La seguente trattazione fornisce definizioni, spiegazioni, limitazioni ed esempi pratici della terminologia metrologica in relazione ai calibri per la misurazione dello spessore del rivestimento DeFelsko. Le risorse utilizzate per sviluppare questo documento includono principalmente articoli tecnici e standard pubblicati da organizzazioni internazionali come SSPC, ISO, ANSI e ASTM. L'intento è quello di sviluppare una piattaforma comune di riferimento per la documentazione DeFelsko, compresi letteratura, manuali, articoli tecnici, corrispondenza e materiali web.
Nei calibri a strappo di tipo 1 (PosiTest o PosiPen), un magnete permanente viene portato a diretto contatto con la superficie rivestita. La forza necessaria per staccare il magnete dalla superficie viene misurata e interpretata come valore dello spessore del rivestimento su una scala o un display del calibro. La forza magnetica che trattiene il magnete sulla superficie varia in modo inversamente proporzionale alla distanza tra il magnete e l'acciaio, ovvero allo spessore del rivestimento secco. Per rimuovere il magnete da un rivestimento spesso è necessaria una forza minore.
Un calibro elettronico di tipo 2 (PosiTector) utilizza un circuito elettronico per convertire un segnale di riferimento in spessore del rivestimento. I calibri elettronici per materiali ferrosi funzionano in base a due diversi principi magnetici. Alcuni utilizzano un magnete permanente che, se avvicinato all'acciaio, aumenta la densità di flusso magnetico in corrispondenza del polo del magnete. Lo spessore del rivestimento viene determinato misurando questa variazione della densità di flusso, che varia inversamente alla distanza tra il magnete e il substrato di acciaio. Gli elementi di Hall e gli elementi di resistenza del magnete posizionati sulla faccia del polo sono i modi più comuni per misurare questa variazione della densità di flusso magnetico. Tuttavia, la risposta di questi elementi dipende dalla temperatura, per cui è necessaria una compensazione della temperatura.
Altri calibri elettronici ferrosi funzionano secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Una bobina contenente una barra di ferro dolce viene eccitata con una corrente alternata, producendo così un campo magnetico variabile sulla sonda. Come nel caso di un magnete permanente, la densità del flusso magnetico all'interno dell'asta aumenta quando la sonda viene avvicinata al substrato di acciaio. Questa variazione viene rilevata da una seconda bobina. L'uscita della seconda bobina è correlata allo spessore del rivestimento. Questi calibri necessitano anche di una compensazione della temperatura a causa della dipendenza dalla temperatura dei parametri della bobina.
La caratterizzazione è il processo con cui si insegna a uno strumento a mettere in relazione i segnali ricevuti dalla punta della sonda con le misure effettive dello spessore del rivestimento. Il risultato del processo di caratterizzazione è una curva di calibrazione integrata nello strumento. In base alla complessità della curva, essa può anche includere delle tolleranze per altri impatti, come la temperatura ambiente.
Ogni strumento DeFelsko è caratterizzato individualmente utilizzando misure effettuate su standard di calibrazione tracciabili che coprono l'intera gamma dello strumento. Questa caratteristica consente agli strumenti DeFelsko di effettuare misure significative direttamente dalla scatola per la maggior parte delle applicazioni.
Un riferimento standard è un campione di spessore noto rispetto al quale l'utente può verificare l'accuratezza del proprio calibro. Gli standard di riferimento sono in genere standard di spessore del rivestimento o spessori. Se concordato dalle parti contraenti, un campione di spessore noto (o accettabile) può essere utilizzato come spessore standard per un particolare lavoro.
Per la maggior parte degli strumenti, lo spessore del rivestimento standard è tipicamente un substrato metallico liscio con un rivestimento non magnetico (epossidico) di spessore noto e tracciabile secondo gli standard nazionali (NIST). Il substrato è ferroso (acciaio) per i calibri magnetici o non ferroso (alluminio) per i calibri a correnti parassite. Gli standard di spessore del rivestimento ad alta tolleranza sono utilizzati per caratterizzare e calibrare i calibri come parte del processo di produzione. Gli stessi standard possono essere acquistati dai clienti per essere utilizzati come standard di calibrazione in un laboratorio di calibrazione o come standard di controllo sul campo o in fabbrica.
Gli standard di spessore del rivestimento da utilizzare con i calibri a ultrasuoni sono blocchi di plastica solida (polistirolo) lavorati per ottenere una superficie piatta e liscia. Oltre a uno spessore noto riconducibile a standard nazionali, questi standard hanno anche una velocità del suono nota.
Gli standard di calibrazione vengono acquistati come accessori per soddisfare la crescente esigenza dei clienti di soddisfare i requisiti ISO/QS-9000 e di controllo qualità interno. Molti clienti ritengono più pratico calibrare i propri calibri internamente, piuttosto che utilizzare i servizi di calibrazione di DeFelsko. Per agevolare questi clienti, sono disponibili set di standard di calibrazione con valori nominali selezionati per coprire l'intera gamma di ciascun calibro DeFelsko. Tutti gli standard sono corredati da un certificato di taratura che ne attesta la tracciabilità al NIST.
