CN101451817A - 一种金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法 - Google Patents

Abstract

一种金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，涉及一种非金属覆盖层厚度检测方法。针对现在人们使用涡流测厚仪对金属基体上的非金属覆盖层的厚度进行检测存在测量不准确的的问题，本发明提供一种金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法：使用涡流测厚仪对金属基体上的非金属覆盖层进行厚度检测；在正式检测之前进行金属基体试块和非金属基体试块的制作，对已知厚度的非金属基体试块检测后，可以确定涡流测厚仪的检测误差值；对产品的测点选定后，根据测点对产品进行检测后，将检测结果对照误差值进行修正即可。本发明具有设备成本低、携带方便、检测过程简单直观、检测速度快、可现场即时获取检测结果、测定结果准确的特点，利于推广应用。

Description

一种金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法

技术领域

本发明涉及一种非金属覆盖层厚度检测方法，特别是涉及一种以涡流测厚技术来实现金属基体上非金属覆盖层厚度的检测方法，属于无损检测技术研究领域。

背景技术

产品外层非金属覆盖层或防热层厚度技术指标是产品质量控制要点之一，其检测试验方法更是为无损检测技术领域的应用与研究提出了一个全新的课题，目前常规的无损检测技术和机械方式检测技术等手段均无法有效实现产品非金属材料覆盖层的厚度检测，其检测结果也极不可靠。

涡流测厚原理是利用一个能产生稳定、较高频率的探头在一个导电金属基体上激发产生出一个稳定的旋涡状涡流，当金属基体上有一个覆盖层或防热层时，在提离效应的作用下，造成涡流密度的改变，其变化的值对应的即为涡流传感器(探头)的提离高度，也即为覆盖层的厚度。

目前使用的涡流测厚仪对金属基体上的非金属覆盖层的厚度进行检测中，所使用的金属基体试块和非金属基体试块的材质、厚度等指标与实际被测产品之间不匹配，因此该类试块并不能进行产品检测前的校准，且由于实际检测时具有检测误差，而该误差值不能被有效剔除，因此，测量结果是不准确的。

发明内容

针对现在人们使用涡流测厚仪对金属基体上的非金属覆盖层的厚度进行检测存在测量不准确的的问题，本发明提供一种测量方法，可以较好地解决上述问题。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：

使用涡流测厚仪对金属基体上的非金属覆盖层进行厚度检测；

在正式检测之前进行金属基体试块和非金属基体试块的制作，对已知厚度的非金属基体试块检测后，可以确定涡流测厚仪的检测误差值；

对产品的测点选定后，根据测点对产品进行检测后，将检测结果对照误差值进行修正即可。

其中，

a.试块的制作过程如下：

需制作金属基体试块一个和非金属测厚标准试块若干；金属基体试块和非金属测厚标准试块均要求其材质、加工工艺过程、材质处理状态、材料表面粗糙度与实际产品的状态相一致；所有试块(含金属基体试块和非金属测厚标准试块)必须具有与被测产品相同的电导率、磁导率；其中金属基体试块是进行检测前对涡流测厚仪进行零位调节和校准的，非金属测厚试块是进行厚度检测数据校准的。

b.对产品上的测点进行选定过程如下：根据产品外形尺寸均匀分布原则，首先按照产品检测技术指标或检测技术条件的要求进行测点粗选；再根据产品终加工图纸和产品实物进行测点细选，避开铆钉、形状突变位置、曲率变化位置及空腔位置，按照零件测点分布和产品外形特点，制作出测点模板。

c.检测误差值的确定过程如下：

(1)对于平面外形产品的误差修正方法：检测时，按照选定的测点，用非金属测厚标准试块在产品金属芯体上进行逐一测点检测，将检测值与非金属试块标准值进行比较计算，从而得到误差值；

(2)对于小曲率、渐变曲率、大直径外形产品的误差修正方法：先用有机玻璃(或其它具有一定硬度、韧性、可弯曲、无压缩弹性的非导电材料)薄板制作一个标准厚度值试块，该有机玻璃薄板可以随产品金属芯体外形紧密贴附，且薄板厚度为1mm左右(即材质的影响可以近似忽略不计)，再依次贴附在金属芯体表面，按照测点分布，逐点检测，将检测值与标准值进行比较计算，得到的误差值，即可知道曲率和外形尺寸的渐变对检测结果的影响值；

