A DeFelsko fabrica medidores de espessura de revestimento ultrassônicos portáteis e não destrutivos que são ideais para medir de forma não destrutiva a espessura da película seca de acabamentos de madeira e outros revestimentos em madeira e produtos de madeira. Atualmente, muitos setores utilizam essa tecnologia não destrutiva em seus programas de qualidade.
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Dois modelos são ideais para revestimentos de madeira.
Aplicativos mensuráveis:
Aplicativos não mensuráveis:
Observações adicionais:
Alguns acabamentos para madeira são aplicados em várias camadas para atingir o objetivo desejado. Nosso PosiTector 200 B1 é a solução ideal quando os aplicadores só precisam saber a espessura final e total do revestimento.
O PosiTector 200 está pronto para medir a maioria das aplicações de acabamento de madeira assim que sai da caixa. Ele tem uma faixa de medição de 13 a 1.000 mícrons (0,5 a 40 mils) e é ideal para medir lacas, primers, revestimentos curados por UV, acrílicos, revestimentos em pó e outros revestimentos de polímero. Ele não requer ajuste de calibração para a maioria das aplicações, pode ser alternado entre mils/microns e tem uma tela grande e espessa de Lexan resistente a impactos.
Para quem está familiarizado com os medidores magnéticos de espessura de revestimento, o uso de medidores ultrassônicos de espessura de revestimento é fácil e intuitivo. O método de medição é simples e não destrutivo.
Um bom exemplo de como o nosso PosiTector 200 B1 mede a espessura total de uma aplicação multicamada pode ser encontrado no processo de fabricação de instrumentos musicais.
A laca é aplicada a um substrato de violão (normalmente madeira ou grafite) para obter um brilho semelhante ao do vidro e, ao mesmo tempo, mostrar a beleza e o brilho da madeira. O acabamento resistente e durável do verniz protege a madeira da umidade, de produtos químicos e de marcas, além de otimizar a ressonância acústica do instrumento.
O método e os benefícios do teste de espessura ultrassônico para guitarras são discutidos em um artigo separado.
A medição da espessura não se limita à madeira natural. Alguns dos materiais modernos atuais são uma combinação de materiais sintéticos e naturais.
Na marcenaria, o folheado refere-se a fatias finas de madeira que geralmente são coladas e prensadas em painéis centrais (normalmente, madeira, painéis de partículas ou painéis de fibra de média densidade) para produzir painéis planos, como portas, tampos e painéis laterais de armários, pisos de parquet e partes de móveis. Os materiais compostos com uma superfície de lâminas de madeira são cada vez mais usados em estruturas aeroespaciais, subaquáticas e automotivas.
A superfície da madeira ou do produto de madeira geralmente é acabada com um revestimento de polímero, cuja espessura total pode ser facilmente medida com um PosiTector 200 B1.
Os revestimentos com superfícies ásperas desafiam qualquer método de medição, e os testes ultrassônicos não são exceção. O PosiTector 200 está equipado para lidar com essas situações.
Em um nível microscópico, a espessura pode variar (veja a Fig. 1). A melhor maneira de obter medições significativas de espessura é fazer várias medições no mesmo local geral e calcular a média dos resultados.
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Em superfícies ásperas, o site PosiTector 200 normalmente identifica a espessura da parte superior dos picos de revestimento até o substrato. Isso é representado pela distância nº 1 na Fig.2. O acoplamento preenche os espaços vazios entre a sonda e o revestimento para ajudar o pulso ultrassônico a entrar no revestimento.
Uma rugosidade severa pode fazer com que o medidor exiba valores baixos de espessura (distância nº 2). Isso acontece porque os ecos da interface da placa de acoplamento/revestimento são mais fortes do que os da interface do revestimento/substrato. O PosiTector 200 tem um recurso exclusivo de SET RANGE ajustável pelo usuário para ignorar os ecos de rugosidade.
Para obter medições de espessura significativas em superfícies ásperas, o modo de memória do PosiTector 200 (Fig. 3) é usado para calcular uma média de execução.
O painel de fibras de média densidade, ou MDF, é um produto de madeira projetado feito de partículas de madeira misturadas com uma resina sintética. O revestimento em pó é um processo de acabamento seco que utiliza partículas finamente moídas de pigmento e resina, que são carregadas eletrostaticamente e pulverizadas sobre o MDF. As partículas carregadas aderem até serem derretidas e fundidas em um revestimento resistente e uniforme por meio da aplicação de calor e energia.
