Магнитные толщиномеры – виды, возможности, недостатки

Магнитные толщиномеры предназначены для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании. В отличие от вихретоковых они как правило позволяют, измерять в равной степени толщину и диэлектрических, и электропроводящих покрытий. Наиболее часто магнитные толщиномеры применяются для таких сочетаний основания и покрытия как изоляция на стальных трубах, краска на стали, хром на стали и т.д. Недопустимыми сочетаниями для магнитных толщиномеров являются краска на алюминии, краска на дереве или пластике, незастывшая краска. По принципу действия все магнитные толщиномеры можно подразделить на три группы: 1) пондеромоторного действия, 2) индукционные; 3) магнитостатические.

Пондеромоторный метод основан на регистрации силы отрыва постоянного магнита или сердечника электромагнита от поверхности изделия и на оценке толщины контролируемого покрытия по значению этой силы. В первом случае сила определяется при помощи пружинных динамометров, во втором – по изменению тока намагничивания. Часть приборов работающих по данному принципу, особенно стационарного типа, уже потеряла практический интерес, так ка в последние годы были разработаны более совершенные устройства. Из приборов данной группы, сохранивших актуальность в настоящее время, следует выделить миниатюрные толщиномеры, которые работают по методу прямого отрыва (по ГОСТ 31993-2013 (ISO 2808:2007). Таких толщиномеров два типа:

• карандашного типа. Суть их работы заключается в притяжении измерительного магнита к ферромагнитной поверхности через покрытие. Сила притяжения магнита зависит от толщины покрытия. Данная зависимость механически конвертируется в толщину покрытия на стрелочном индикаторе.
• рычажного типа, конструкция которых обеспечивает компенсацию веса магнита в любом положении. Приборы рычажного типа позволяют осуществлять контроль различных немагнитных покрытий, с толщиной до 10 мм. По сравнению с толщиномерами карандашного типа они обеспечивают более высокую точность измерений, особенно при контроле покрытий на изделиях с плоской поверхностью. Применение этих приборов для измерения толщины покрытий на изделиях сложной формы затруднено. (на фото толщиномер покрытий MikroTest немецкой компании ElektroPhysik.

К общим недостаткам всех магнитно-отрывных толщиномеров с постоянным магнитом следует отнести изнашивание наконечника магнита, которое влияет на градуирование прибора, и загрязнение магнита различными веществами или ферромагнитными опилками. Кроме того, серьезным недостатком является эффект механического прилипания магнита к поверхности, а при контроле мягких покрытий, например, лакокрасочных, - проникновение магнита в покрытие. Необходимо также отметить, что используемые в приборах пружины в процессе эксплуатации изменяют упругие характеристики. Перечисленные факторы могут привести к дополнительным погрешностям измерений, значительно превосходящим значение основной погрешности, предусмотренной техническими условиями на прибор. Это требует тщательной подготовки таких толщиномеров к работе и, при необходимости, своевременного ввода соответствующих поправок.

Индукционные толщиномеры не имеют большинства недостатков пондеромоторного метода и получили наиболее широкое распространение среди толщиномеров магнитного типа. Принцип их действия основан на измерении изменений магнитного сопротивления цепи, состоящей из ферромагнитной основы изделия, измерительного преобразователя и немагнитного зазора между ними, соответствующего толщине покрытия. Индукционный измерительный преобразователь запитывается синусоидальным током. По сравнению с толщиномерами пондеромоторного действия индукционные толщиномеры обладают значительно более высокой точностью измерений (обычно 3% измеряемого значения), процесс измерения в них идет практически непрерывно, что значительно его упрощает и ускоряет.

Толщиномер покрытий Константа К6Ц	Толщиномер покрытий МТ 2007	Толщиномер покрытий ТМИ-200МГ4	Толщиномер покрытий MiniTest 70

Магнитостатические толщиномеры – третья группа магнитных толщиномеров. Принцип их действия основан на определении напряженности магнитного поля в зазоре между постоянным магнитом (или электромагнитом) и ферромагнитным материалом основы. В большинстве магнитных толщиномеров используется двухполюсная магнитная система с постоянными стержневыми и П-образными магнитами. Простейшими приборами такого типа являются толщиномеры, в которых сочетается применение П-образного магнита и механической магнитоуравновешенной системы, расположенной в межполюсном пространстве магнита.

На фото магнитный магнитостатический толщиномер ElektroPhysik MiniTest FH-7400

Магнитостатические толщиномеры имеют более простую схемную реализацию и более технологичный в исполнении измерительный преобразователь (отсутствует необходимость намотки катушек), это делает их развитие более перспективным по сравнению с индукционными толщиномерами. Другим важным преимуществом магнитостатических толщиномеров является отсутствие переменного магнитного поля, создаваемого измерительным преобразователем и приводящего к потерям на вихревые токи при контроле электропроводящих немагнитных покрытий. При имеющихся преимуществах двухполюсных систем они имеют недостатки. Такие толщиномеры чувствительны к анизотропии свойств и к шероховатости ферромагнитного основания; кроме того, при их использовании необходимо обеспечивать одинаковый и надежный контакт полюсов преобразователя с контролируемой поверхностью.

При работе с магнитными толщиномерами необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на результаты измерений: колебания магнитных свойств покрытия или основы, состояние поверхности, форму изделия и др. В значительной мере влияние этих факторов обусловлено размерами и формой магнита, топографией и напряженностью магнитного поля. В связи с возросшими требованиями к точности и надежности производственного контроля толщины покрытий резко возросли требования к их поверке и калибровке. Для метрологического обеспечения толщинометрии покрытий производятся специальные образцы с разными сочетаниями материалов покрытия и основы. Большое число вновь разрабатываемых и применяемых материалов исключает возможность серийного выпуска всей гаммы эталонных образцов, поэтому важнейшей задачей, стоящей перед разработчиками приборов магнитной толщинометрии, является создание безобразцового метода измерения толщины покрытий. Для проведения толщинометрии покрытий на опасных производственных объектах необходима аттестация по магнитному методу неразрушающего контроля.