(3)对于大曲率、小直径外形零件的误差修正方法：大曲率产品曲率与探头之间存在的计算关系如下式，其中R为产品半径、r为探头半径：

$h=R-\sqrt{R^2-r^2}$

误差值＝h+(0.1mm～0.2mm)。

本发明具有设备成本低、携带方便、检测过程简单直观、检测速度快、可现场即时获取检测结果、测定结果准确的特点，利于推广应用。

附图说明

图1是探头与曲率的关系示意图；

图2a、图2b、图2c、图2d、图2e、图2f、图2g、图2h是非金属测厚标准试块的主视图和俯视图；

图3是金属基体标准试块的主视图和俯视图；

图4是某产品测点示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。

本专利中的非金属覆盖层可以是玻璃钢材料、编织体材料、纸、陶瓷、塑料等非导电材料。

本实施方式提供一种金属基体上玻璃钢覆盖层无损测厚方法，包括探头选配、试块制作、测点选择、仪器设备校准、实际检测、误差修正等过程。

步骤一：探头的选择配：

探头选择需考虑以下几个方面：

探头的检测频率。一般探头的检测频率是每个探头固定频率，应具有高频激励线圈和检测线圈。

探头的检测范围。根据检测覆盖层的厚度值，选配探头，检测值应在探头检测范围内。

探头在检测范围内的准确值区域。准确值区域在整个检测范围的三分之一～三分之二范围内。

检测产品金属基体是铁磁性金属基体、还是非铁磁性金属基体，如是非铁磁性金属基体，则材料是低导电率材料还是中高导电率材料。

比如，当检测某一产品的厚度值为3mm时，基体金属为低导电率非铁磁性材料，则选用厚度值检测范围为0mm～7mm的探头即可。

步骤二：制作检测用标准试块

在检测前对产品各类技术资料进行分析整理，选取与该产品金属基体及覆盖层状态完全一致的材料(含材料一致、加工工艺过程一致、材质处理状态、材料表面粗糙度一致等)，制作一套测厚标准试块，金属基体试块与非金属测厚标准试块必须具有与被测产品相同的电导率、磁导率；标准试块制作如图2a-图2h、图3所示，标准试块制作后要求表面粗糙度较低，表面经磨削加工后光滑平整，平行度、平面度要求较高，且在制作过程中严格禁止油污、水渍、汽油等污染试块，保证材料的洁净。

其中金属基体试块是进行检测前对涡流测厚仪进行零位调节和校准的，非金属测厚试块是进行厚度检测数据校准的，因此试块在有效值的范围内制作的越多，检测精度就越高。

试块制作完后，对试块厚度、试块平行度进行精密测量，验证试块的合格与否。

步骤三：测点的确定

必须选取与产品状态一致的金属芯体，利用金属芯体进行厚度测点的工艺摸索，根据外形尺寸均匀分布原则，首先对芯体进行测点粗选，再根据产品终加工图纸进行测点细选，从而确定检测测点的分布，再分别用三个制作好的已知覆盖层厚度试块在芯体上一一进行有规律相应测点的测厚，三个试块的厚度作为检测的标准厚度值，由于产品焊接焊缝处、产品边缘区域、圆弧过渡区域、组合零件铆接及过渡区域的电导率、磁导率及产品表面状态等多种因素的影响，造成涡流边缘效应及提离效应的负面影响，选点检测时需要尽可能避免，测点确定后，可以根据检测需要，按照零件测点分布和产品外形特点，制作出测点模板，便于检测所需。

如某产品的测点选定：

在圆周方向上可设计检测8组，分别为：I、I～II、II、II～III、III、III～IV、IV、IV～I，每组共设计检测18个点，整个壳体共计144个点，表面取点以100mm为一个间距，从大端开始检测，如图4所示。

步骤四：仪器的校准

采用制作好的基体金属标准试块校准仪器的零位，在用非金属试块标准仪器检测精度，每次检测前均需反复进行仪器校准，一般仪器校准次数应不少于2～3次。

一般检测每一个数据点时，至少需要三个或以上具有已知厚度的试块来校准仪器，其中最薄的试块代表的是最小测厚值，最厚的试块代表的是最大测厚值，中间值试块代表的是中间厚度值，一般要求中间厚度值应与实际要检测的厚度相接近或相同。

步骤五：检测

按照选定的测点进行产品的逐点检测，记录检测试验数据。

步骤六：误差修正

对于小探头与小曲率、大直径产品贴和情况良好，为了对此类产品检测试验结果进行修正，选取有机玻璃材料(非导电材料)制作一个标准误差修正试板，该试板的标准厚度为0.95mm，并在选取的金属芯体上，分别按测点位置，逐一进行检测，将检测结果与标准试板的厚度值进行比较计算，得到误差修正结果如下：

