Door elektrisch gereedschap gereinigde oppervlakken: nieuwe inzichten in het meten van oppervlakteprofielen

In dit artikel worden methoden geëvalueerd die worden gebruikt om oppervlakteprofielen te meten die zijn gemaakt met elektrisch gereedschap, namelijk luchtnaaldbikhamers, borstelharenreinigers en rotortrimmerbikhamers. Bijzondere aandacht zal worden besteed aan het gebruik van replicatape en de mogelijkheid om profielen van verschillende oppervlakken te karakteriseren met behulp van een digitale replica-tape-lezer met 3D-beeldvorming. Meer specifiek zal dit document bepalen of de meetmethoden beschreven in ASTM D4417 geschikt zijn voor het meten van profielen geproduceerd door elektrisch gereedschap.

Invoering

NAVSEA definieert handgereedschap als draagbare automatische apparaten die worden gebruikt voor de voorbereiding van het oppervlak en die kunnen worden onderverdeeld in drie basiscategorieën:

• Slagreinigingsgereedschap (inclusief luchtnaaldbikhamer)
• Roterende reinigingsgereedschappen (inclusief borstelreinigers)
• Roterende slagreinigingsgereedschappen (inclusief roterende scalers)

‍Hoewel er veel normen zijn met betrekking tot het meten van oppervlakteprofielen geproduceerd door stralen van stalen oppervlakken, is er weinig onderzoek of begeleiding voor het meten van profielen gemaakt door elektrisch gereedschap.

Dit artikel behandelt drie veelgebruikte meetmethoden voor het bepalen van oppervlakteprofielparameters en evalueert hun doeltreffendheid op met elektrisch gereedschap geprepareerde oppervlakken: replicatape, dieptemicrometers en naaldruwheidsinstrumenten. Voor dit onderzoek zijn profielen onderzocht die zijn gemaakt door luchtnaaldbikhamers, borstelharenreinigers en rotorshalers op stalen testpanelen.

Er zal aandacht worden besteed aan de effectiviteit van elke meetmethode om te meten op alle drie de geproduceerde profielen van elektrisch gereedschap en of een van de elektrische gereedschappen profielkenmerken produceert die uitdagingen opleveren. Door evaluatie van de gegevens, het plotten van de volgende resultaten en het gebruik van 3D-oppervlaktebeeldvorming, zal een definitieve aanbeveling worden gedaan over welke meetmethode het meest geschikt is.

Achtergrond

Oppervlaktevoorbehandeling heeft een directe invloed op de prestaties van beschermende coatingsystemen. Ervoor zorgen dat een oppervlak vrij is van roest en walshuid, evenals oppervlakteverontreinigingen zoals vuil, olie en vet, is van cruciaal belang. Even belangrijk is het oppervlakteprofiel, waarvan de kenmerken bijdragen aan de levensduur van de coating en de hechtsterkte. Evaluatie van het oppervlakteprofiel wordt dan een kritische oefening.

Elektrisch gereedschap wordt vaak gebruikt om stalen oppervlakken te reinigen voordat beschermende coatings worden aangebracht. Hoewel het profiel van gestraalde oppervlakken routinematig wordt gemeten met replicatape, diepteschroefmaten of draagbare naaldruwheidsinstrumenten, zijn coatingsprofessionals vaak niet zeker welke methode het meest geschikt is voor profielen die zijn gemaakt met elektrisch gereedschap, waaronder luchtnaaldbikhamers, borstelharen en rotorpijn scalers.

Schurende impact produceert complexe, willekeurige patronen over het oppervlak. Oppervlakteprofielen geproduceerd door elektrisch gereedschap vertonen echter repetitieve patronen die een uitdaging vormen voor de juiste meting van piek-tot-dalhoogte en piekdichtheid.

In een artikel geschreven in februari 2015, illustreerde D. Beamish2 hoe replicatape kan worden gebruikt om kritische oppervlakteprofielparameters voor gestraalde stalen oppervlakken te bepalen en deze parameters te relateren aan de hechtsterkte. In het bijzonder werd in het artikel besproken hoe significant meer informatie beschikbaar was door middel van replicatape-metingen ten opzichte van andere meetmethoden, waardoor de piekdichtheid (Pd) en de ontwikkelde grensvlakverhoudingen (Sdr) konden worden bepaald, die direct correleerden met de hechtkracht. Verder werd aangetoond dat oppervlakteparameters gemeten met behulp van replicatape nauw gecorreleerd waren met gevestigde meettechnieken voor gestraalde profielen, zoals confocale microscopie en stylusprofilometrie. Dit artikel gaat verder met deze analyse en bepaalt de geschiktheid van replicatape om niet alleen de oppervlakteparameters van gestraalde profielen te meten, maar ook om het oppervlakteprofiel te meten over een verscheidenheid aan met elektrisch gereedschap geprepareerde oppervlakken.

