I calibri manuali per lo spessore del film secco (DFT) sono strumenti di ispezione comunemente utilizzati da applicatori e ispettori. Con un po' di cura e manutenzione, gli strumenti meccanici ed elettronici possono garantire un servizio accurato e affidabile per molti anni.
Un buon funzionamento inizia con la lettura del manuale. Tutti gli strumenti presentano sottili differenze di funzionamento. Riportare all'interno del manuale la marca, il modello, il numero di serie e la data di acquisto ed evidenziare i suggerimenti per la manutenzione e la calibrazione.
È molto probabile che qualcuno di voi abbia frainteso i termini calibrazione e intervallo di calibrazione. Sarebbe sorpreso di sapere che non solo non può calibrare il suo calibro, ma che di solito non c'è nemmeno l'obbligo di ricertificazione annuale.
La norma ASTM D7091 definisce la taratura come "il processo di alto livello, controllato e documentato, che consiste nell'ottenere misurazioni su standard di taratura tracciabili per l'intero intervallo operativo del calibro, effettuando poi le necessarie regolazioni del calibro (come richiesto) per correggere eventuali condizioni fuori tolleranza". Il documento prosegue sottolineando che la taratura "viene eseguita dal produttore dell'apparecchiatura, da un suo agente autorizzato o da un laboratorio di taratura accreditato in un ambiente controllato utilizzando un processo documentato".
Una taratura spesso porta all'emissione di un documento chiamato Certificato di taratura (Figura 1). Questo documento registra i risultati effettivi delle misure e tutte le altre informazioni rilevanti per il successo della taratura dello strumento e mostra chiaramente la tracciabilità a un sito nazionale standard. Le specifiche di lavoro spesso richiedono la prova di una calibrazione recente.
La ricalibrazione (o ricertificazione) è richiesta periodicamente durante il ciclo di vita di uno strumento, poiché la precisione della maggior parte dei dispositivi di misura si degrada con l'uso. L'intervallo di calibrazione è il periodo stabilito tra le ricalibrazioni di uno strumento. Secondo i requisiti della norma ISO 17025, la maggior parte dei produttori non include gli intervalli di taratura nei certificati di taratura. Perché? Perché non conoscono la frequenza d'uso del calibro, l'ambiente in cui viene utilizzato e la sua manutenzione.
Se non si ha esperienza con uno strumento, un anno è un buon intervallo iniziale tra le calibrazioni. Questo intervallo può essere modificato con l'esperienza e con verifiche regolari (vedere sotto). I clienti con strumenti nuovi possono utilizzare la data di acquisto dello strumento come inizio del primo intervallo di calibrazione. L'effetto trascurabile della durata di conservazione riduce al minimo l'importanza della data effettiva del certificato di calibrazione.
Un certificato di taratura non garantisce il mantenimento dell'accuratezza per tutto l'intervallo di taratura. Una miriade di fattori influisce negativamente sul funzionamento del calibro non appena si apre la scatola. Per questo motivo la maggior parte delle norme richiede una verifica regolare dell'accuratezza.
Per evitare di misurare con un calibro impreciso, la precisione e il funzionamento devono essere verificati prima di ogni utilizzo, in genere all'inizio di ogni turno di lavoro. Il calibro deve essere ricontrollato quando si ottiene un numero elevato di misure o se il calibro cade o si sospetta che dia risultati errati.
I controlli di precisione vengono eseguiti misurando standard di riferimento tracciabili: spessori o standard metallici rivestiti. La media di una serie di letture deve rientrare nelle tolleranze combinate del calibro e del riferimento standard (Figura 2).
La tracciabilità è la capacità di seguire il risultato di una misurazione attraverso una catena ininterrotta di confronti fino a un sito internazionale 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 maggior parte degli spessimetri a film secco sono calibrati in fabbrica per funzionare bene su acciaio al carbonio piatto e liscio. La vostra applicazione potrebbe essere diversa. In generale, quattro condizioni influenzano l'accuratezza e devono essere corrette: rugosità della superficie, geometria (curvatura, effetto bordo), composizione (lega metallica, proprietà magnetiche, temperatura) e massa (metallo sottile).
Per evitare che questi o altri fattori causino imprecisioni nel calibro, verificare che la media di una serie di misure sul substrato non rivestito rientri nella tolleranza del calibro a zero. In alternativa, verificare lo spessore noto di uno spessore posizionato sul substrato non rivestito.
