Изображение предоставлено: nattanan726image/Shutterstock. com

Толщиномеры — это измерительные приборы, которые можно использовать для определения толщины или толщины материала. На самом деле существует несколько различных типов толщиномеров, каждый из которых работает немного по-разному в зависимости от предполагаемого применения толщиномера. В этой статье будут обсуждаться распространенные типы толщиномеров и их использование, а также представлена ​​информация о технических характеристиках, связанных с этими типами устройств.

Чтобы узнать больше о других типах датчиков, см. наше соответствующее руководство по типам датчиков.

Типы толщиномеров

Термин «толщиномеры» имеет несколько возможных значений и может относиться к одному из следующих основных типов:

• Измерители толщины материала
• Измерители толщины покрытия
• Толщиномер из проволоки и листового металла

Первый из этих приборов измеряет толщину материала с помощью механических средств – калиброванный инструмент закрывается вокруг образца до тех пор, пока он не соприкоснется с обеими сторонами материала – процесс, аналогичный микрометру. Для целей настоящей статьи эти датчики будут называться толщиномерами материалов.

Второй тип толщиномеров предназначен для измерения толщины покрытий, нанесенных на поверхность – они известны как толщиномеры покрытий.

Третий тип толщиномера представляет собой более простое механическое устройство, которое используется для измерения толщины проволоки и листового металла.

Некоторые характеристики толщиномеров могут включать в себя такие инструменты, как щупы или измерители зазоров. Эти устройства больше связаны с измерением зазора или зазора между двумя поверхностями, а не толщины материала или нанесенного покрытия. Как таковые они не рассматриваются в этой статье. Для получения дополнительной информации об этих инструментах см. соответствующее руководство «Все о щупах».

Толщиномер материала

В случаях, когда возможен доступ к обеим сторонам измеряемого материала, можно использовать толщиномер материала. Эти измерительные приборы доступны в нескольких вариантах, включая:

• Аналоговые (механические) толщиномеры
• Цифровые (электронные) толщиномеры
• Карманные толщиномеры

Аналоговые (механические) толщиномеры

Аналоговые толщиномеры имеют губку со стальными измерительными контактными штифтами, а также рукоятку и рычаг. Когда рычаг отпускается после того, как материал вставлен между контактными штифтами, штифты замыкаются на поверхности материала, и измеренное значение толщины записывается на аналоговом циферблате положением стрелки относительно градуированной шкалы на циферблате. Подход, при котором штифты смыкаются с рычагом, обеспечивает точность и согласованность показаний, поскольку прибор оказывает равномерное измерительное давление на поверхность материала, которое будет одинаковым для разных пользователей.

Края контактных измерительных штифтов часто имеют закругление, чтобы при сжатии штифтов к поверхности материала поверхность не царапала и не оставляла следов.

Цифровые (электронные) толщиномеры

Электронный (цифровой) толщиномер работает так же, как и аналоговый толщиномер, но заменяет игольчатый дисплей цифровым дисплеем. Значение показания толщины можно просмотреть непосредственно на цифровом дисплее без необходимости интерпретировать измерение, исходя из положения стрелки относительно шкалы на циферблате.

Карманные толщиномеры

Меньшие версии аналоговых и цифровых толщиномеров известны как карманные толщиномеры или карманные толщиномеры с циферблатом. Вместо того, чтобы использовать всю руку для работы с датчиком, пользователь держит инструмент между большим и указательным пальцами. Эти устройства предназначены для быстрой проверки толщины таких материалов, как бумага, пленка или другие виды плоского материала. Карманные толщиномеры доступны либо с аналоговыми (циферблатными и стрелочными) дисплеями, либо с электронными (цифровыми) дисплеями.

Размеры и характеристики

Ниже приведены размеры и технические характеристики толщиномеров материалов. Обратите внимание, что в технических характеристиках будут некоторые различия в зависимости от рассматриваемого типа циферблатного толщиномера. Параметры, показанные ниже, предназначены для того, чтобы дать общее представление о том, на что следует обращать внимание при поиске циферблатного толщиномера. Размер толщиномера может относиться к диапазону толщиномера, но другие параметры, такие как радиус действия толщиномера, также являются относительным показателем размера.