O MDF é adequado para revestimento em pó devido à sua baixa porosidade e superfície homogênea. Os produtos de MDF incluem móveis de escritório, armários de cozinha e de banheiro, portas, acessórios para lojas e displays, além de móveis prontos para montar para escritórios e residências.
Essas aplicações de camada única normalmente variam em espessura de 3 a 9 mils e são facilmente medidas com um PosiTector 200 B1. Para as superfícies texturizadas mostradas acima, o PosiTector 200 tem um recurso exclusivo SET RANGE ajustável pelo usuário para ignorar os ecos de rugosidade. E o modo de memória do instrumento é usado para exibir a média de uma série de resultados de medição. O LCD grande também exibe o número de leituras realizadas, o desvio standard e as leituras mais altas e mais baixas.
Os revestimentos de polímeros são aplicados a materiais à base de madeira, como MDF (painel de fibras de média densidade), compensado, aglomerado e aglomerado para proporcionar um acabamento estético durável. Setores inteiros foram desenvolvidos em torno do uso de revestimentos de polímeros. Por exemplo, o Granicoat® (Fig. 5), à base de poliéster, é pulverizado em superfícies de madeira, como mesas de bufê portáteis, bancadas de cozinha, penteadeiras de banheiro, bem como tampos de mesa e de bar.
Para essas aplicações de revestimentos espessos, recomendamos o nosso PosiTector 200 C3. Ele tem uma faixa de medição de 50 a 3800 mícrons (2 a 150 mils) e é ideal para revestimentos mais espessos. Seu modo gráfico é útil para determinar a espessura de primers finos e outras camadas difíceis de distinguir.
A Figura 6 mostra o que apareceria no LCD do instrumento quando uma medição é feita no modo gráfico. São exibidos os valores de espessura e uma representação gráfica dos "picos" de eco. É interessante notar que um pico menor também pode ser visto. Embora ele seja muito fraco para ser medido automaticamente, um cursor verde pode ser posicionado sobre ele para medição manual.
O cursor verde na figura 7 nos diz que o pico indicado tem 4,4 mils de espessura.
Há muitos tipos de adesivos para madeira. Os adesivos úmidos não podem ser medidos por ultrassom porque a sonda do PosiTector 200 deve tocar a superfície do material que está sendo medido. Entretanto, o adesivo seco é muito parecido com qualquer outro revestimento de camada única e pode ser medido pelo PosiTector 200 B1.
O PosiTector 200 B3 é capaz de medir AMBOS a espessura total do sistema de revestimento E até 3 espessuras de camadas individuais em um sistema multicamadas. Ele também apresenta uma leitura gráfica para análise detalhada do sistema de revestimento.
No exemplo acima, a camada 1 tem 1,5 mils de espessura. A camada 2 tem 1,5 mils de espessura. A espessura total é de 3,0 mils. O LCD gráfico exibe dois "picos" que representam duas interfaces de material. Um processo de duas etapas ajusta o instrumento para aplicações de várias camadas.
A sonda do PosiTector 200 contém um transdutor ultrassônico que envia uma vibração ultrassônica para o revestimento. Essa vibração percorre o revestimento até encontrar um material com propriedades mecânicas diferentes, normalmente o substrato. A vibração é parcialmente refletida nessa interface e se propaga de volta para o transdutor.
Para obter a melhor precisão, a vibração ultrassônica deve passar desimpedida pelo revestimento. Partículas sólidas grandes, como areia, desviam a vibração e impedem que um eco claro retorne à sonda. Portanto, o PosiTector 200 não é capaz de medir repetidamente essas aplicações.
Um stain para madeira é uma subcategoria de tinta. Ele consiste em um pigmento suspenso em um "veículo" de solvente e agente de ligação (alquídico, óleo de linhaça, acrílico, poliuretano, laca ou resina). Ela é formulada para transmitir ou transportar o pigmento para os poros da superfície em vez de criar uma película sobre a superfície.
O PosiTector 200 foi projetado para medir a espessura das películas acumuladas na superfície da madeira. As manchas, que penetram profundamente nas fibras da madeira para selar e proteger a madeira, não podem ser medidas por ultrassom.
A medição do teste ultrassônico funciona enviando uma vibração ultrassônica para um revestimento usando uma sonda (ou seja, um transdutor) com a ajuda de um acoplamento aplicado à superfície. Um frasco de 4 oz de um gel glicólico comum à base de água é incluído em cada instrumento. Como alternativa, uma gota de água pode servir como acoplante em superfícies lisas e horizontais.