Uno spessore è una parte piatta non magnetica (plastica) di spessore noto. Sebbene uno spessore sia spesso in grado di assumere la forma del substrato da misurare, la precisione dello spessore dello spessore è più limitata rispetto a quella di un rivestimento standard. Pertanto, quando si utilizza uno spessore per effettuare regolazioni di calibrazione con calibri di tipo 2 (elettronici), è importante combinare la tolleranza dello spessore con quella del calibro prima di determinare l'accuratezza delle misure.
Gli spessori non sono consigliati per l'uso con i calibri di tipo 1 (pull-off meccanico). Tali spessori sono solitamente piuttosto rigidi e curvi e non sono perfettamente piani, nemmeno su una superficie di prova liscia in acciaio. In prossimità del punto di stacco della misurazione con un calibro meccanico, lo spessorino spesso si solleva dalla superficie d'acciaio, sollevando il magnete troppo presto e causando una lettura errata.
La calibrazione è il processo controllato e documentato di misurazione di standard di calibrazione tracciabili e di verifica che i risultati rientrino nell'accuratezza dichiarata del calibro. Le calibrazioni vengono generalmente eseguite dal produttore del calibro o da un laboratorio qualificato in un ambiente controllato utilizzando un processo documentato. Gli standard di spessore del rivestimento utilizzati nella calibrazione devono essere tali che le incertezze combinate della misura risultante siano inferiori all'accuratezza dichiarata del calibro.
L'intervallo di calibrazione è il periodo stabilito tra le ricalibrazioni di uno strumento. In base ai requisiti della norma ISO 17025, DeFelsko non include gli intervalli di calibrazione nei certificati di calibrazione rilasciati con i nostri spessimetri per rivestimenti PosiPen, PosiTest, PosiTector 6000 e 100.
Per i clienti che desiderano assistenza nello sviluppo dei propri intervalli di calibrazione, condividiamo la seguente esperienza. I fattori non legati alla durata di conservazione si sono rivelati più critici nel determinare gli intervalli di calibrazione. Questi fattori sono principalmente la frequenza d'uso, l'applicazione in questione e il livello di cura adottato durante l'uso, la manipolazione e lo stoccaggio. Ad esempio, un cliente che utilizza il calibro frequentemente, che effettua misure su superfici abrasive o che lo utilizza in modo approssimativo (ad esempio facendo cadere il calibro, non sostituendo il coperchio sulla punta della sonda per riporlo o gettando abitualmente il calibro nella cassetta degli attrezzi per riporlo) può richiedere un intervallo di calibrazione relativamente più breve. Sia dall'analisi teorica che dall'esperienza pratica, l'impatto della temperatura e dell'umidità sul calibro è minimo. Inoltre, i processi di produzione sono progettati per ridurre al minimo le variazioni post-calibrazione delle prestazioni del calibro. Anche in caso di deriva, la misura del calibro è tipicamente lineare e viene quindi compensata prima dell'uso dalla funzione "zero" del calibro.
Sebbene DeFelsko raccomandi ai clienti di stabilire gli intervalli di taratura dei calibri in base alla propria esperienza e al proprio ambiente di lavoro, il feedback dei clienti suggerisce un anno come punto di partenza tipico. Inoltre, la nostra esperienza suggerisce che i clienti che acquistano un nuovo strumento possono tranquillamente utilizzare la data di acquisto dello strumento come inizio del primo intervallo di taratura. L'effetto minimo della durata di conservazione riduce al minimo l'importanza della data effettiva del certificato di calibrazione.
Un certificato di taratura è un documento che registra i risultati effettivi delle misurazioni e tutte le altre informazioni rilevanti per una taratura di successo dello strumento. I certificati di taratura che mostrano chiaramente la tracciabilità a un sito nazionale standard sono forniti da DeFelsko con ogni strumento nuovo, ricalibrato o riparato.
La tracciabilità è la capacità di seguire il risultato di una misurazione attraverso una catena ininterrotta di confronti, fino ad arrivare a un sito internazionale o nazionale fisso standard che è comunemente accettato come corretto. La catena è tipicamente costituita da diversi standard di misura appropriati, il cui valore ha una maggiore accuratezza e una minore incertezza rispetto agli standard successivi.
La ricalibrazione, detta anche ricertificazione, è il processo di esecuzione di una calibrazione su uno strumento usato. Le ricalibrazioni sono necessarie periodicamente durante il ciclo di vita di uno strumento, poiché le superfici delle sonde sono soggette a usura che può influire sulla linearità delle misure.
In teoria, i clienti che dispongono di standard di riferimento per lo spessore tracciabili e di copie delle procedure di calibrazione disponibili sul sito web di DeFelsko possono ricalibrare i propri calibri. I clienti sono anche limitati dai requisiti dei loro sistemi di qualità e dalla loro capacità di controllare le condizioni della ricalibrazione.
La verifica della calibrazione è un controllo dell'accuratezza eseguito dall'utente dello strumento su standard di riferimento noti che coprono l'intervallo previsto di spessore del rivestimento. Il processo ha lo scopo di verificare che il calibro funzioni ancora come previsto.
