Kalibrace tloušťkoměrů Elcometer 456 v aplikační praxi

Obr. č. 1

Při hodnocení kvality povrchové úpravy představuje tloušťka povrchové vrstvy jeden z významných znaků jakosti, v některých případech je dokonce rozhodujícím měřítkem kvality. Povrchová vrstva má významný bariérový efekt, ovlivňuje mechanickou, chemickou i korozní odolnost daného materiálu.  Měření tloušťky povrchové vrstvy je věnována značná pozornost a s tím úzce souvisí požadavek na správnou kalibraci zařízení pro měření tloušťky – tloušťkoměrů (povlakoměrů). Tloušťkoměr Elcometer 456 (obr. č. 1), na kterém budou popsány jednotlivé kalibrační metody, funguje na principu elektromagnetické indukce (feromagetické podklady) nebo na principu vířivých proudů (neferomagnetické podklady). Jedná se o jedno z nejprodávanějších zařízení na českém a slovenském trhu, které splňuje požadavky i těch nejnáročnějších uživatelů – více o zařízení najdete tady

Standardní přesnost Elcometeru 456 v tzv. továrním nastavení je 3% nebo +/-3 µm (vyšší hodnota z těchto dvou). Pro získání vyšší přesnosti (1% nebo +/-2 µm) je nutné provést kalibraci tloušťkoměru, na podkladu, na kterém bude následně testováno (nebo na univerzální kalibrační nulové destičce) a zpravidla také na kalibrační fólii o nejbližší vyšší tloušťce vzhledem k očekávané tloušťce povlaku. 

Obr. č.2
Obr. č. 3

Proces kalibrace se u jednotlivých tloušťkoměrů může lišit, Elcometer 456 nabízí uživatelsky velmi příjemný postup, kdy uživatele vede jednotlivými kalibračními kroky. 

Výběr kalibrační fólie a vhodného nulového podkladu je spolu s výběrem vhodné kalibrační metody klíčový pro přesnost správného měření a doporučuje se dodržovat následující zásady:

  1. Pokud je to možné, je vhodné používat jako nulovou destičku nenatřený materiál stejného složení a tvaru, na jakém bude následně měřeno. Rozdíly v charakteru a složení materiálu (rozdílné magnetické vlastnosti ocelí – legovaných, nelegovaných, austenitických apod.), stejně jako tvar a zakřivení podkladu mohou způsobit významné odchylky v měření
  2. Pokud nemáme k dispozici nenatřený podklad, na kterém se bude následně měřit, je nutné použít nulovací destičku s co nejvyšší přesností, ideálně 1% - jedná se o ideálně rovnou destičku bez rzi, pórů nebo nečistot. 
  3. Při volbě kalibrační fólie volíme vždy fólii, která je nejbližší vyšší oproti předpokládané naměřené tloušťce vrstvy.
  4. Existují také natřené kalibrační etalony, které v sobě kombinují nulovou destičku a na ní vrstvu nátěru o specifikované tloušťce. Jejich přesnost je vyšší než přesnost kombinace fólie-nulová destička, a tyto etalony nepodléhají opotřebení tak rychle jako kalibrační fólie, které jsou v praxi používány mnohém častěji hlavně z důvodu příznivější ceny.
  5. Při opakované kalibraci je vždy potřeba mít na paměti reprodukovatelnost a opakovatelnost měření. Jestliže je tedy například u jednoho investičního projektu zvolena jedna kalibrační metoda (za předpokladu, že se stále jedná o totožnou aplikaci), pak je nutné používat také stejný nulový podklad i kalibrační fólii po celou dobu měření i pro opakované kalibrace. V praxi toto pravidlo často významně pokulhává. 

Při kalibraci je zásadní zvolit kalibrační metodu nejvhodnější pro daný typ aplikace. Elcometer 456 umožňuje zvolit některou z následujících metod:

  • jednobodová (hladká) kalibrace – také někdy nazývaná „kalibrace na nulu“ – používá se v případech, kdy je dostupný nenatřený podklad, ale není známa předpokládaná tloušťka vrstvy
  • dvoubodová kalibrace (fólie - nula) – prvotně se provede několik měření přes kalibrační fólii o tloušťce nejbližší vyšší k předpokládané tloušťce povlaku – doporučuje se obvykle používat fólii o tloušťce max. 1,5 násobek předpokládané tloušťky a následně se provede kalibrace na nulu (hladká). Tloušťkoměr pak považujeme za kalibrovaný v rozsahu 0 µm – tloušťka fólie
  • dvoubodová kalibrace se dvěma fóliemi (fólie – fólie) – kalibrace se provede náměry nejprve na fólii s vyšší tloušťkou a následně náměry na tenčí fólii. Doporučuje se provést na každé tloušťce větší počet měření. Tloušťkoměr pak považujeme za kalibrovaný v rozsahu fólie – fólie, což nám umožňuje zpravidla výrazně zmenšit, a tím i zpřesnit kalibrační rozsah

