Apparat zum Messen der Schichtdicke von Überzügen auf magnetisierbarer Unterlage
Eine Dickenmessung von Oberflaehenschichten kann man mittels versehiedener Methoden durchführen, wobei die Auswahl eines geeigneten Verfahrens durch die Art des Arbeitsplatzes bestimmt wird. Apparate, deren Anzeige auf Feststellung der Differenz zwischen Gesamtdicke und Dicke der Unter labre beruht und welche nach versehiedenen mechanischen und chemischen Prinzipien arbeiten, setzen eine BaschÏdigung des Aber- zuges voraus. Bestrebungen, eine zerstörungs- freie Schichtdieken-Messmethode zu. entwickeln, führen jedoch meist zu GerÏten, deren Anwendbarkeit, je nach dem gewählten Verfahren, mehr oder weniger beschrÏnkt ist.
Eine magnetische Methode zur Messung der Dicke von Schichten auf magnetisierbaren Unterlagen findet von allen Methoden die breiteste Anwendung. Zwar ist die Anwen dungsmögliehkeit dieses Verfahrens beschränkt, aber weil in der Maschinenindustrie ferromagnetisches Material-Stahl-den meist verwendeten Konstruktionswerkstoff bildet, ist diese Messmethode für ungefähr SOO/o aller in Frage kommenden Fälle geeignet. Das Prinzip der magnetischen Messung wurde mittels versehiedener Me¯verfahren verhältnismässig erfolgreich gelost und führte sowohl zu einer hohen Ablesegenauigkeit der Messergebnisse als auch zu einfacher Bedienung, was f r den Einsatz von nichtgeschulten KrÏften am Arbeitsplatz sehr wichtig ist.
Das Problem einer Arretiermg des Mess- wertes nach der Messung wurde jedoch bei den meisten Messgeräten nicht in zufrieden- stellender Weise gelöst, wodurch selbstver- ständlich die Zuverlässigkeit und Genauigkeit herabgesetzt werden. In manchen Fällen wurde im Interesse der hohen Messgenauigkeit auf eine Arretierung des Messwertes überhaupt verzichtet. Arretierung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Anzeigewert auch nach Entfernung des Messgeräts vom Prüfling erhalten bleibt.
Da die Messung der Schichtdicke in den genannten Fällen darauf beruht, dass durch eine einstellbare Zugkraft ein Magnet von der Oberfläche des Prüflings abgerissen wird, wobei die Zugkraft im Augenbliek des Abreissens abgelesen werden mu¯, ist die Messung verständlieherweise schwierig und ungenau. Besondere Schwierig- keiten machen dabei Messungen in Hohlräumen, an Werkstüeken von komplizierter Form, wÏhrend des Galvanisierens und über- haupt in allen Fällen, wo das Gerät an Stellen angesetzt werden mu¯, welche eine schlechte Sichtbarkeit der Skala bedingen. In diesen FÏllen f hren auch wiederholte Messungen nur zu sehr ungenauen Ergebnissen.
Der vorliegende Apparat sucht das Pro- blem der Arretierung ohne Herabsetzung der Me¯genauigkeit auf neuartige Weise zu l¯sen.
In bezug auf Genauigkeit kann dieser Apparat den besten Geräten ohne Arretierung gleichgestellt werden, behält dabei aber alle Vorzüge von Messgeräten mit Arretierung, wodurch die Messergebnisse unter den ungün stigsten Bedingungen zuverlässig und genau ermittelt werden können.
Der erfindungsgemässe Apparat eignet sich zur Dickenmessung aller nichtmagnetisierbarer, metallischer, organischer und an dersartiger Überzüge auf magnetisierbarer Unterlage. Er misst die Kraft, die zum Ab- reissen eines Magneten von der Unterlage nötig ist und ist dadurch gekennzeichnet, da¯ sein Messsystem, welches sich aus dem Ma- gneten, einer Feder und einem Gleitkorper zusammensetzt, der mittels eines Stiftes einen Zeiger betätigt, eine arretierte Anzeige des Abreisspunktes ermöglicht.
Die Figuren stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Fig. la zeigt eine Ansicht, Fig. 1b einen Längssehnitt, Fig. lc und Fig. ld Querschnitte längs der Linien A-A bzw. B-B der Fig. lb. Das GerÏt besteht aus dem Korper 1, dem Träger des eigentlichen Messsystems, welches sich axis dem Magneten 2, der Feder 4 und dem Gleitkörper 6 zusammensetzt. Der Stabmagnet 2 ist auf der einen Seite kugelförmig abgerun- det und auf der andern Seite zur Aufnahme der Zugstange 3 abgesetzt. An der Zugstange 3 ist die Messfeder 4 angebracht, welche mittels der Schraube 5 mit dem zylindrischen Gleitkörper 6 verbunden ist.
