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Os instrumentos portáteis agora podem medir a espessura do revestimento por ultrassom, tornando os testes não destrutivos disponíveis para os setores que usam a tecnologia de cura UV/EB. Este artigo descreve o princípio de funcionamento e os benefícios do teste ultrassônico.
Os medidores de espessura de revestimento que utilizam técnicas de medição ultrassônica estão se tornando cada vez mais populares nos setores que trabalham com substratos rígidos, como madeira, plástico e compostos. Esses instrumentos apoiam ou substituem os métodos destrutivos de medição da espessura de revestimentos curados por UV/EB com espessura superior a 15 mícrons (0,5 mil) em diversos setores, incluindo automotivo, aeroespacial, fabricação de produtos de madeira e acabamento industrial.
Os revestimentos têm uma variedade de funções. Alguns são projetados para resistir a arranhões, abrasão, umidade e outros produtos químicos. Alguns restauram, protegem, impermeabilizam e embelezam estruturas. Outros são formulados especificamente para vedar e preencher poros e proporcionar uma textura de superfície esteticamente agradável.
Por que medir a espessura?
Os revestimentos são projetados para desempenhar melhor a função a que se destinam quando aplicados dentro de uma faixa de espessura restrita, conforme especificado pelo fabricante. Isso garante um ótimo desempenho do produto. Exemplos de situações em que a medição da espessura é importante:
Há outros benefícios em medir com precisão a espessura do acabamento - seja para atender aos requisitos da ISO, de qualidade e do cliente para controle de processos ou para controlar custos. Quando as empresas não verificam a qualidade do revestimento do material recebido, elas desperdiçam dinheiro retrabalhando o produto. Ao verificar o equipamento de aplicação, elas garantem que o revestimento está sendo aplicado de acordo com as recomendações do fabricante. Além disso, a aplicação de uma espessura excessiva de película pode causar a possibilidade de cura incompleta e 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.
Qual a melhor forma de testar?
Em metais, é comum testar a espessura dos revestimentos para fins de controle de qualidade e inspeção. Quando o metal base é aço carbono, é usado um método magnético. Os dispositivos de corrente parasita são usados para outros metais, como cobre e alumínio. Entre esses instrumentos portáteis, há muitos modelos para escolher. Alguns têm a sonda embutida para facilitar a medição de grandes superfícies com uma só mão. Outros têm uma pequena sonda localizada na extremidade de um cabo curto para permitir que o operador faça medições em peças pequenas ou em áreas de difícil acesso. Muitos instrumentos têm recursos opcionais para facilitar o trabalho de medição, como a execução de cálculos médios e memória para baixar as medições armazenadas em uma impressora ou computador.
Por mais populares que sejam, no entanto, os instrumentos magnéticos e de correntes parasitas não podem medir a espessura de acabamentos sobre substratos não metálicos. Portanto, os setores têm usado técnicas alternativas para medir a espessura, incluindo:
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, talvez seja necessário descartar vários produtos de um lote como parte do processo de teste destrutivo. O método gravimétrico fornecerá uma média de formação de filme na peça, mas não fornecerá um perfil de espessura de filme em áreas específicas.
Com a chegada dos instrumentos ultrassônicos, muitos finalizadores passaram a usar a inspeção não destrutiva para revestimentos espessos curados por UV/EB.
Avanço ultrassônico
Os profissionais de qualidade já estão familiarizados com vários aspectos dos testes ultrassônicos, em que a energia sonora de alta frequência é usada para realizar exames e fazer medições. Os testes ultrassônicos podem detectar e avaliar falhas em metais, medir dimensões, verificar a caracterização de materiais e muito mais.
A medição da espessura da parede é talvez o mais comum e simples dos testes ultrassônicos. Os medidores ultrassônicos de precisão de espessura de parede permitem a medição rápida da espessura de objetos sem a necessidade de acesso a ambos os lados. Entretanto, para a medição de revestimentos, esses medidores não são ideais. Eles não têm sensibilidade suficiente para medir a espessura de cargas acrílicas, primers de fábrica, vernizes, acabamentos UV, revestimentos em pó e outros materiais usados em produtos não metálicos.