• Тип дисплея – для аналоговых приборов используется механический стрелочный индикатор. Для цифровых (электронных) датчиков обычно используются ЖК-дисплеи или светодиоды.
• Контактный тип (наковальня и шпиндель) — типичные контактные штифты представляют собой плоские стальные поверхности, параллельные друг другу, с закругленными краями. Некоторые имеют округлую форму, а другие имеют форму лезвия. Другие материалы включают керамические поверхности для более длительного ношения.
• Диаметр контакта — измеряет диаметр контактного штифта.
• Диапазон толщиномера — указывает диапазон значений, для которых толщиномер может считывать толщину материала, например, от 0 до 0,0500 дюймов.
• Досягаемость манометра — (также называемая глубиной горловины или горла), это значение указывает расстояние, на которое датчик может быть вставлен от края материала до того, как край материала ударится о заднюю часть рамы. Глубина горловины может составлять доли дюйма или может быть намного больше, например, 12 дюймов или 16 дюймов. По мере того, как горловина толщиномера увеличивается до больших значений, прочность рамы должна увеличиваться, чтобы избежать деформации рамы из-за ее веса, вызывающей проблемы с точностью измерения толщины.
• Горловой зазор. Существуют также модели, больше похожие на штангенциркули, называемые толщиномерами штангенциркуля. Для них зазор горловины является максимальным расстоянием, когда челюсти устройства открыты
• Разрешение прибора — указание зернистости или тонкости, для которых толщиномер может обеспечить измерение. Датчик с диапазоном от 0 до 0,0500 дюйма может иметь разрешение 0,0001, что означает, что он может разрешать значения до десятитысячной дюйма.
• Точность датчика — это мера способности датчика отражать фактическую толщину материала, выраженную в виде +/- значения или процента от полного показания шкалы (например, +/- 0,0002).
• Измерительная сила – величина силы (в метрических единицах, в ньютонах), которая действует на материал, когда контакты замыкаются на материале для измерения толщины. Для более мягких материалов, таких как пластмассы или ткани, может возникнуть необходимость учитывать величину измеряемой силы.
• Система измерения – значения толщины могут отображаться в метрических или имперских (английских) единицах измерения.
• Тип батареи – для цифровых приборов указывает конкретную батарею, установленную в приборе.

Измерители толщины покрытия

В некоторых случаях важно измерить толщину материала, нанесенного на другую поверхность, например покрытия или краски, нанесенной на трубу. В таких случаях толщиномеров материала недостаточно, поскольку доступна только одна сторона покрытия или краски, и поэтому толщиномер материала, описанный ранее, не может выполнять измерения. Измерители толщины покрытия (иногда называемые измерителями краски) обеспечивают измерение толщины покрытия, чтобы убедиться, что покрытие соответствует требуемым стандартам.

Обычно существует два типа толщиномеров покрытий. Более простым из них является разрушающий процесс измерения, при котором прибор прокалывает сухое покрытие до подложки и, таким образом, непосредственно устанавливает толщину покрытия. Очевидная проблема с этим методом заключается в том, что для снятия показаний требуется повреждение целостности покрытия. Существуют также датчики влажного покрытия, которые измеряют толщину покрытия до его отверждения

Второй тип толщиномера покрытия использует неразрушающий процесс для определения толщины покрытия. Существует несколько технологий, которые используются для этих типов толщиномеров, наиболее распространенной из которых является ультразвук.

Ультразвуковые толщиномеры

Ультразвуковой толщиномер содержит ультразвуковой преобразователь, который излучает импульс энергии звуковой волны в покрытие. Когда звуковые волны достигают границы материала, в данном случае границы между нижней частью покрытия и подложкой, происходит отражение, посылающее обратный импульс обратно к преобразователю. Измеряя время, необходимое для обнаружения обратного импульса, толщиномер покрытия может определить толщину покрытия или краски.

Эта методология применима ко всему разнообразию материалов, включая металлы, пластмассы, композиты, стекловолокно и керамику, и это лишь некоторые из них. К преимуществам этого метода измерения относятся:

• Требуется доступ только к одной стороне материала, что делает его идеальным для труб, труб, полых отливок и других случаев с ограниченным доступом
• Неразрушающий
• Предлагает широкий диапазон измерений
• Дает быстрые результаты
• Простота в использовании

Толщиномер сухой пленки

Если покрытия, толщина которых измеряется, являются немагнитными, но нанесены на магнитную подложку, такую ​​как железо или сталь, существует несколько типов магнитных толщиномеров, которые можно использовать для определения толщины нанесенного покрытия. Так называемый датчик магнитного отрыва типа 1 использует оценку силы, необходимой для отрыва магнита от подложки с покрытием, для оценки толщины покрытия. Эти датчики содержат постоянный магнит и калиброванную пружину с градуированной шкалой. Чем толще покрытие, тем меньшая сила требуется для удаления магнита — чем тоньше покрытие, тем больше необходимая сила. Следовательно, сила отрыва может быть использована для оценки толщины покрытия.

Магнитный датчик типа 2 работает, измеряя изменения магнитного поля, создаваемого датчиком, когда это устройство помещается на покрытие (это снова используется в случае немагнитного покрытия, которое находится на магнитной подложке). Изменение напряженности магнитного поля будет варьироваться в зависимости от расстояния между магнитной подложкой и зондом на поверхности покрытия. Во многих из этих устройств используется датчик постоянного давления, так что давление оператора на покрытие не влияет на оценку толщины покрытия.

