Komplizierte Messaufgaben sicher lösen

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    17-Mar-2017

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<ul><li><p>38 JOT 12.2013</p><p>Optimierte Sonden zur Schichtdickenmessung</p><p>Komplizierte Messaufgaben sicher lsenDie moderne Welt ist geprgt von technischen Oberchen. Die aufgebrachten Beschichtungen sind </p><p>mageblich fr die optimale Funktion eines Gegenstandes. So vielfltig wie die Messaufgaben im </p><p>industriellen Umfeld ist auch das Angebot an Sonden zur Schichtdickenmessung, selbst fr komplexe </p><p>Teilegeometrien oder dnnste Schichten im Mikrometerbereich.</p><p>Immer wieder tauchen besonders he-rausfordernde Messaufgaben auf, fr die nur eine spezielle Sondenl-sung przise Messergebnisse liefern kann. Deshalb werden bei der Helmut Fischer GmbH je nach Bedarf indivi-duelle Messsonden entwickelt, um ein Maximum an Wiederholprzision und Richtigkeit bieten zu knnen.</p><p>Ein Beispiel dafr ist die Hohl-raumsonde V3GFA06H, die speziell fr die Messung von KTL-Beschichtun-gen in schwer zugnglichen Hohlru-men entwickelt wurde. Mit ihrem klei-nen, exibel aufgehngten, sich selbst ausrichtenden Sondenkopf mit Drei-punktauage kann die Sonde auch oh-ne Sichtkontakt stets sicher und repro-duzierbar selbst an gekrmmten In-nenchen aufgesetzt werden. Dadurch wird die Zerstrung von Karosserietei-len fr die Qualittsprfung hinfllig. </p><p>Besondere Messaufgaben an AutomobilteilenGerade in der Automobilindustrie gibt es immer wieder neue Anforderungen, die nach speziellen Sonden verlangen. Ein weiteres Beispiel dafr ist der Ein-satz von spritzbarer Akustikdmm-masse, sogenannter SAM-Schichten, die neben dem Schallschutz auch der Gewichtsreduzierung im Fahrzeugin-nenraum dienen, denn diese nur lokal aufgebrachten Schichten ersetzen gro-chige und schwere Schallschutzmat-ten. Die typische Schichtdicke einer solchen SAM-Schicht betrgt circa 2 bis 4,5 mm und wird auf unterschied-lichem Grundmaterial (Stahl oder Alu-minium) eingesetzt.</p><p>Speziell fr diese Messaufgabe wurde die Sonde FA14 entwickelt, die </p><p>nach dem Wirbelstromverfahren ar-beitet. Dabei waren neben dem Mess-bereich weitere Rahmenbedingungen zu erfllen: Die schallabsorbierenden SAM-Schichten werden o an schwer zugnglichen Stellen aufgetragen, was ein kompaktes Sondendesign und ei-nen mglichst geringen Randeinuss erfordert. Zudem muss der Einsatz auf den verschiedenen Grundmaterialien mglich sein.</p><p>Die Sonde FA14 ist so ausgelegt, dass damit nicht-leitende Schichten </p><p>bis mindestens 5 mm Dicke auf Alu-minium (leitfhiger, nicht-magneti-sierbarer Grundwerkstoff) und auch auf Stahl (magnetisierbarer Grund-werksto) gemessen werden knnen. Die Winkelausfhrung der Sonde er-laubt eine przise Messung auch in schwer zugnglichen Bereichen. Der uere Gehusedurchmesser betrgt 20 mm, die Feldfokussierung ist dabei so optimiert, dass bereits bei gleich-groen Messf lchen ohne Randein-uss gemessen werden kann. Die Son-de ist leitfhigkeitskompensiert die Unterschiede in der Leitfhigkeit des Grundwerkstos, zum Beispiel bei un-terschiedlichen Aluminiumlegierun-gen, beeinf lussen die Schichtdicken-messung also nicht.</p><p>Enge ToleranzenEin weiteres Anwendungsbeispiel kommt ebenfalls aus der Automobilin-dustrie, wo fr Magnetventile von Pkw-Automatikgetrieben sogenannte An-ker eingesetzt werden. Um die Funk-tionsfhigkeit dieser Magnetventile sicherzustellen, mssen die Anker bis auf wenige m genau in eine Zylinder-form passen (Hllforderung), um nicht durch Pendelbewegungen zu verkanten oder zu verklemmen und dementspre-chend sehr gleichmig beschichtet werden. Dies erfordert wiederum eine strenge Qualittsberwachung. We-gen dieser geforderten hohen Mahal-tigkeit werden immer huger strom-los aufgetragene Metallschichten, wie zum Beispiel chemisch Nickel verwen-det, da diese eine sehr gleichmige Be-schichtung ermglichen.