Dieses Me¯system bewegt sich axial innerhalb des Kör- pers 1 des Messapparates. Im Gleitkorper 6 befindet sieh in Richtung senkreeht wu seiner LÏngsachse ein Stift 7, welcher in zwei gegen berliegenden Nuten 8 des Korpers 1 gleiten kann. Die Enden des Stiftes 7, welche aus den Nuten 8 im Körper 1 herausragen, laufen in einem zweigängigen Innengewinde der Gewindeb chse 9, welche um den Schaft der Sehraube 10 leicht drehbar ist. Diese Sehraube 10 schlie¯t den Körper 1 nach oben ab. Die Gewindeb chse 9 wird durch eine Unterlagscheibe 11 und eine Mutter 12 gegen Herausfallen gesichert.
Die Arretierung des Anzeigewertes bewirkt ein farbiger, durchsichtiger Zeiger 13, welcher sich in einer Nut 14 im Wörper 1 gleitend bewegen kann und mit dem Stift 7 fest verbunden ist. Uni ein Herausfallen des Zeigers 13 aus der Nut 14 zu verhindern, lÏuft diese. in einer Schwalbenschwanzf hrung.
An der Innenseite der Nut 14 befindet sich eine farbige Skala 15, an welcher die Stellung des Zeigers 13 abgelesen werden kann.
Um den Augenblick des Abreissens besser bestimmen zu können, ist die Zugstange 3 mit zwei zueinander kontrastreiehen Farben gefÏrbt, deren ¯bergangslinie 16 während des Gebrauches des Gerätes im Visierloch 17 im untern Teil des K¯rpers 1 siehtbar ist. Auf den. untel Teil des GerÏtes kann die Hülse 18 aufgesetzt werden, welche den Apparat vor Beschädigung schützt und ein praktisches Tragen des Gerätes ermöglieht.
Der Gebrauch des Apparats ist sehr einfach. Zur Messung wird die H lse 18 ent- fernt, der Apparat an der Schraube 1: gefasst und auf die zu messende Stelle des Prüflings aufgesetzt. Durch Linksdrehung der Gewinde büehse 9 wird das Messsystem 2, 3, 4, 5, 6 so verlagert, dass der Magnet 2 am Pr fling anhaftet. Dabei befindet sieh der Zeiger 13 am untern Grenzwert der Skala (höehster Zahlenwert der Skala). Dann wird die Büchse 9 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei die farbige Grenzlinie 16 im Visierloeh 17 beobachtet wird. Es wird somit eine Lage des Me¯systems erreicht, bei welcher sich die Haftkraft des Magneten 2 und die Zugkraft der Messfeder 4 das Gleichgewicht halten.
Eine geringe Weiterdrelrung verursacht ein Abreissen des Magneten 2 vom Pr fling.
Selbstverständlich wird im Augenblick des Abreissens die Drehbewegung eingestellt.
Damit endet ebenfalls die Bewegung des Zeigers 13, dessen Kante auf der Skala 15 den Abreisspunkt markiert. Dieser ist somit arretiert und kann nach Abnehmen des Gerätes vom Prüfling an beliebigem Ort abge- lesen und mittcls eines Eichdiagrammes ausgewertet werden.
Zur Erleichterung der Ablesung wird die Färbung des durchsichtigen Zeigers 13 so gewählt, dass zusammen mit der Grundfarbe des vom Zeiger 13 bedeekten Teils der Skala lys 5 eine Mischfarbe entsteht. Die Skala 15 ist in ihrer ganzen Länge sichtbar, jedoch weist der vom Zeiger 13 bedeekte Teil eine andere Färbung auf, so dass die Endkante des Zei gers 13 infolge des Überganges von einer Fär- bung zur ändern klar sichtbar ist.
Die Bestimmung des Augenblickes des Abreissens kann nach dem. Geh¯r bestimmt werclen, da das Zurückspringen der Feder 4 einen gut hörbaren Schlag auf den Gleitkorper 6 ausübt. Der R ckschla ist ebenfalls durch eine leichte Erschütterung zu verspüren. Bei grosseren Schichtdicken sind diese Merkmale allerdings schwach. Zur Erleichterung des Erkennens des Abreissens dient daher das Visierloch 17. Beim Abreissen verschwindet die in diesem sichtbare Farbengrenzlinie 16 auf der Zugstange 3. Deshalb braucht wäh- rend der Messung nur die Grenzlinie 16 im Visierloeh 17 beobachtet zu werden.
Apparatus for measuring the layer thickness of coatings on a magnetizable base
A thickness measurement of surface layers can be carried out using various methods, the selection of a suitable method being determined by the type of workstation. Apparatus, the display of which is based on the determination of the difference between the total thickness and the thickness of the sub-labre and which work according to different mechanical and chemical principles, presuppose damage to the evacuation. Efforts to achieve a non-destructive layer die measurement method. develop, but mostly lead to devices whose applicability is more or less limited, depending on the chosen process.