Существуют также толщиномеры с магнитным отрывом с откатом, которые функционируют аналогично описанным выше магнитным толщиномерам. Эти устройства оснащены постоянным магнитом, прикрепленным к одному концу балансира, который может поворачиваться, когда пользователь вращает циферблат пальцем. Калиброванная пружина используется для отображения силы, необходимой для отрыва магнита от поверхности, что опять-таки является косвенным показателем толщины покрытия между магнитом и подложкой.

Прочие приборы и приборы для измерения толщины покрытий

Три дополнительных прибора, которые можно использовать для измерения толщины покрытия, — это приборы магнитной индукции, электромагнитные приборы и вихретоковые толщиномеры. Первые два из этих трех функционируют путем измерения изменения плотности магнитного потока на поверхности магнитного зонда, когда он подносится к поверхности стальной поверхности с покрытием. Измеренные значения плотности потока можно использовать для оценки толщины покрытия, нанесенного на поверхность.

Вихретоковый толщиномер работает с непроводящими покрытиями, нанесенными на подложки из цветных металлов. Эти устройства генерируют высокочастотный переменный ток, который создает переменное магнитное поле. Когда поле приближается к поверхности, переменное магнитное поле создает на поверхности вихревые токи, которые, в свою очередь, приводят к созданию противоположного магнитного поля. Противоположные поля могут быть обнаружены вихретоковым толщиномером и использованы для оценки толщины покрытия.

Калибровка

Толщиномеры материалов и толщиномеры покрытий требуют калибровки по стандартным испытательным образцам материалов, чтобы гарантировать, что показания устройства обеспечивают и поддерживают точные значения. Например, в ультразвуковых толщиномерах скорость распространения звуковой энергии будет зависеть от материала, в котором она распространяется. В таблице 1 ниже показана скорость передачи звука в метрах в секунду для различных типов материалов. Эту характеристику необходимо сохранить и использовать для определения времени прохождения импульса (и, следовательно, толщины материала).

Таблица 1 – Величина скорости звука для различных материалов

Табличные данные: Cygnus Instruments Inc.

Точно так же толщиномеры материалов часто продаются с калибровочными блоками, которые можно использовать для калибровки прибора путем помещения материала известной толщины между контактными штифтами или рычагами штангенциркуля для проверки показаний.

Толщиномер проволоки и листового металла

Толщиномеры из проволоки и листового металла представляют собой металлические шаблоны, в которых вырезаны прецизионные отверстия и прорези. Эти устройства могут позволить пользователю легко оценить номер калибра листового металла для стали или железа и размер калибра проволоки для стальной, алюминиевой, латунной и медной проволоки. Датчики охватывают Стандартный калибр железа и стали США, Американский калибр проволоки (AWG) и Калибр стальной проволоки США. Датчики позволяют пользователю напрямую считывать соответствующие номера датчиков из этих шаблонов, а также получать доступ к десятичным эквивалентным размерам. Несмотря на то, что они называются толщиномерами, они отличаются от других типов толщиномеров, упомянутых в этой статье, тем, что они больше предназначены для проверки материала на соответствие стандартному набору размеров, а не для измерения значения, величина которого неизвестна.

Для получения дополнительной информации о стандартных размерах листового металла см. соответствующее руководство по размерам листового металла.

Резюме

В этой статье представлен краткий обзор толщиномеров, включая описание, типы, размеры и технические характеристики, а также способы их использования. Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг, включая более 100 поставщиков приборов для измерения и испытания толщины, а также поставщиков ультразвуковых толщиномеры, резьбовые пробки и кольцевые калибры, щупы, цифровые манометры, нутромеры, глубиномеры, профильные калибры, кольцевые калибры, пробковые и кольцевые калибры, резьбовые калибры и проходные/непроходные калибры.

Источники:

1. https://www.pce-instruments.com/english
2. https://www. measurementshop.co.uk/blog/guides/all-you-need-to-know-about-thickness-gauges
3. https://www.reliabilitydirectstore.com/Thickness-Gauges-s/440.htm
4. https://www.elcometer.com/en/coating-thickness-gauge.html
5. https://www.greatgages.com/collections/deep-throat-thickness-gages?page=2
6. http://www.longislandindicator.com/p12.html
7. https://www.olympus-ims.com/en/applications-and-solutions/introductory-ultrasonics/introduction-thickness-gaging/
8. https://www.cygnus-instruments.com/
9. https://www.corrosionpedia.com/7-methods-of-coating-thickness-measurement/2/6545
10. https://www.qualitymag.com/articles/87956-quality-101—understand-coating-thickness-measurement-test-methods
11. https://www.starrett.com/category/precision-measuring-tools/special-function-dial-gages/110507#currentPage=1&displayMode=grid&itemsPerPage=12&sortBy=wp/asc
12. http://www.davis.com
13. https://www.grainger.com/category/machining/precision-measuring-tools/thickness-gages
14. https://www.