Как измерить толщину металла. Толщиномер. Назначение, виды и характеристики

Толщиномер — это высокоточный прибор для измерения толщины металлической стенки или слоя ее покрытия. В автомобильной промышленности он используется для измерения толщины материалов, наносимых на кузов (краска, фольга, грунтовка, шпатлевка) с помощью неразрушающего контроля.

Толщиномер – принцип работы

Верхнее покрытие металла играет важную роль и защищает его от повреждений, образуя барьер между металлом и окружающей средой. Если покрытие становится тонким или защита недостаточна, это приводит к быстрой коррозии и разрушению элементов конструкции.

Толщиномер — это прибор, который может с большой точностью измерять толщину слоя материала или покрытия, не нарушая целостности самого материала или покрытия.

В зависимости от типа толщиномера можно измерять такие покрытия, как краски, грунтовки, лаки, пластмассы, стекло, шпатлевка, ржавчина и другие. Для других типов покрытий снимаются все неметаллические соединения.

Толщиномерами могут пользоваться не только специально обученные люди с механическим образованием, но и люди без специальных знаний, а некоторые толщиномеры используются частными лицами в домашних условиях. Толщиномеры часто используются водителями автомобилей и автомеханиками для оценки состояния кузова автомобиля, что очень важно при покупке автомобиля.

Назначение толщиномера

Толщиномеры для металлических покрытий используются в различных отраслях, таких как строительство, автомобилестроение, судостроение и других.

Толщиномеры являются незаменимым инструментом при проведении специальных неразрушающих испытаний деталей и конструкций или используются страховщиками и полировщиками. С помощью толщиномера эти специалисты проверяют качество покрытия.

Существует множество типов толщиномеров, о которых мы подробнее поговорим в этой статье, но все они построены по определенному принципу работы. Принцип, на котором основан толщиномер, зависит от области применения:

ультразвуковые – наиболее универсальные приборы работают именно на этом методе, измерение производится с помощью ультразвуковых волн, подходит для измерения толщины практически любого покрытия по керамической поверхности, стальной или пластиковой (не подойдет для замеров по дереву, пенопласту и бумаге);
электромагнитные – работа приборов основана на измерении магнитного поля материалов, хорошо себя зарекомендовали при работе с черными металлами (железо и его сплавы);
магнитные – работа основана на силе воздействия постоянного магнита на магнитное основание, рекомендуется такие приборы использовать для измерения толщины немагнитных покрытий (лакокраска, порошки, пластик);
вихретоковые – измерение производится на основе данных магнитного поля, эффективны для измерения толщины покрытий, которые не проводят ток на металлах, которые хорошо проводят токи (лучший вариант для измерения толщины покрытий из алюминия и меди).

Специальные бесконтактные толщиномеры используются для измерения толщины жидкого покрытия сразу после нанесения. Их принцип работы основан на методе активного термического сдвига. Эти приборы могут измерять толщину покрытия на расстоянии до полуметра.

Характеристики прибора

Подавляющее большинство толщиномеров очень удобны в использовании, просты в изготовлении, имеют небольшие размеры и просты в понимании. Современные приборы в основном электронные и состоят из измерительного блока с датчиком. Датчик делается как можно меньше, чтобы его можно было использовать в ограниченном пространстве. Поскольку устройство электронное, оно заряжается электричеством. Источником питания является батарея или батареи. Батареи необходимо заменять на новые, когда они выходят из строя, а в комплекте с батареей идет блок для подзарядки.

Назначение и принцип действия

Толщиномер предназначен для измерения толщины магнитных и немагнитных материалов, а также отдельно слоя неметаллического соединения от металла.

В домашнем использовании прибор активно применяется для измерения кузова с целью выявления участков, подвергшихся ремонту.

В этом случае толщина слоя краски либо не соответствует заводским значениям, либо была нанесена шпатлевка.

Другими словами, имея подходящий толщиномер, любой человек может самостоятельно проверить функциональное состояние кузова автомобиля, чтобы найти локальные участки ремонта, что особенно важно при покупке подержанного автомобиля.

Прибор позволяет определить наличие повреждений автомобиля и показывает степень возможных предыдущих повреждений, которые могут повлиять на геометрию кузова и тем самым снизить безопасность водителя и пассажиров в случае аварии.

