem ungenauen Messgerät gemessen wird, sollten die Genauigkeit und der Betrieb vor jeder Verwendung überprüft werden, in der Regel zu Beginn jeder Arbeitsschicht. Eine erneute Überprüfung sollte erfolgen, wenn eine große Anzahl von Messungen durchgeführt wird oder wenn das Messgerät heruntergefallen ist oder der Verdacht besteht, dass es fehlerhafte Ergebnisse liefert.
Zur Überprüfung der Genauigkeit werden rückführbare Referenzstandards gemessen: entweder Unterlegscheiben oder beschichtete Metallstandards. Der Durchschnitt einer Reihe von Messwerten sollte innerhalb der kombinierten Toleranzen des Messgeräts und des Referenzstandards standard liegen (Abbildung 2).
Unter Rückverfolgbarkeit versteht man die Möglichkeit, das Ergebnis einer Messung durch eine ununterbrochene Kette von Vergleichen bis hin zu einer festgelegten internationalen standard zu verfolgen, die allgemein als korrekt akzeptiert wird. Die Kette besteht in der Regel aus mehreren geeigneten Messnormalen, deren Werte eine größere Genauigkeit und geringere Unsicherheit aufweisen als die der nachfolgenden Normale.
Die meisten Trockenschichtdickenmessgeräte sind werkseitig so kalibriert, dass sie auf flachem, glattem Kohlenstoffstahl gut funktionieren. Ihre Anwendung kann anders sein. Im Allgemeinen beeinflussen vier Bedingungen die Genauigkeit und müssen korrigiert werden: Oberflächenrauhigkeit, Geometrie (Krümmung, Kanteneffekt), Zusammensetzung (Metalllegierung, magnetische Eigenschaften, Temperatur) und Masse (dünnes Metall).
Um zu verhindern, dass diese oder andere Faktoren Ungenauigkeiten des Messgeräts verursachen, prüfen Sie, ob der Durchschnitt einer Reihe von Messungen auf dem unbeschichteten Substrat innerhalb der Toleranz des Messgeräts bei Null liegt. Alternativ können Sie auch die bekannte Dicke einer Unterlegscheibe auf dem unbeschichteten Substrat prüfen.
Früher rieten die Industriestandards davon ab, näher als ein oder zwei Zentimeter an einer Kante zu messen. Moderne Sonden können in der Regel viel näher messen. Ihre Genauigkeit nimmt im Allgemeinen nur ab, wenn sie überhängen.
Sie überprüfen dies auf die gleiche Weise wie die meisten anderen Probleme - durch Messung des unbeschichteten Substrats, um sicherzustellen, dass der Durchschnitt einer Reihe von Messungen bei Null innerhalb der Lehren-Toleranz liegt. Streifenbeschichtungen lassen sich oft am besten mit Mikrosonden messen, die speziell für die Messung auf kleinen Oberflächen entwickelt wurden.
Stahloberflächen werden vor dem Auftragen von Schutzbeschichtungen häufig durch abrasiven Aufprall gereinigt. Die Messung auf diesen Oberflächen ist komplizierter als bei glatten Oberflächen. Die Auswirkung auf die Dickenmessung nimmt mit der Profiltiefe zu und hängt auch von der Konstruktion der Sonde und der Dicke der Beschichtung ab.
Den Anwendern wird beigebracht, dass dieses "Ankermuster" zu hohen Messwerten führen kann (Abbildung 3). Aber wenn es um die Einstellung dieses Profils geht, scheint jeder Benutzer eine Lieblingsmethode zu haben. Welche ist die richtige?
SSPC-PA 2 schlägt mehrere Lösungen vor, die vom Gerätetyp und der jeweiligen Situation abhängen. Ähnliche Methoden werden von ASTM D7091 und ISO 19840 vorgeschlagen.
Mechanische Abzugsprüfer (Typ 1) haben nichtlineare Skalen, die nicht eingestellt werden können. Daher wird der Durchschnitt von mindestens zehn Messungen der blanken Oberfläche berechnet, um einen Grundmetallwert (BMR) zu ermitteln. Dieser Wert wird von zukünftigen Schichtdickenmessungen abgezogen.