表1 某产品的误差修正系数

 

	I	II	III	IV	平均值
						1大端	0.10	0.10	0.12	0.11	0.11
2	0.12	0.11	0.11	0.11	0.11
						3	0.13	0.12	0.12	0.12	0.12

 

4	0.13	0.12	0.12	0.12	0.12
						5	0.12	0.12	0.13	0.11	0.12
6	0.13	0.13	0.14	0.14	0.14
						7	0.13	0.14	0.14	0.14	0.14
8	0.13	0.13	0.14	0.15	0.14
						9	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15
10	0.15	0.15	0.16	0.15	0.15
						11	0.16	0.15	0.16	0.15	0.16
12	0.18	0.16	0.16	0.17	0.17
						13	0.18	0.19	0.19	0.20	0.19
14	0.19	0.21	0.18	0.20	0.20
						15	0.20	0.19	0.21	0.21	0.20
16	0.21	0.22	0.22	0.20	0.21
						17	0.21	0.22	0.23	0.24	0.24
18小端	0.22	0.22	0.23	0.24	0.24

对于平面外形产品和小曲率、渐变曲率、大直径外形产品进行检测时，应在修正数据(误差值)的基础上将数值再增加0.1mm～0.2mm，主要是指零件表面粗糙度、探头放置等负面因素造成的影响。

而对于大曲率的误差修正方法，则按照公式 $h=R-\sqrt{R^2-r^2}$

进行计算，其中R为产品半径、r为探头半径

修正系数(误差值)＝h+(0.1mm～0.2mm)。

其中0.1mm～0.2mm枛主要是指零件表面粗糙度、探头放置等因素造成的影响。

通过公式还可分析出如下两种情况：

当R值一定时，r增大，h值变大；

当r值一定时，R增大，h值变小。

检测数据实际值如下式：实际值＝检测值—修正系数(误差值)。

本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改动，只要是没有超出本专利的精神实质，都视为对本技术方案的等同替换，因此都在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1. 【权利要求1】一种金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：使用涡流测厚仪对金属基体上的非金属覆盖层进行厚度检测；

   在正式检测之前进行金属基体试块和非金属基体试块的制作，对已知厚度的非金属基体试块检测后，可以确定涡流测厚仪的检测误差值；

   对产品的测点选定后，根据测点对产品进行检测后，将检测结果对照误差值进行修正即可。
2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：

   试块的制作过程如下：

   制作金属基体试块一个和非金属测厚标准试块若干；金属基体试块和非金属测厚标准试块均要求其材质、加工工艺过程、材质处理状态、材料表面粗糙度与实际产品的状态相一致；所有试块必须具有与被测产品相同的电导率、磁导率。
3. 【权利要求3】根据权利要求1所述的金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：

   对产品的测点选定过程如下：根据产品外形尺寸均匀分布原则，首先按照产品检测技术指标或检测技术条件的要求进行测点粗选；再根据产品终加工图纸和产品实物进行测点细选，避开铆钉、形状突变位置、曲率变化位置及空腔位置，按照零件测点分布和产品外形特点，制作出测点模板。
4. 【权利要求4】根据权利要求1、2或3所述的金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：

   检测误差值的确定过程如下：

   对于平面外形产品的误差修正方法：检测时，按照选定的测点，用非金属测厚标准试块在产品金属芯体上进行逐一测点检测，将检测值与非金属试块标准值进行比较计算，从而得到误差值。
5. 【权利要求5】根据权利要求1、2或3所述的金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：

   检测误差值的确定过程如下：

   对于小曲率、渐变曲率、大直径外形产品的误差修正方法：先用有机玻璃薄板制作一个标准厚度值试块，该有机玻璃薄板可以随产品金属芯体外形紧密贴附，且薄板厚度为1mm左右，再依次贴附在金属芯体表面，按照测点分布，逐点检测，将检测值与标准值进行比较计算，得到的误差值，即可知道曲率和外形尺寸的渐变对检测结果的影响值。
6. 【权利要求6】根据权利要求1、2或3所述的金属基体上非金属覆盖层厚度检测方法，其特征在于：

   检测误差值的确定过程如下：

   对于大曲率、小直径外形零件的误差修正方法：大曲率产品曲率与探头之间存在的计算关系如下式，其中R为产品半径、r为探头半径：

   $h=R-\sqrt{R^2-r^2}$

   误差值＝h+(0.1mm～0.2mm)。

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