В профессиональном мире толщиномеры для проверки краски используют инспекторы, маляры, полировщики и кузовные механики в мастерских.

В строительной отрасли толщиномеры используются для определения толщины стальных конструкций, бетона и трубопроводов.

Принцип работы толщиномера определяет способ его использования:

Электромагнитные модели, измеряющие плотность магнитного поля, применяют для определения толщины покрытия, они подходят для работы с черными металлами, в работе используют эффект Холла и магнитную индукцию.
Ультразвуковые устройства – работают за счет ультразвуковых волн, позволяют определять толщину большинства материалов, особенно в случаях, когда доступ есть только к одной стороне исследуемого объекта. Чаще всего применяются для анализа неметаллических покрытий без секционирования и резки. Функционирование основывается на крайне точном измерении времени прохождения звукового импульса через исследуемую деталь. Инструмент используют для замеров по керамике, стали, пластике, в принципе любого материала, за исключением бумаги, дерева, пенопласта.
Вихретоковые варианты – в работе используют генерируемое магнитное поле, создающее при контакте с токопроводящей поверхностью вихревые потоки. Применяются для определения толщины непроводящего ток покрытия хорошо проводящих материалов, включая цветные металлы. Наибольшую точность показывают при измерении покрытия алюминия и меди.
Магнитные толщиномеры в работе используют свойства магнитов, предназначены для измерения толщины порошкового, лакокрасочного, пластикового и другого твердого немагнитного покрытия. В процессе замера оценивается сила воздействия на магнитное основание постоянного магнита.

Для измерения толщины бумаги и картона, а также других листовых материалов, таких как ткани и пластиковые листы, используется специальный механический стационарный толщиномер, который по принципу действия похож на толщиномер и цифровой микрометр.

Толщина и другие размеры деталей и различных предметов также измеряются толщиномерами.

Проверка толщины жидких лакокрасочных материалов, например, при покрытии деталей, осуществляется с помощью специальных бесконтактных толщиномеров.

Они основаны на методе активного термического сдвига, который позволяет проводить измерения на расстоянии до 50 см от поверхности покрытия.

Устройство и характеристики

Современный толщиномер представляет собой компактное электронное устройство, состоящее из измерительного блока и датчика, который может быть встроенным или внешним.

Последний позволяет проводить измерения в ограниченном пространстве или труднодоступных местах.

Измерительный блок размещается в классическом прямоугольном корпусе, но также может быть изогнут для улучшения эргономики.

Портативные устройства со встроенными датчиками также часто имеют форму пистолета.

Питание осуществляется от встроенного аккумулятора или от перезаряжаемых батарей.

На передней панели устройства расположен дисплей, на котором отображаются результаты измерений и информация о настройках.

Управление прибором осуществляется с помощью кнопок, которые обычно расположены под дисплеем.

Помимо портативных толщиномеров, существуют также стационарные настольные приборы, которые обычно используются для проверки фольги и листов в лабораторных условиях.

Материал

Корпус толщиномера обычно изготавливается из ударопрочного пластика, часто с резиновыми вставками для предотвращения выскальзывания прибора из руки.

Некоторые модели оснащены съемными резиновыми крышками, которые обеспечивают дополнительную защиту от случайных падений и ударов.

Механические модели изготавливаются из металла, а измерительные наконечники — из твердого сплава или керамики.

Размеры и вес

Большинство портативных толщиномеров имеют компактные размеры.

Они имеют длину от 100 до 370 мм, ширину от 50 до 250 мм, вес от 60 до 500 грамм и могут использоваться как с горизонтальными, так и с вертикальными мониторами.

Некоторые приборы могут весить более 1,5 кг, в зависимости от размера и функциональности.

Механические портативные устройства имеют длину от 225 до 425 мм.

Это интересно: Как пользоваться инфракрасным термометром: основные правила.

Диапазон измерений

Диапазон измерения толщиномера зависит от типа проверяемого материала и может значительно отличаться от модели к модели.

Единицей измерения этого параметра в данном случае является микрометр, составляющий одну тысячную долю миллиметра, т.е. 1 мкм = 0,001 мм.