Die meisten elektronischen Messgeräte (Typ 2) können vom Benutzer nach den Anweisungen des Herstellers eingestellt werden. Eine gängige Methode besteht darin, eine Beschichtung zu simulieren, die die wichtigsten Spitzen des Profils abdeckt. Eine Unterlegscheibe mit bekannter Dicke wird über das Oberflächenprofil gelegt und gemessen. Das Messgerät wird so eingestellt, dass es der Dicke der Unterlegscheibe entspricht.
Für den Fall, dass der Zugang zum unbeschichteten Untergrund nicht möglich ist, enthält die ISO 19840 Korrekturwerte, die von den DFT-Messwerten für feine, mittlere und grobe ISO 8503-Profile abgezogen werden können.
Da wir nun wissen, dass es gängige Praxis ist, ein Messgerät auf die Dicke einer Unterlegscheibe einzustellen, ist es wichtig, sich bewusst zu machen, dass dies zu erheblichen Fehlern bei zukünftigen Messwerten führen kann.
Messgeräte haben vom Hersteller angegebene Genauigkeits- oder Toleranzangaben. Wenn Sie Lehren an Unterlegplatten justieren, sind die daraus resultierenden Lehrenmessungen weniger genau. Wenn beispielsweise die Genauigkeit eines ordnungsgemäß kalibrierten Messgeräts ± 1 % beträgt und die Dicke der Unterlegplatte auf ± 5 % genau ist, ist die kombinierte Toleranz von Messgerät und Unterlegplatte etwas größer als ± 5 %, wie in der Formel in Abbildung 4 angegeben.
Ist das Messgerät erst einmal in Betrieb genommen, lassen sich durch regelmäßige Sichtkontrollen der Sonde erstaunlich viele Probleme vermeiden. Achten Sie auf offensichtliche Schäden, insbesondere an der Messfläche oder am Sondenkabel. Konstantdrucksonden sollten sich frei auf und ab bewegen. Beschädigte, zerkratzte oder verschlissene Sonden sollten mit Referenzstandards auf ihre Genauigkeit geprüft und bei Bedarf ausgetauscht werden. Metallspäne, Staub und Farbe sollten vorsichtig mit einem Tuch entfernt werden.
Vermeiden Sie längeren Kontakt mit heißen Oberflächen und lassen Sie die Sonde zwischen den Messungen abkühlen. Achten Sie auf raue Oberflächen, indem Sie die Sonde vorsichtig absenken, und ziehen Sie sie niemals seitwärts, es sei denn, die Sonde wurde für diese Verwendung konzipiert. Zum Schutz der Sonde können auf diese Oberflächen Unterlegscheiben aus Kunststoff mit bekannter Dicke gelegt werden. Ziehen Sie die Dicke der Unterlegscheibe von der gemessenen Dicke ab und beachten Sie die zusätzliche Messtoleranz, die sich aus der Verwendung der Unterlegscheibe ergibt.
Anzeichen dafür, dass eine Sonde gewartet werden muss, sind u. a. niedrigere als die erwarteten Messwerte (z. B. Abnutzung der Sondenspitze), höhere als die erwarteten Messwerte (z. B. festsitzendes Fremdmaterial) und fehlerhafte Messungen (z. B. Ausfall von Komponenten).
Moderne Instrumente sind so konzipiert, dass der Einfluss des Bedieners reduziert wird. Aber Sie wissen vielleicht nicht, dass eine unsachgemäße Haltung der Sonde zu Schäden führen kann.
Messgeräte gibt es in allen möglichen Formen und Größen. Informieren Sie sich, wie Sie Ihr spezielles Modell richtig halten und bedienen. Die meisten Handmessgeräte führen eine Messung nach der anderen durch. Heben Sie die Sonde zwischen den Messungen von der Oberfläche ab. Das Ziehen der Sonde verkürzt die Lebensdauer der Sonde.
Konstante Druckmechanismen, die in den meisten modernen elektronischen DFT-Messgeräten eingebaut sind, sorgen dafür, dass sich die Sonde senkrecht zur Oberfläche abstützt, und verhindern, dass der Druck des Bedieners das Messergebnis beeinflusst. Ein falsches Halten der Sonde setzt diese Mechanismen außer Kraft und kann die Lebensdauer der Sonde verkürzen. Es kann zu hohen Messwerten führen, wenn die Sonde gekippt wird, oder zu niedrigen Messwerten, wenn die Sonde in weiche Beschichtungen gedrückt wird.
Werden die Messwerte von Funksendern, Restmagnetismus von Schweißarbeiten, großen Motoren oder Mobiltelefonen beeinflusst? Sie werden überrascht sein, was eine Rolle spielt und was nicht.