Gerelateerde normen

Binnen de verf- en coatingindustrie is er veel onderzoek gedaan naar de evaluatie van gestraalde profielen op stalen ondergronden. ISO 8503-53 beschrijft de voorbereiding van stalen ondergronden voor het aanbrengen van verf en aanverwante producten en de oppervlakteruwheidseigenschappen van gestraalde stalen ondergronden:

1 Toepassingsgebied

Dit document beschrijft een praktijkmethode voor het meten van het oppervlakteprofiel dat wordt geproduceerd door middel van een van de procedures voor stralen met straalmiddel zoals beschreven in ISO 8504-2. De methode maakt gebruik van replicatape en een geschikte meter om ter plaatse de ruwheid van een oppervlak te meten voordat verf of een andere beschermende coating wordt aangebracht.

De methode is toepasbaar binnen het bereik van profielhoogtes die worden genoemd voor een gegeven kwaliteit (of dikte) van replicatape. De momenteel beschikbare commerciële kwaliteiten maken het mogelijk om gemiddelde piek-dal-profielen van 20 μm tot 115 μm te meten. De methode is geldig voor oppervlakken die zijn gereinigd met schuurmiddelen.

ASTM D71274 beschrijft de meting van de oppervlakteruwheid van met schuurmiddel gestraalde metalen oppervlakken met behulp van een draagbaar stylusinstrument:

1. Toepassingsgebied

1.1 Deze testmethode beschrijft een werkplaats- of praktijkprocedure voor het bepalen van ruwheidseigenschappen van oppervlakken die zijn voorbereid om te schilderen door middel van gritstralen. De procedure maakt gebruik van een draagbaar, al dan niet slipvrij naaldprofielopsporingsinstrument. De gemeten kenmerken zijn: Rt en Rpc. Bijkomende maten van profielhoogte (Rmax en / of Rz) kunnen ook worden verkregen zoals overeengekomen door koper en verkoper.

NACE-norm SP02875 beschrijft en karakteriseert één procedure voor het meten van het oppervlakteprofiel van grof gestraald staal. De meettechniek maakt gebruik van een tape die het oppervlakteprofiel repliceert. Andere veelgebruikte methoden voor het meten van het oppervlakteprofiel worden niet besproken:

1.1 Deze norm beschrijft een procedure voor het ter plaatse meten van het oppervlakteprofiel van met straalmiddel gestraalde stalen oppervlakken met een oppervlakteprofiel, zoals gedefinieerd in Sectie 2, tussen 38 en 114 μm (1,5 en 4,5 mils)

ASTM D4417 beschrijft drie methoden voor het evalueren van het oppervlakteprofiel van gestraalde stalen oppervlakken in onderstaande tabel 1:

1. Toepassingsgebied

1.1 Deze testmethoden omvatten de beschrijving van technieken voor het meten van het profiel van met straalmiddel gereinigde oppervlakken in het laboratorium, op het veld of in de fabricagewerkplaats.

Tabel 1: Meetmethoden voor oppervlakteprofielen van ASTM

SSPC PA 176 biedt aanvullende richtlijnen voor het bepalen van overeenstemming met de vereisten voor oppervlakteprofielen. Terwijl ASTM-normen beschrijven hoe metingen moeten worden uitgevoerd, concentreert SSPC PA 17 zich op waar deze metingen moeten worden uitgevoerd en hoe vaak.

In deze industrienormen ontbreken grotendeels procedures en beschrijvingen voor de evaluatie van met elektrisch gereedschap gereinigde oppervlakken. Naarmate het gebruik van elektrisch gereedschap steeds vaker voorkomt, wordt het steeds belangrijker om de beste en meest nauwkeurige manier te bepalen om deze oppervlakken te evalueren.

Binnen deze normen wordt slechts één keer vermeld hoe geprepareerde oppervlakken van elektrisch gereedschap moeten worden beoordeeld. In paragraaf 1.2 van ASTM D4417-14 staat: "Methode B kan ook geschikt zijn voor het meten van profielen die worden geproduceerd met behulp van elektrisch gereedschap."