A magnetic method for measuring the thickness of layers on magnetizable substrates is the most widely used of all methods. The possibility of using this method is limited, but because ferromagnetic material - steel - is the most commonly used construction material in the machine industry, this measuring method is suitable for about 50% of all possible cases. The principle of magnetic measurement was solved relatively successfully using various Mē methods and led to both high reading accuracy of the measurement results and ease of use, which is very important for the use of untrained workers in the workplace.
The problem of locking the measured value after the measurement, however, has not been solved in a satisfactory manner in most of the measuring devices, which of course reduces the reliability and accuracy. In some cases, in the interests of high measurement accuracy, locking of the measured value was dispensed with at all. In this context, locking means that the display value is retained even after the measuring device has been removed from the test item.
Since the measurement of the layer thickness in the cases mentioned is based on the fact that an adjustable tensile force is used to tear a magnet from the surface of the test object, whereby the tensile force must be read in the eye of the tear, the measurement is understandably difficult and inaccurate. Measurements in cavities, on workpieces of complicated shape, during electroplating and in all cases where the device has to be placed in places that cause poor visibility of the scale cause particular difficulties. In these cases, even repeated measurements only lead to very inaccurate results.
The present apparatus seeks to solve the problem of locking in a novel way without reducing the accuracy of the measurement.
In terms of accuracy, this device can be equated with the best devices without locking, but retains all the advantages of measuring devices with locking, whereby the measurement results can be determined reliably and accurately under the most unfavorable conditions.
The apparatus according to the invention is suitable for measuring the thickness of all non-magnetizable, metallic, organic and other coatings on a magnetizable base. It measures the force required to tear a magnet off the base and is characterized by the fact that its measuring system, which consists of the magnet, a spring and a sliding body that actuates a pointer by means of a pen, allows a locked display of the tear-off point.
The figures represent an embodiment of the invention. Fig. La shows a view, Fig. 1b a longitudinal section, Fig. 1c and Fig. 1d cross sections along the lines A-A and B-B of Fig. 1b. The device consists of the body 1, the carrier of the actual measuring system, which is composed of the magnet 2, the spring 4 and the sliding body 6. The bar magnet 2 is spherically rounded on one side and offset on the other side to accommodate the pull rod 3. The measuring spring 4, which is connected to the cylindrical sliding body 6 by means of the screw 5, is attached to the pull rod 3.
This mēsystem moves axially within the body 1 of the measuring apparatus. In the sliding body 6 is a pin 7, which can slide in two opposing grooves 8 of the body 1, in the direction perpendicular to its longitudinal axis. The ends of the pin 7, which protrude from the grooves 8 in the body 1, run in a two-start internal thread of the thread 9, which is easily rotatable about the shaft of the vision hood 10. This visual hood 10 closes off the body 1 at the top. The threaded axis 9 is secured against falling out by a washer 11 and a nut 12.
The display value is locked in place by a colored, transparent pointer 13, which can slide in a groove 14 in the body 1 and is firmly connected to the pin 7. Uni to prevent the pointer 13 from falling out of the groove 14, it runs. in a dovetail guide.
On the inside of the groove 14 there is a colored scale 15 on which the position of the pointer 13 can be read.
In order to better determine the moment of tearing off, the pull rod 3 is colored with two contrasting colors, the transition line 16 of which can be seen in the sight hole 17 in the lower part of the body 1 when the device is in use. On the. The sleeve 18 can be placed underneath the device, which protects the device from damage and enables the device to be carried conveniently.
The device is very easy to use. For the measurement, the sleeve 18 is removed, the apparatus is grasped at the screw 1: and placed on the point of the test item to be measured. By turning the threaded sleeve 9 counter-clockwise, the measuring system 2, 3, 4, 5, 6 is displaced so that the magnet 2 adheres to the test object. The pointer 13 is at the lower limit of the scale (highest numerical value on the scale). Then the sleeve 9 is rotated clockwise, the colored border line 16 in the sight hole 17 being observed. A position of the mesystem is thus reached in which the adhesive force of the magnet 2 and the tensile force of the measuring spring 4 are in balance.
A slight further rotation causes the magnet 2 to tear off the test item.
Of course, the turning movement is stopped at the moment of tearing off.
This also ends the movement of the pointer 13, the edge of which marks the tear-off point on the scale 15. This is thus locked and, after removing the device from the test item, can be read at any location and evaluated using a calibration diagram.
To make reading easier, the color of the transparent pointer 13 is selected so that a mixed color is created together with the basic color of the part of the scale lys 5 covered by the pointer 13. The entire length of the scale 15 is visible, but the part covered by the pointer 13 has a different color so that the end edge of the pointer 13 is clearly visible as a result of the transition from one color to the other.
The determination of the moment of tearing off can after. Hearing determined work, since the spring 4 springing back exerts a clearly audible blow on the sliding body 6. The recoil can also be felt by a slight shock. However, these features are weak in the case of thicker layers. The sight hole 17 is therefore used to make it easier to recognize the tearing off. When torn off, the color boundary line 16 visible in this disappears on the pull rod 3. Therefore, only the boundary line 16 in the sight hole 17 needs to be observed during the measurement.