Trockenschichtdickenmessgeräte, die über Stahl messen, arbeiten nach einem magnetischen Prinzip. Es liegt also auf der Hand, dass die Genauigkeit der Messgeräte durch Schwankungen der magnetischen Eigenschaften des Stahls beeinträchtigt werden kann. Eines dieser heimtückischen Probleme ist der Restmagnetismus, also der Magnetismus, der im Stahl zurückbleibt, nachdem ein externes Magnetfeld entfernt wurde. Magnetschellen und Plasmaschneiden sind zwei Beispiele dafür. Eingegrabene Rohre nehmen mit der Zeit Magnetismus aus dem Erdmagnetfeld auf. Die Wirkung ist in der Regel nicht sehr ausgeprägt und kann durch Entmagnetisierung beseitigt werden. Überprüfen Sie die Auswirkung auf das Messgerät, indem Sie den Nullpunkt auf dem unbeschichteten Stahl (oder die Dicke einer auf den unbeschichteten Stahl gelegten Unterlegscheibe) messen.
Starke magnetische Streufelder, die von elektrischen Geräten erzeugt werden, können den Betrieb von Instrumenten stören, die nach magnetischen Prinzipien arbeiten. Bei Messungen an Elektromotoren oder in der Nähe eines großen Motors, der gerade anläuft, kann es zu fehlerhaften Messwerten kommen. Starke elektromagnetische Emissionen von Funktürmen oder Antennen können ebenfalls den Betrieb des Geräts stören. Um die Auswirkungen externer elektromagnetischer Felder zu minimieren, stellen Sie sicher, dass Ihr Trockenschichtdickenmessgerät mit einer Konformitätserklärung ausgestattet ist. Die Konformitätserklärung bestätigt, dass der Hersteller die EMV-Störfestigkeit des Geräts gemäß den internationalen Normen geprüft hat. Die EN 61326-1:2013 ist ein Beispiel für eine solche standard.
Wie Sie sich vorstellen können, handelt es sich dabei um unwahrscheinliche Grenzfälle. Die Überprüfung des Betriebs des Messgeräts an bekannten Referenzstandards wird die meisten Bedenken ausräumen.
Die Begriffe "Ablesung" und "Messung" werden synonym verwendet. SSPC-PA 2 macht eine interessante Unterscheidung, indem es einen "Messwert" als ein einzelnes Messergebnis und eine "Messung" als den Durchschnitt einer Reihe von Messwerten definiert.
Einem einzelnen Messwert sollte man selten trauen, egal ob es sich um eine Dickenbestimmung oder eine Anpassung an eine Unterlage handelt. Wiederholte Messwerte, selbst an nahe beieinander liegenden Punkten, weichen oft aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten der Beschichtung und des Substrats ab. Verunreinigungen auf der Oberfläche, lokale Emissionsstörungen und unsachgemäße Bedienung sind nur einige der Faktoren, die die Ergebnisse negativ beeinflussen können.
Lassen Sie sich von den Statistiken beruhigen. Nehmen Sie mehrere Messungen vor. Verwerfen Sie ungewöhnlich hohe oder niedrige Werte, die nicht konsistent wiederholt werden. Der sich daraus ergebende Durchschnitt der akzeptablen Messwerte wird als Schichtdickenmessung für diese Stelle betrachtet.
Moderne Messgeräte kompensieren zwar viele, aber nicht alle Ungenauigkeitsquellen. Die beste Quelle für das Wissen über die Messung der Trockenschichtdicke sind die Anweisungen des Herstellers, unterstützt durch sein technisches Kundendienstnetz und Industrienormen wie die von SSPC, NACE, ASTM und ISO herausgegebenen.
DAVID BEAMISH (1955 - 2019), ehemaliger Präsident der DeFelsko Corporation, einem in New York ansässigen und weltweit vertriebenen Hersteller von tragbaren Beschichtungsprüfgeräten. Er hatte einen Abschluss in Bauingenieurwesen und mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung und Vermarktung dieser Prüfgeräte in einer Vielzahl von internationalen Branchen, darunter Industrielackierung, Qualitätskontrolle und Fertigung. Er leitete Schulungsseminare und war aktives Mitglied in verschiedenen Organisationen wie NACE, SSPC, ASTM und ISO.