Un tempo gli standard industriali sconsigliavano di misurare a meno di uno o due pollici da un bordo. Le sonde moderne possono di solito misurare molto più vicino. In effetti, la loro precisione diminuisce solo quando sporgono.
La verifica avviene come per la maggior parte degli altri problemi: misurando il substrato non rivestito per verificare che la media di una serie di misure rientri nella tolleranza del calibro a zero. Per misurare i rivestimenti a strisce è spesso preferibile utilizzare microsonde progettate per la misurazione su piccole superfici.
Le superfici in acciaio vengono spesso pulite per impatto abrasivo prima dell'applicazione di rivestimenti protettivi. La misurazione su queste superfici è più complicata rispetto alle superfici lisce. L'effetto sulle misure del calibro aumenta con la profondità del profilo e dipende anche dal design della sonda e dallo spessore del rivestimento.
Agli utenti viene insegnato che questo "modello di ancoraggio" può causare letture elevate dei calibri (Figura 3). Ma quando si tratta di regolare questo profilo, sembra che ogni utente abbia un metodo preferito. Qual è quello giusto?
SSPC-PA 2 propone diverse soluzioni a seconda del tipo di strumento e della situazione particolare. Metodi simili sono suggeriti da ASTM D7091 e ISO 19840.
I calibri meccanici a strappo (tipo 1) hanno scale non lineari che non possono essere regolate. Pertanto, la media di almeno dieci misurazioni della superficie nuda viene calcolata per generare una lettura del metallo di base (BMR). Questo valore viene sottratto dalle future letture dello spessore del rivestimento.
La maggior parte dei calibri elettronici (tipo 2) può essere regolata dall'utente seguendo le istruzioni del produttore. Un metodo comune è quello di simulare un rivestimento che copra i picchi principali del profilo. Uno spessore noto viene posizionato sul profilo della superficie e misurato. Il calibro viene regolato in modo che corrisponda allo spessore di tale spessore.
Se non è possibile accedere al substrato non rivestito, la norma ISO 19840 prevede valori di correzione da sottrarre alle letture DFT per le classi di profili ISO 8503 fini, medi e grossolani.
Ora che sappiamo che è pratica comune regolare un calibro in base allo spessore di uno spessore, è importante sapere che può aggiungere un errore significativo alle letture future del calibro.
Gli strumenti di misura hanno dichiarazioni di accuratezza o tolleranza rilasciate dal produttore. Quando si effettuano regolazioni del calibro sugli spessori, le misure risultanti del calibro sono meno accurate. Ad esempio, se l'accuratezza di un calibro correttamente calibrato è di ± 1% e lo spessore dello spessoramento è preciso entro ± 5%, la tolleranza combinata del calibro e dello spessoramento sarà leggermente superiore a ± 5%, come indicato dalla formula nella Figura 4.
Una volta che il calibro è stato messo in servizio, è possibile evitare una quantità sorprendente di problemi con un regolare esame visivo della sonda. Cercate danni evidenti, in particolare alla superficie di misura o al cavo della sonda. Le sonde a pressione costante devono muoversi liberamente verso l'alto e verso il basso. Le sonde danneggiate, graffiate o usurate devono essere testate per verificarne l'accuratezza su standard di riferimento e sostituite se necessario. Le limature metalliche, la polvere e la vernice devono essere rimosse con cura con un panno.
Evitare l'esposizione prolungata a superfici calde e lasciare raffreddare la sonda tra una misurazione e l'altra. Rispettare le superfici ruvide abbassando la sonda con attenzione e non trascinarla mai lateralmente, a meno che la sonda non sia stata progettata per questo uso. Per proteggere la sonda, si possono applicare spessori di plastica di spessore noto su queste superfici. Sottrarre lo spessore dello spessoramento dallo spessore misurato e tenere presente la tolleranza di misura aggiuntiva derivante dall'uso dello spessoramento.
I segnali che indicano che una sonda potrebbe necessitare di manutenzione includono letture inferiori a quelle previste (ad esempio, usura della punta della sonda), letture superiori a quelle previste (ad esempio, materiale estraneo bloccato sulla sonda) e misurazioni irregolari (ad esempio, guasto di un componente).
Gli strumenti moderni sono progettati per ridurre l'influenza dell'operatore. Tuttavia, forse non sapete che il mantenimento della sonda in modo improprio può causare danni.