Após a aplicação da gota de couplant na superfície da peça revestida, a sonda é colocada de forma plana sobre a superfície. Pressionar para baixo inicia uma medição (consulte a Fig. 10). Levantar a sonda quando um bipe duplo for ouvido mantém a última medição no LCD. Uma segunda leitura pode ser feita no mesmo ponto, mantendo-se a sonda pressionada sobre a superfície. Quando terminar, limpe a sonda e a superfície com um lenço de papel ou pano macio.
A precisão de qualquer medição ultrassônica corresponde diretamente à velocidade do som do acabamento que está sendo medido. Como os instrumentos ultrassônicos medem o tempo de trânsito de um pulso ultrassônico, eles devem ser calibrados para a "velocidade do som" nesse material específico.
Do ponto de vista prático, os valores de velocidade do som não variam muito entre os materiais de revestimento usados na indústria da madeira. Portanto, os medidores ultrassônicos de espessura de revestimento normalmente não precisam de ajustes nas configurações de calibração de fábrica.
O lado direito da tela do PosiTector 200pode ser usado para exibir uma representação gráfica do pulso ultrassônico à medida que ele passa pelo sistema de revestimento. Essa poderosa ferramenta permite que o usuário compreenda melhor o que o medidor "vê" abaixo da superfície do revestimento.
À medida que a sonda é pressionada e o pulso ultrassônico percorre o sistema de revestimento, o pulso encontra mudanças na densidade nas interfaces entre as camadas de revestimento e entre o revestimento e o substrato.
Um "pico" representa essas interfaces. Quanto maior a alteração na densidade, mais alto é o pico. Quanto mais gradual for a alteração na densidade, maior será a largura do pico. Por exemplo, duas camadas de revestimentos feitas essencialmente do mesmo material e "misturadas" resultariam em um pico baixo e largo. Dois materiais de densidade muito diferente e uma interface bem definida resultariam em um pico alto e estreito.
O PosiTector 200 B3 escolhe o maior dos picos ao tentar determinar a espessura da camada de revestimento. Por exemplo, se o número de camadas for definido como 3, os 3 picos mais altos entre a faixa de ajuste Lo e Hi serão selecionados como as interfaces entre essas camadas. Os picos que o Gage selecionou são indicados por setas triangulares vermelhas (veja a Fig. 12).
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Na Fig. 12, os valores de intervalo à esquerda (Lo - 1,9 mils) e à direita (Hi = 11,0 mils) são exibidos como dois números no canto superior esquerdo e no canto superior direito da tela de exibição de gráficos. Lo (o limite mínimo) está à esquerda. Hi (o limite máximo) está à direita. Os ecos ou picos (valores de espessura) fora desses intervalos são ignorados. Os valores de intervalo são definidos e modificados usando a opção de menu Set Range (Definir intervalo).
Essa exibição de gráficos pode ser manipulada com a opção de menu Set Range (Definir intervalo). Além de poder ajustar os valores Lo e Hi Range, um cursor verde pode ser posicionado em qualquer lugar entre os valores de intervalo definidos para investigar outros picos.
Os medidores magnéticos e de corrente de Foucault convencionais só funcionam em metais. Como esses instrumentos não podem medir a espessura de acabamentos sobre madeira, técnicas alternativas têm sido usadas, inclusive:
Esses testes são demorados, difíceis de executar e estão sujeitos à interpretação do operador e a outros erros de medição. Os aplicadores consideram os métodos destrutivos impraticáveis. Para obter uma amostra estatisticamente representativa, vários produtos de madeira de um lote podem precisar ser descartados como parte do processo de teste destrutivo.
Uma técnica destrutiva típica requer o corte da peça revestida em uma seção transversal e a medição da espessura do filme por meio da visualização microscópica do corte. Outra técnica de seção transversal usa um microscópio em escala para visualizar uma incisão geométrica no revestimento de filme seco. Para isso, uma ferramenta de corte especial faz um pequeno e preciso corte em V através do revestimento e no substrato (veja a Fig. 15). Há medidores disponíveis que vêm completos com pontas de corte e lupas iluminadas em escala. Uma descrição detalhada desse método de teste é fornecida na ASTM D4138, "Standard Practice for Measurement of Dry Film Thickness of Protective Coating Systems by Destructive, Cross-Sectioning Means" (Prática para medição da espessura da película seca de sistemas de revestimento de proteção por meios destrutivos de seção transversal).
