Крылова4 Юршев - сборник ЛР-29.12.18 (2). Лазерные и плазменные упрочняющие технологии
 Скачать 6.14 Mb.
|
2.4 Магнитные методыИзмерения толщины покрытия на базе магнитных явлений основаны на прямом или косвенном использовании взаимодействия сил или изменения геометрии и интенсивности магнитного пола в качестве измеряемой величины. Основной магнитной характеристикой, как материала покрытия, так и основного материала, которая позволяет судить, о толщине слоя, является магнитная проницаемость. При этом датчиками служат как постоянные, так и электромагниты. 2.4.1 Методы, основанные на измерении силы притяжения.При приближении магнита к ферромагнитной детали она намагничивается, появляющаяся при этом сила притяжения между обоими полюсами зависит от расстояния между магнитом и изделием. Сила притяжения (сила, требуемая для отрыва магнита от основного материала, покрытого слоем ферромагнетика) является мерой толщины покрытия. Методы, основанные на измерении магнитного потока. Плотность магнитного потока зависит от магнитной проницаемости материала, через который проходят магнитные силовые линии. Если в замкнутый контур магнитных силовых линий ввести ферромагнитный материи с неферромагнитным или слабо ферромагнитным покрытием,то плотность магнитного потока может служить мерой толщины этого покрытия. Этот метод позволяет измерять толщину неферромагнитных или слабоферромагнитных покрытий, нанесенных на ферромагнитный основной материал. Диапазон измеряемых толщин составляет от 0.1 мм до 10 мм, погрешность измерений около 10%. При использовании двухполюсного ярма всегда определяют сумму толщин слоев, лежащих ниже обоих сердечников полюсов. 2.4.2 Метод, основанный на измерении магнитной индукции.На сердечник катушки устанавливают вторую (измерительную) обмотку, в которой индуцируется напряжение, пропорциональное магнитному потоку. Это напряжение является мерой толщины покрытий (рисунок 2.4).  1 – стержневой магнит; 2 – материал покрытия; 3 – основной материал; 4 – зонд Холла; 5 – измерительный прибор. Рисунок 2.4 – Схема измерения толщины покрытия посредством определения плотности магнитного потока Метод, основанный на измерении магнитной индукции, позволяет измерять толщину неферромагнитных покрытий, нанесенных на ферромагнитный основной материал. Диапазон измеряемых толщин от 0.1 мм до 10 мм. Средняя погрешность измерений невелика и составляет от 3 % до 5 %. 2.5 Электрические методыМногие электрические характеристики материала при определенных условиях прямо зависят от его толщины. К ним относятся электропроводность, диэлектрические свойства изолирующих слоев и индукция, тока под действием электромагнитного поля. Разработано несколько методов, основанных на измерении этих характеристик. 2.5.1 Методы измерения электропроводностиСуществуют различные методы измерения толщины покрытия, в основе которых лежит измерение, электропроводности. Но основным принципом, используемым во всех вариантах, является зависимость электрического сопротивления материала покрытия от его толщины. С помощью зондов А1 и А2 через покрытия протекают ток I. Пропорциональное сопротивлению напряжение U, возникающее на зондах S1 и S2, индицируется на шкале, калиброванной в единицах длины в соответствии со следующим соотношением  , (2.1)где если ток I постоянный, то измеряемое напряжение U обратно пропорциональнотолщине ds покрытия, и, наоборот: при постоянном напряжении U ток I пропорционален ds. Измеренное значение соответствует средней толщине покрытия между зондами S1 и S2. Этим методом можно измерять толщину покрытий из токопроводящего или полупроводящего материала, нанесенного на непроводящий основной материал. Он позволяет измерять толщины до 30 мм в зависимости от материала покрытия, причем погрешность измерений может составлять = 2 % (рисунки 2.5 и 2.6).  1 – источник тока; 2 – материал покрытия; 3 – основной материал; 4 – к вольтметру. Рисунок 2.5 – Схема измерения толщины покрытия двухзондовым методом, основанным на измерении электропроводности  1 – измерительный электрод; 2 – материал покрытия; 3 – основной материал; 4 – регистрируемое переменное напряжение; 5 – к амперметру. Рисунок 2.6 – Схема измерения толщины покрытия однозондовым молотом, основанным на измерении электропроводности 2.5.2 Емкостной методКонденсатор с катушкой образуют колебательный контур, имеющий определенную резонансную частоту. Если диэлектрик конденсатора изменяется, Например, за счет увеличения или уменьшения толщины изолирующего покрытия, то частота колебательного контура также изменяется. При этом толщина покрытия ds пропорциональна квадрату частоты колебательного контура, этот дискретный метод пригоден для измерения толщины токонепроводящих покрытий, превышающих 0,01 мкм, нанесенных на проводящий основной материал. Погрешность измерений составляет примерно ±5 % (рисунок 2.7).   1 – измерительный электрод; 2 –материал покрытия; 3 – основной материал; 4 – катушка индуктивности; 5 – генератор; 6 – частотомер. Рисунок 2.7 – Схема измерения толщины покрытия емкостным метолом |