Como visto nas edições de: Finishing Today, fev. 2008; Materials Performance Magazine, set. 2004; Quality Digest Magazine, out. 2004
Os medidores de espessura de revestimento que usam técnicas de medição ultrassônica estão se tornando cada vez mais populares. Eles apoiam ou substituem os métodos destrutivos para medir a espessura de revestimentos sobre madeira e produtos de madeira.
Os revestimentos têm uma variedade de funções. Alguns são projetados para restaurar, proteger, impermeabilizar e embelezar estruturas de madeira. Outros são formulados especificamente para vedar e preencher poros e proporcionar uma textura de superfície esteticamente agradável. Os acabamentos penetrantes são absorvidos pela madeira e endurecem para criar uma forte barreira protetora que não descasca.
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.
No painel de fibras de média densidade (MDF), a espessura do revestimento em pó normalmente varia entre 3 e 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.
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.
Como esses instrumentos não conseguem medir a espessura dos acabamentos sobre a madeira, foram usadas técnicas alternativas, 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, vários produtos de madeira de um lote podem precisar ser descartados como parte do processo de teste destrutivo.
Com a chegada dos instrumentos ultrassônicos, muitos acabadores passaram a usar a inspeção não destrutiva.
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 sobre madeira.
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 1).
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, mas 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 2).
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 de várias camadas 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.
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.
Um fator que influencia a precisão e a repetibilidade da medição ultrassônica é a forma como esses revestimentos interagem com o substrato da madeira. A Figura 3 mostra dois exemplos de madeira revestida. Essas fotos, tiradas com resolução mais alta do que a capacidade da maioria dos testes destrutivos de campo, mostram claramente 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.
O teste ultrassônico traz benefícios distintos para o setor de madeira. Os fabricantes de móveis, pisos e instrumentos musicais geralmente aplicam várias camadas de verniz ou materiais de acabamento semelhantes. Alguns processos exigem a capacidade de identificar a espessura de camadas individuais ou séries de camadas. Quando aplicada na espessura errada, a camada de revestimento que embeleza e protege um violão de alta qualidade, por exemplo, pode facilmente prejudicar seu som. O excesso de revestimento pode amortecer a ressonância acústica do violão; a falta dele pode ter o efeito inverso.
Os fabricantes de instrumentos musicais agora usam medidores ultrassônicos para medir com precisão e de forma não destrutiva o verniz de seus valiosos produtos. Como resultado do uso dessa nova tecnologia, eles não apenas reduziram o uso de verniz, mas também podem fazer medições significativas sem interromper excessivamente o processo de produção. Não há necessidade de descartar o produto para medir a espessura do revestimento, e a espessura de toda a superfície pode ser facilmente medida para garantir um revestimento suave e uniforme. O retrabalho é minimizado devido a uma maior capacidade de controle do processo de revestimento.
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 D6132-04. "Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2004, 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.
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.