Для портативных цифровых моделей максимальная измеряемая толщина составляет не более 3000 мкм, что достаточно, например, для проверки цвета автомобилей.

Что касается портативных механических инструментов для труб и листов, то их диапазон измерения часто составляет от 0 до 10000 мкм (иногда до 20000 мкм).

Ультразвуковой инструмент, с другой стороны, может иметь максимальный диапазон измерения до 300000 мкм, в то время как минимальный диапазон измерения составляет от 0,1 до 1000 мкм.

Время измерения в одиночном режиме обычно составляет от 3 до 5 секунд.

Точность, погрешность и калибровка

Отклонение измерения является одним из наиболее важных параметров, на которые следует обратить внимание при выборе толщиномера — оно зависит от типа прибора.

Для качественных ультразвуковых приборов эта величина составляет не более 1%, для других типов — в зависимости от диапазона измерения — до 3%.

Допуск механических ручных приборов составляет в среднем 0,018-0,022 мм.

Для чего нужен толщиномер

для профессиональной оценки качества ЛКП при покрасочных работах;
для определения стоимости автомобиля при экспертизе;
для выявления повреждений кузова при покупке транспортного средства.

Толщина краски, наносимой на кузов, зависит от марки, модели и места производства автомобиля. Пределы колеблются от 80 до 170 мкм. Точное значение для каждого конкретного автомобиля можно найти в руководстве по эксплуатации автомобиля или на официальном сайте производителя.

Лакокрасочное покрытие автомобиля, попавшего в аварию, неизбежно повреждается. В зависимости от степени повреждения и, соответственно, тяжести аварии, ремонт лакокрасочного покрытия включает в себя одну или несколько процедур:

шлифование – устранение мелких царапин при помощи абразивного материала;
рихтование – восстановление поврежденной формы детали кузова;
шпатлевание – выравнивание крупных и средних вмятин с помощью пластичного материала;
грунтование – выравнивание мелких вмятин, закрепление шпатлевки;
окрашивание – нанесение ЛКП;
лакирование – закрепление краски и придание блеска;
полирование – придание блеска.

Например, толщина покрытия на детали, которая была каким-либо образом отремонтирована, отличается от толщины заводского лакокрасочного покрытия. Данные, полученные с помощью толщиномера, можно использовать для определения не только вероятности повреждения, но и его масштабов.

На основании полученной информации можно также предположить, что в результате аварии автомобиль может иметь значительные внутренние повреждения, что может существенно повлиять на стоимость транспортного средства. Ведь не секрет, что подержанные автомобили иногда восстанавливают до почти идеального состояния и пытаются продать их, не упоминая о том, что автомобиль побывал в аварии.

Виды толщиномеров

При выборе толщиномера краски решающее значение имеет материал кузова автомобиля, поскольку большинство приборов не являются универсальными и предоставляют достоверную информацию только для определенных металлов или пластмасс. Они также различаются по физическому способу измерения толщины и по сложности, причем некоторые профессиональные модели передают данные на компьютер или смартфон и хранят их там.

Магнитный толщиномер

Конструкция магнитного толщиномера проста: магнит находится в пластиковом корпусе. Он опирается на одно из основных свойств постоянного магнита, а именно: магнитная сила уменьшается по мере удаления от металлической поверхности. Максимальное значение притягивающей силы возникает при соприкосновении магнита с металлом — это и есть отправная точка для расчета толщины препятствия.

Принцип определения толщины состоит из нескольких этапов и заключается в следующем:

при соприкосновении магнитного наконечника прибора с металлической основой поверхности кузова между ними возникает сила притяжения;
величина силы соотносится с максимальным значением;
величина отклонения преобразуется в цифровое значение;
на стрелочном или электронном индикаторе выводится показание толщины ЛКП автомобиля.

Преимущества магнитного толщиномера:

измерение толщины электропроводящих и диэлектрических покрытий;
максимальный слой измеряемого покрытия – до 2 мм;
низкая стоимость;
энергонезависимость;
простота в эксплуатации.

Недостатки:

измерение толщины покрытия только на металлических поверхностях;
высокая степень погрешности измерения при изнашивании наконечника магнита или его загрязнении;
возможное увеличение погрешности до 5 – 7% за счет постоянного воздействия напряженности магнитного поля.