Embora os princípios desse método sejam fáceis de entender, há muitas oportunidades para a introdução de erros. É preciso habilidade para preparar a amostra e interpretar os resultados. Além disso, o ajuste da retícula de medição a uma interface irregular ou indistinta pode gerar imprecisão, principalmente entre operadores diferentes. Esse método é usado quando não é possível usar métodos baratos e não destrutivos ou como um meio de confirmar os resultados de testes não destrutivos.
Com a chegada dos instrumentos ultrassônicos, muitos acabadores passaram a usar a inspeção não destrutiva.
Os revestimentos são projetados para desempenhar melhor sua função pretendida quando aplicados dentro de uma faixa de espessura restrita, conforme especificado pelo fabricante. Por exemplo, os vernizes de conversão são mais duros do que outros revestimentos e não devem ser usados com mais de 5 mils de espessura seca para evitar rachaduras ou outras falhas no acabamento. A laca de nitrocelulose geralmente deve ser mantida abaixo de 3 mils. Uma espessura de milímetro consistente é fundamental ao aplicar camadas de base de laca e camadas de craquelê para obter o efeito de acabamento de craquelê desejado.
Em painéis de fibra de média densidade (MDF), a espessura do revestimento em pó normalmente varia de 3 a 9 mils. Normalmente, quanto mais espessa for a cobertura de mils, mais durável será o acabamento. As especificações de fábrica geralmente exigem uma tolerância declarada de ±1 mil. Esse nível de qualidade não pode ser determinado apenas pela observação.
Há outros benefícios em medir com precisão a espessura do acabamento. Quando as empresas não verificam a qualidade do revestimento do material recebido, elas desperdiçam dinheiro retrabalhando o produto. Ao verificar a técnica dos operadores de pulverização, eles garantem que o revestimento está sendo aplicado de acordo com as recomendações do fabricante. Além disso, a aplicação de uma espessura excessiva de filme pode reduzir drasticamente a eficiência geral. Por fim, testes regulares podem reduzir o número de retrabalhos internos e devoluções de clientes devido a defeitos de acabamento.
Há muito tempo, fabricantes e aplicadores acreditam que não existe um meio simples e confiável de medir de forma não destrutiva os revestimentos em madeira e produtos de madeira. A solução comum era colocar cupons de metal ao lado da peça e, em seguida, medir a espessura aplicada ao cupom com um medidor mecânico ou eletrônico, magnético ou de corrente parasita. Essa solução de trabalho intensivo baseia-se na suposição de que um cupom plano colocado na área geral de revestimento recebe o mesmo perfil de tinta que a peça de madeira em questão. Uma solução ultrassônica permite que o usuário meça a espessura total do revestimento da peça real. Dependendo do medidor ultrassônico utilizado e do processo de aplicação do revestimento, uma vantagem adicional é a capacidade de identificar várias camadas distintas.
A medição ultrassônica da espessura do revestimento é agora uma rotina de testes aceita e confiável usada nos setores de madeira. O método de teste standard é descrito na norma ASTM D6132. "Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2022, ASTM). Para verificar a calibração do medidor, estão disponíveis padrões de espessura revestidos de epóxi com certificação rastreável a organizações de padrões nacionais.
Medições de espessura rápidas e não destrutivas agora podem ser feitas em materiais que antes exigiam testes destrutivos ou análises de laboratório. Essa nova tecnologia melhora a consistência e o rendimento na sala de acabamento. As possíveis reduções de custo incluem:
Atualmente, esses instrumentos são simples de operar, acessíveis e confiáveis.
O acoplamento é necessário para propagar o ultrassom no revestimento. A água é um bom acoplante para revestimentos lisos. Use o gel de glicol fornecido para revestimentos mais ásperos. Embora seja improvável que o acoplador danifique o acabamento ou deixe uma mancha na superfície, sugerimos testar a superfície usando o acoplador em uma amostra. Se o teste indicar que houve mancha, uma pequena quantidade de água pode ser usada no lugar do couplant. Consulte a Folha de Dados de Segurança do Material disponível em nosso site e o fornecedor do revestimento se suspeitar que o couplant possa danificar o revestimento. Outros líquidos, como sabão líquido, também podem ser usados.
Os modelos PosiTector 200 Standard podem registrar 250 medições. Os modelos PosiTector 200 Advanced podem armazenar 100.000 medições em até 1.000 lotes para fins estatísticos na tela, para impressão em uma impressora sem fio Bluetooth opcional ou para download em um computador pessoal usando o cabo USB fornecido e uma das soluções PosiSoft.