La verifica viene tipicamente eseguita per evitare di misurare con un calibro impreciso all'inizio o alla fine di un turno, prima di effettuare misure critiche, quando uno strumento è caduto o è stato danneggiato o ogni volta che si sospettano letture errate. Se le parti contraenti lo ritengono opportuno, è possibile raggiungere un accordo iniziale sui dettagli e sulla frequenza della verifica dell'accuratezza del calibro. Se le letture non concordano con il riferimento standard, tutte le misure effettuate dall'ultimo controllo di accuratezza sono sospette. In caso di danni fisici, usura, uso elevato o dopo un intervallo di calibrazione stabilito, il calibro deve essere rimosso dal servizio e restituito al produttore per la riparazione o la calibrazione. L'uso di una misura di controllo standard non è inteso come un sostituto della calibrazione e della conferma regolari dello strumento, ma il suo uso può prevenire l'uso di uno strumento che, nell'intervallo tra due conferme formali, cessa di essere conforme alle specifiche.
La regolazione della taratura è l'allineamento delle letture di spessore di un calibro (rimozione della distorsione) per farle corrispondere a quelle di un campione noto, al fine di migliorare l'accuratezza del calibro su una superficie specifica o in una porzione specifica del suo campo di misura.
Nella maggior parte dei casi dovrebbe essere sufficiente controllare lo zero su un substrato non rivestito e iniziare la misurazione. Tuttavia, gli effetti di proprietà quali il substrato (composizione, proprietà magnetiche, forma, rugosità, effetti dei bordi) e il rivestimento (composizione, rugosità della superficie), nonché le temperature ambientali e della superficie possono richiedere regolazioni dello strumento.
La maggior parte dei calibri di tipo 2 può essere regolata su standard di riferimento noti, come parti rivestite o spessori. Tuttavia, i calibri di tipo 1 come PosiPen e PosiTest hanno scale non lineari. Poiché le loro funzioni di regolazione sono lineari, non è necessario effettuare alcuna regolazione. L'utente deve invece effettuare una lettura del metallo di base (BMR).
Per i calibri di tipo 2, per i quali non è stato specificato un metodo di regolazione della taratura, in genere si esegue prima una regolazione di taratura a 1 pt. Se si riscontrano imprecisioni, è necessario eseguire una regolazione di taratura a 2 pt.
Le regolazioni di calibrazione a 1pt comportano la fissazione della curva di calibrazione dello strumento in un punto dopo aver effettuato diverse letture su un campione noto o su un riferimento standard. Se necessario, è possibile posizionare uno spessore sopra il substrato nudo per stabilire tale spessore. Questo punto di regolazione può trovarsi in qualsiasi punto del campo di misura dello strumento, ma per ottenere risultati ottimali dovrebbe essere scelto vicino allo spessore previsto da misurare.
L'azzeramento è la forma più semplice di regolazione a 1 punto. Comporta la misurazione di un campione o di una piastra non rivestita. In una semplice regolazione di calibrazione dello zero, viene effettuata una singola misurazione e poi la lettura viene regolata per leggere lo zero. In una regolazione di calibrazione dello zero medio, vengono effettuate più misurazioni, quindi il calibro calcola una lettura media e regola automaticamente tale valore a zero.
Le regolazioni di calibrazione a 2 punti sono simili a quelle a 1 punto, tranne per il fatto che la curva di calibrazione dello strumento viene fissata in due punti noti dopo aver effettuato diverse letture su campioni noti o standard di riferimento. I due spessori devono rientrare nell'intervallo di misura dello strumento. In genere i punti vengono scelti su entrambi i lati dello spessore del rivestimento previsto. Un vantaggio di PosiTector 6000 è l'accuratezza nell'intero intervallo di misura. Ciò consente di scegliere lo zero (non rivestito) come uno dei due punti utilizzati in una calibrazione a 2 punti.
La lettura del metallo di base (BMR) è una tecnica di azzeramento da utilizzare con calibri di tipo 1 (a strappo meccanico) su superfici ruvide. Le regolazioni di un calibro di tipo 1 sono di natura lineare, ma la scala del calibro non è lineare. È quindi importante non regolare il calibro in modo che legga zero sul substrato nudo. Si raccomanda di calcolare il BMR per un pezzo non rivestito e di sottrarlo dalle letture effettive ottenute da un pezzo rivestito. Il BMR viene calcolato come valore rappresentativo (media) di diverse misurazioni effettuate in vari punti del substrato nudo.
Se la superficie dell'acciaio è liscia e uniforme, il suo piano è la superficie magnetica effettiva. Se l'acciaio è irruvidito, come nel caso della sabbiatura, la superficie magnetica "apparente" o effettiva che il calibro rileva è un piano immaginario situato tra i picchi e le valli del profilo superficiale. I calibri leggono lo spessore al di sopra del piano magnetico immaginario. Se si utilizza un calibro di tipo 1, lo spessore del rivestimento sopra i picchi si ottiene sottraendo la lettura del metallo di base. Con un calibro di tipo 2 correttamente regolato, la lettura ottenuta indica direttamente lo spessore del rivestimento.