Ve specifických případech, kdy je prováděno měření tloušťky na otryskaných resp. jiným způsobem zdrsněných podkladech je použita některá z následujících metod:

  • dvoubodová kalibrace na tryskaném podkladu – pro nastavení nuly se využívá základní drsný materiál, na kterém je provedeno několik náměrů tak, aby si tloušťkoměr uložil do paměti průměr z drsnosti podkladu (používá se zde parametr Rmax), následně je provedena kalibrace na kalibrační fólii. Při samotném měření pak tloušťkoměr od každé hodnoty odečítá průměrnou hodnotu drsnosti Rmax a reflektuje tak drsnost podkladu
  • nastavení odchylky – v případech, kdy není k dispozici vzorek základního drsného materiálu je možno nastavit odchylku přímo v přístroji. Vodítkem pro nastavení konkrétního parametru je norma ČSN ISO 19840, která stanovuje korekční faktor 10, 15 nebo 40 µm dle předpokládané drsnosti

Další faktory, které ovlivňují měření resp. které je nutné brát v potaz při kalibraci:

  • konvexní a konkávní zakřivení

    • U konvexního zakřivení (vypuklý povrch), není-li přístroj správně kalibrován, je tendence k náměrům hodnot vyšších, než jsou hodnoty reálné. U konkávního zakřivení (dutý povrch) je tendence k náměrům hodnot nižších, než hodnoty reálné. Podmínky, za kterých je možno vůbec měřit (minimální průměr konvexního a konkávního podkladu) jsou vždy stanoveny pro jednotlivé sondy tloušťkoměrů.

  • tloušťka podkladového materiálu

    • Hraje podstatnou roli a je stanovena min. na 0,1 mm pro feromagnetický podklad a 0,3 mm pro neferomagnetický podklad. 

  • měření na hraně nebo měření v rohu

    • U měření na hraně, není-li tloušťkoměr správně kalibrován, je tendence k náměrům hodnot vyšších, než jsou hodnoty reálné. U měření v rohu je tendence k náměrům hodnot nižších, než hodnoty reálné

V praxi je možné se poměrně často setkat se situací, kdy se dvě strany (nezřídka odběratel a dodavatel) nemohou shodnout na to, který tloušťkoměr měří správně. Ideálním řešením v tomto případě je nekalibrovat obě zařízení na stejném nulovém podkladu a totožné kalibrační destičce. Ve valné většině případů se pomocí této kalibrační shody podaří dosáhnout totožných výsledků. 

A na závěr dvě poznámky k poměrně často se vyskytujícím omylům týkajícím se kalibrace. 

V prvé řadě je nutno zdůraznit, že tloušťkoměr není stanovené měřidlo, které podléhá ověření. V praxi je poměrně často požadována kalibrace provedená akreditovanou laboratoří, která deklaruje správnost měření na navázaných metrologických etalonech. Tato akreditovaná kalibrace bývá velmi často směšována s kalibrací provozní, výše popsanou. 

Druhý obecně vžitý omyl je, že tloušťkoměr je navázaný metrologický etalon, což přirozeně není. Navázaným metrologickým etalonem jsou kalibrační fólie, pomocí kterých je následně prováděna provozní kalibrace. Fólie by proto měly být pravidelně kontrolovány a obměňovány, protože podléhají rychlému provoznímu opotřebení. 

Další informace o kalibraci a veškeré otázky, které s kalibrací souvisí, vám rádi zodpovíme. Součásti našich služeb je také kalibrace všech námi dodávaných zařízení, a to jak při prvotní dodávce, tak i potřebnou rekalibraci. 

Novinkou, díky které bude vaše měření úplně bez starostí je hlídání kalibrační periody. Již nemusíte vypisovat objednávky a posílat každé své zařízení do jiné akreditované laboratoře. Vše zařídíme za vás a na termín kalibrace vás včas upozorníme. 

Napište nám a vše pro vás zařídíme. 

      

Mgr. Radana Brábníková

Ing. Pavel Medvec

Ing. Michaela Pospíšilová

Renáta Sabolová