I calibri sono disponibili in tutte le forme e dimensioni. Imparate a conoscere il modo corretto di impugnare e utilizzare il vostro modello specifico. La maggior parte degli strumenti portatili effettua una misura alla volta. Sollevate la sonda dalla superficie tra una misurazione e l'altra. Il trascinamento della sonda ne riduce la durata.
I meccanismi di pressione costante incorporati nella maggior parte dei moderni calibri DFT elettronici assicurano che la sonda si posizioni perpendicolarmente alla superficie ed eliminano la pressione dell'operatore dall'influenzare il risultato della misura. Se si tiene la sonda in modo improprio si annullano questi meccanismi e si può ridurre la durata della sonda. Può causare letture elevate quando la sonda è inclinata o letture basse quando la sonda viene premuta su rivestimenti morbidi.
Le letture sono influenzate da radiotrasmettitori, magnetismo residuo da operazioni di saldatura, grandi motori o telefoni cellulari? Potreste rimanere sorpresi da ciò che conta e da ciò che non conta.
Gli strumenti di spessore a film secco che misurano l'acciaio funzionano secondo un principio magnetico. È quindi logico che l'accuratezza del calibro possa essere influenzata negativamente da variazioni delle proprietà magnetiche intrinseche dell'acciaio. Uno di questi problemi insidiosi è il magnetismo residuo, ovvero il magnetismo che rimane nell'acciaio dopo la rimozione di un campo magnetico esterno. Le pinze magnetiche e il taglio al plasma ne sono un esempio. I tubi interrati assorbono il magnetismo del campo magnetico terrestre nel corso del tempo. L'effetto di solito non è pronunciato e può essere eliminato con il degaussing. Verificare l'effetto sul calibro misurando lo zero sull'acciaio non rivestito (o lo spessore di uno spessore posto sull'acciaio non rivestito).
I forti campi magnetici vaganti prodotti dalle apparecchiature elettriche possono interferire con il funzionamento degli strumenti che utilizzano principi magnetici. Letture errate possono risultare dalla misurazione su motori elettrici o dalla misurazione in prossimità di un motore di grandi dimensioni in fase di avvio. Anche le forti emissioni elettromagnetiche provenienti da torri o antenne radio possono interferire con il funzionamento dello strumento. Per ridurre al minimo l'impatto dei campi elettromagnetici esterni, assicuratevi che il vostro strumento di misurazione dello spessore del film secco sia dotato di una dichiarazione di conformità. La dichiarazione di conformità conferma che il produttore ha testato l'immunità dello strumento ai campi elettromagnetici secondo gli standard internazionali. La norma EN 61326-1:2013 ne è un esempio standard.
Come si può immaginare, si tratta di casi limite poco probabili. La verifica del funzionamento del calibro su standard di riferimento noti risolve la maggior parte dei problemi.
I termini "lettura" e "misurazione" vengono usati come sinonimi. L'SSPC-PA 2 fa una distinzione interessante definendo una "lettura" come il risultato di un singolo strumento e una "misurazione" come la media di una serie di letture.
Raramente ci si può fidare di una singola lettura, sia che si tratti di determinare lo spessore che di regolare uno spessore. Letture ripetute del calibro, anche in punti vicini, spesso differiscono a causa delle irregolarità della superficie del rivestimento e del substrato. Detriti sulla superficie, interferenze locali di emissione e tecnica impropria dell'operatore sono solo alcuni degli altri fattori che possono influenzare negativamente i risultati.
Rassicuratevi con le statistiche. Effettuate diverse letture. Scartate i valori insolitamente alti o bassi che non si ripetono in modo costante. La media risultante delle letture accettabili del calibro è considerata la misura dello spessore del rivestimento per quel punto.
Gli strumenti moderni compensano molte fonti di imprecisione, ma non tutte. La migliore fonte di conoscenze sulla misurazione dello spessore del film secco è costituita dalle istruzioni del produttore, supportate dalla sua rete di assistenza tecnica e da standard industriali come quelli emessi da SSPC, NACE, ASTM e ISO.
DAVID BEAMISH (1955 - 2019), ex presidente di DeFelsko Corporation, un'azienda di New York produttrice di strumenti di prova portatili per rivestimenti venduti in tutto il mondo. Laureato in ingegneria civile, ha maturato oltre 25 anni di esperienza nella progettazione, produzione e commercializzazione di questi strumenti di prova in diversi settori internazionali, tra cui la verniciatura industriale, l'ispezione della qualità e la produzione. Ha condotto seminari di formazione ed è stato membro attivo di varie organizzazioni tra cui NACE, SSPC, ASTM e ISO.