Следует также отметить, что магнитные свойства прибора снижаются при нагревании, поэтому его можно использовать только при температуре +20 o C…+23 o C.

Электромагнитный толщиномер

Электромагнитный толщиномер состоит из катушки и ферромагнитного сердечника, который становится магнитом только при подаче на катушку электрического тока. Взаимодействие наконечника прибора с металлической поверхностью создает магнитное поле, плотность которого связана с максимальным значением, установленным при калибровке.

Преимущества:

высокая точность измерения – максимальная погрешность составляет 3%;
максимальный слой измеряемого покрытия – до 2 мм;
простота и удобство в использовании;
оптимальное соотношение цены и качества.

Как нужно пользоваться толщиномером: подробное описание процесса

Рекомендуется начинать проверку кузова с крыши. Рекомендуется начинать проверку кузова с крыши автомобиля. Это связано с тем, что крыша в большинстве случаев наименее подвержена повреждениям. Если измерить толщину ЛКП на крыше, то полученное значение можно взять за точку отсчета. Рекомендуется записывать все измерения, чтобы их можно было сравнить. На каждом участке следует провести не менее трех измерений (в идеале 5-8) и рассчитать среднее арифметическое значение. Затем приступайте к самой процедуре измерения:

Это интересно: Токоизмерительные клещи: критерии выбора и обзор лучших моделей.

Включаем прибор, и переходим к процессу измерений. Большинство приборов включаются и выключаются автоматически.
Для этого ничего не нужно делать, кроме как прикладывать прибор соответствующей частью к кузову автомобиля.
При этом очень важно, чтобы на поверхности, которая соприкасается с кузовом, не было загрязнений. Кузов автомобиля также должен быть чистым, иначе показатели будут некорректными.

Сложность измерения толщиномером заключается в том, что необходимо самостоятельно определить, был ли кузов окрашен или перекрашен. Для этого важно знать следующее:

При заводской покраске толщина ЛКП составляет в пределах от 90 до 160 микрон. В миллиметрах это значение варьируется в пределах от 0,09 до 0,16 мм.
Не только для разных моделей автомобилей это значение отличается, но еще и для одной и той же марки.
Если на кузовной детали автомобиля толщина ЛКП выходит за верхний предел свыше 160 микрон, то высока вероятность того, что этот участок или элемент подвергался рихтовке.
Как правильно найти эталон ЛКП для конкретного автомобиля? Для этого осуществляем замеры на крыше. Делается 9 замеров в разных точках, и если все значения примерно одинаковые, значит, этот слой ЛКП является эталонным.

Таблица толщины лакокрасочного покрытия для различных марок и моделей автомобилей

Например, если слой краски на крыше составляет 0,1 микрон, то на других частях это значение должно незначительно отличаться. В процессе измерения могут быть обнаружены различные признаки и характеристики, которые указывают на следующее

Превышение слоя краски на кузовном элементе свыше 50 микрон — деталь с высокой долей вероятности попросту была подкрашена по причине небольшой царапины. Переживать в этом случае не стоит, но задуматься о том, что еще где-то есть более серьезные дефекты необходимо. Проверять такую машину нужно тщательнее.
Превышение нормы на 300 и более микрон свидетельствует о том, что машина со 100% вероятностью побывала в ДТП. Такое большое расхождение свидетельствует о наличии слоя шпаклевки и грунтовки.
Если же показатели составляют свыше 1000 микрон, то такой автомобиль точно нужно обходить стороной. Причиной того является его причастность к серьезному ДТП, в котором не исключено, что была поведена геометрия кузова.

Важно тщательно, внимательно и без спешки проверить кузов автомобиля с помощью толщиномера. От этого зависит, как долго прослужит кузов подержанного автомобиля и насколько безопасным будет автомобиль. Отсутствие уверенности в том, что вы сможете все сделать правильно, может привести к тому, что вы купите автомобиль после аварии. Если возможно, поручите осмотр автомобиля профессионалу, чтобы впоследствии вы могли научиться делать это самостоятельно. Ниже приведено видео с инструкциями о том, как пользоваться толщиномером, что нужно о нем знать и много другой полезной информации для начинающих автоинспекторов.