</p><p>In diesem Beispiel werden Stahl-Anker fr Magnetventile mit einer cir-</p><p> D</p><p>aim</p><p>ler A</p><p>G, M</p><p>erce</p><p>des-</p><p>Benz</p><p> Wer</p><p>k Bre</p><p>men</p><p>Einfhrung der Sonde zur Messung der KTL-Schicht in einem Karosserieteil</p><p>Messung lokal aufgebrachter SAM-Schichten im Beifahrer-Furaum</p><p>MESSEN &amp; PRFEN J O U R N A L F R O B E R F L C H E N T E C H N I K</p></li><li><p>39JOT 12.2013</p><p>ca 60 bis 70 m dicken NiP-Schicht mit einem Phosphorgehalt von mindestens 10 Prozent berzogen und anschlie-end passgenau geschlien. Die Dicke der geschlienen Schicht betrgt circa 50 m und muss innerhalb eines Tole-ranzbereichs von +/- 4 m liegen. Die Beschichtung selbst ist unmagnetisch und kann zur Wareneingangskontrol-le und/oder nach dem Schleifen mit der Sonde FGAB1.3 nach dem magnetin-duktiven Verfahren gemessen werden. </p><p>Die Sonde wird mit Hilfe eines Stativs aufgesetzt, um eine gleichm-ige Sondenpositionierung ohne Ver-kippen zu ermglichen. Dadurch wird der Bedienereinuss minimiert und es knnen uerst wiederholgenaue Mes-sungen erzielt werden. Die Standard-abweichung betrgt bei Messung der geschlienen Schicht durchschnittlich 0,3 m, wobei die Messgertestreuung mit 0,03 m zu vernachlssigen ist. Fr die geforderten Toleranzen ist damit die Messmittelfhigkeit sicher erfllt.</p><p>Unterschiedliche GeometrienAber auch fr andere Branchen und In-dustrien wurden eigene Sonden entwi-ckelt, so zum Beispiel fr die Messung von lackierten Aluminium-Jalousien. Hier ist die Geometrie der Jalousie-La-mellen die Herausforderung, die es zu meistern gilt, denn die Lackdicke soll sowohl auf der konvexen als auch auf der der konkaven Seite bestimmt wer-den, ohne jedes Mal neu kalibrieren zu </p><p>mssen. Dabei ist gerade das hier ein-gesetzte Wirbelstrom-Verfahren u-erst empndlich gegenber Geomet-rie-nderungen. Schichten auf konvex gekrmmtem Grundmaterial werden berhht gemessen, bei einer konkaven Krmmung des Grundmaterials wird eine zu kleine Schichtdicke ermittelt.</p><p>Um mit einer konventionellen Son-de przise messen zu knnen, msste fr jeden Krmmungsradius eine ei-gene Kalibrierung auf einem unbe-schichteten Werkstck durchgefhrt werden, etwa eine Kalibrierung auf ei-ner unbeschichteten Lamelle. Spezi-ell fr solche Anwendungen wurde ei-ne krmmungskompensierte Sonde (Typ FTD3.3) entwickelt, mit welcher auf einem achen Blech kalibriert wer-den kann, ohne dass das sptere Mess-ergebnis durch die Krmmung ver-flscht wird.</p><p>Raue OberchenUnregelmige Oberf lchenstruktu-ren die sogenannte Rauheit wie sie zum Beispiel bei Gusseisen oder sand-gestrahlten Stahloberchen vorkom-men, erschweren die Schichtdicken-messung der darber liegenden Lack-schicht. Durch die Unebenheit des </p><p>Grundwerkstoffes kommt es zu gro-en Schwankungen der Messwerte. Ei-ne quantitative Aussage ber den Grad der Beeinf lussung ist jedoch schwie-rig, da diese von mehreren Parame-tern, wie beispielsweise der Rauigkeits-struktur und der Schichtdicke abhngt. Misst man mit einer normalen einpo-ligen Sonde, ergibt die Messung auf ei-ner Rauigkeitsspitze oder im Tal unter-schiedliche Messwerte bei tatschlich gleicher Schichtdicke. Die Feldlinien des Sonden-Magnetfelds werden da-bei unterschiedlich von Tal und Spit-ze beeinusst. Bei Sonden mit groem Sondenpol und bei Zweipolsonden wird dieser Eekt und somit der Ein-f luss der Rauheit deutlich minimiert und die Anzahl der ntigen Messun-gen zur Absicherung von Mittelwert und Standardabweichung kann redu-ziert werden.</p><p>Die Zweipolsonde (Typ V7FKB4) wurde speziell fr die przise Mes-sung von Lackschichten auf rauen Oberf lchen entwickelt. Gegenber einpoligen Sonden mit kleinem Son-denpoldurchmesser werden deutlich geringere Streuungen und sehr gu-te Wiederholprzision erreicht, wobei die Richtigkeit der Messung vor allem von einer sorgfltigen Kalibrierung ab-hngt. Mit der neu entwickelten Son-de reduziert sich der Kalibrieraufwand auf Originalteilen deutlich, da zur Ab-sicherung der Messwerte weniger Mes-sungen notwendig sind. </p><p>Die Lackdicke auf Jalousien soll sowohl auf der konvexen als auch auf der konkaven Lamellenseite bestimmt werden, ohne jedes Mal neu kalibrieren zu mssen diese Aufgabe stellt besondere Ansprche an die Messtechnik</p><p>Vergleichsmessung mit einer konventionellen Sonde im Vergleich zu einer krmmungskompensierten Sonde</p><p>Lackdickenmessung auf rauer Oberche</p><p>Kontakt:Helmut Fischer GmbH, Sindelfingen-Maichingen, Tel. 07031 3030, mail@helmut-fischer.de, www.helmut-fischer.de</p></li></ul>