O primeiro instrumento portátil projetado especificamente para a medição da espessura de revestimentos surgiu no mercado há 14 anos e agora está em sua quarta geração. Ele usa um transdutor de elemento único e técnicas numéricas advanced para filtrar e aprimorar os ecos digitalizados. Os atuais medidores de espessura de revestimento ultrassônicos portáteis são simples de operar, acessíveis e confiáveis (Figura 3).
Uma técnica de medição de som
O teste ultrassônico funciona enviando uma vibração ultrassônica para um revestimento usando uma sonda (transdutor) com a ajuda de um acoplamento aplicado à superfície.
A vibração percorre o revestimento até encontrar um material com propriedades mecânicas diferentes - normalmente o substrato ou talvez uma camada de revestimento diferente. A vibração, parcialmente refletida nessa interface, volta para o transdutor. Enquanto isso, uma parte da vibração transmitida continua a se deslocar além dessa interface e sofre outras reflexões em qualquer interface de material que encontrar (Figura 4).
Como pode ocorrer um número potencialmente grande de ecos, o medidor é projetado para selecionar o eco máximo ou "mais alto" a partir do qual se calcula a medição da espessura. Os instrumentos que medem camadas individuais em uma aplicação multicamadas também favorecem os ecos mais altos. O usuário simplesmente insere o número de camadas a serem medidas, digamos três, e o medidor mede os três ecos mais altos. O medidor ignora os ecos mais suaves das imperfeições do revestimento e das camadas do substrato.
Precisão da medição
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 UV/EB. Portanto, os medidores ultrassônicos de espessura de revestimento normalmente não precisam de ajustes nas configurações de calibração de fábrica.
A medição ultrassônica da espessura do revestimento é agora uma rotina de teste aceita e confiável para revestimentos curados por UV/EB. Para verificar a calibração do medidor, estão disponíveis padrões de espessura revestidos de epóxi com certificação rastreável a organizações de padrões nacionais.
Onde o revestimento encontra o substrato
Um fator que influencia a precisão e a repetibilidade da medição ultrassônica é a forma como esses revestimentos interagem com o substrato. Os produtos de madeira, por exemplo, podem ter superfícies lisas e ásperas para testar a espessura do revestimento. A Figura 5 mostra um exemplo de madeira revestida. Essa foto, tirada com resolução mais alta do que a maioria dos testes destrutivos de campo é capaz de fazer, mostra o limite entre o acabamento e a madeira. O revestimento de acabamento pode parecer liso na parte superior, mas a espessura pode ser inconsistente. Os substratos de madeira geralmente são granulados, com diferentes graus de rugosidade da superfície e penetração do primer. Essa porosidade e rugosidade podem promover a adesão, mas aumentam a dificuldade de se obter medições de espessura repetíveis por qualquer meio.
Os medidores ultrassônicos são projetados para calcular a média de pequenas irregularidades para produzir um resultado significativo. Em superfícies ou substratos particularmente ásperos, em que as leituras individuais podem não parecer repetíveis, a comparação de uma série de resultados médios geralmente proporciona uma repetibilidade aceitável.
Um eco final
Um método de teste standard para essa tecnologia está descrito em ASTM D6132-04 "Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2004, ASTM). Em um esforço recente para atualizar esse standard, oito empresas concluíram um estudo round-robin no qual uma variedade de painéis de madeira revestidos foi medida por ultrassom. Os painéis incluíam revestimentos curados por UV em nogueira e bordo. Os resultados, que serão publicados ainda este ano, mostram boa repetibilidade e reprodutibilidade com pequenos desvios standard .
Agora é possível fazer medições de espessura rápidas e não destrutivas em materiais que antes exigiam testes destrutivos, análises de laboratório ou equipamentos não destrutivos caros. 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.
DAVID BEAMISH (1955 - 2019), ex-presidente da DeFelsko Corporation, fabricante de instrumentos portáteis de teste de revestimento com sede em Nova York, vendidos em todo o mundo. Ele era formado em Engenharia Civil e tinha mais de 25 anos de experiência em projeto, fabricação e comercialização desses instrumentos de teste em diversos setores internacionais, incluindo pintura industrial, inspeção de qualidade e manufatura. Ele conduziu seminários de treinamento e foi membro ativo de várias organizações, incluindo NACE, SSPC, ASTM e ISO.