Bij gebrek aan normen en / of richtlijnen is er weinig informatie over of ASTM D4417 Methode B de beste methode is voor alle oppervlakken van elektrisch gereedschap of dat er andere, meer dynamische oplossingen zijn voor het meten van oppervlakken. Met elektrisch gereedschap geprepareerde oppervlakken vertonen kenmerken die niet aanwezig zijn in gestraalde oppervlakken, namelijk directionele voorspanning en piekdichtheidsvariaties tussen gereedschappen. De impact van deze kenmerken op specifieke meetmethoden is niet goed bekend.

Meetapparatuur

Replica tape

Replica tape wordt al sinds de jaren 60 gebruikt om het oppervlakteprofiel van gestraald staal te meten. Replica-tape wordt veel gebruikt in de coatingindustrie en bestaat uit een laag verpulverbaar plastic schuim dat is bevestigd aan een niet-samendrukbaar polyester substraat met een zeer uniforme dikte van 2 mil ± 0,2 mil (50,8 micron ± 5 micron). De schuimdikte is afhankelijk van de tapekwaliteit. Replica-tape is verkrijgbaar in twee soorten, normaal en optisch, en in twee soorten, Coarse en X-Coarse. Voor de meeste toepassingen is een gewone replica-tape voldoende. Replica-tape van optische kwaliteit wordt gebruikt bij het produceren van 3D-beelden van het tape-oppervlak. De twee tapekwaliteiten zijn Coarse, dat profielen meet van 0,8 - 2,5 mil (20 tot 64 µm), en X-Coarse, dat profielen meet van 1,5 - 4,5 mil (38 tot 115 µm).

Wanneer het schuim tegen een opgeruwd stalen oppervlak wordt gedrukt, vormt het een afdruk, of omgekeerde replica, van het oppervlak. Het schuim kan instorten tot ongeveer 25% van zijn pre-collapse dikte. Daarom wordt het volledig gecomprimeerde schuim zijwaarts verplaatst wanneer de hoogste pieken op het oorspronkelijke oppervlak omhoog gaan naar de polyester rug. Evenzo creëren de diepste valleien op het origineel de hoogste toppen in de replica.

Door de gecomprimeerde tape tussen de aambeelden van een veermicrometer te plaatsen en de bijdrage van het onsamendrukbare polyester substraat (2 mils / 50 µm) af te trekken, wordt een maat gegeven voor het gemiddelde maximale oppervlakteruwheidsprofiel van piek tot dal (figuur 1).

Figuur 1: meetprincipe van replica-tape

Deze methode voor oppervlaktemeting is robuust, relatief eenvoudig, goedkoop en stelt de gebruiker in staat een fysieke replica van het te evalueren oppervlak te behouden. Het is een van de meest gebruikelijke manieren om de piek-tot-dal-hoogte van gestraalde oppervlakken in de coatingindustrie te bepalen.

Replica-tape biedt extra voordelen ten opzichte van andere meetmethoden doordat het het oppervlakteprofiel meet over een tweedimensionaal gebied, in plaats van een meting in een enkel punt of een rechte lijn. De spitse sondepunt op een diepteschroefmaat meet een enkel punt met een straal van ongeveer 0,05 mm (50 micron), voor een bemonsteringsgebied van 0,007 mm2. De typische monsterlijn van een naaldruwheidsinstrument is 12,5 mm lang en 4 micron breed, voor een totaal meetgebied van 0,05 mm2. Het meetgebied van replicatape is 31 mm2. Dit vertegenwoordigt een meetgebied dat ruwweg 258 keer groter is dan het meetgebied van een naaldruwheidsinstrument en ongeveer 4400 keer groter dan de diepteschroefmaat. Verder kan digitale beeldvorming van gepolijste replicatape 3D-beelden van oppervlakteprofielen produceren, waardoor een gebruiker het oppervlak visueel kan observeren voordat de coating wordt aangebracht.

Ruwheidsinstrumenten voor de naald

Een draagbaar instrument voor de ruwheid van de naald maakt gebruik van een naald die met constante snelheid over een oppervlak wordt getrokken en de op- en neergaande bewegingen registreert om de Rt te bepalen, of de verticale afstand tussen de hoogste piek en de laagste vallei binnen een bepaalde evaluatielengte. Het instrument meet en registreert de verticale afstand die de stylus aflegt terwijl deze over het oppervlak gaat, zoals te zien in afbeelding 2.

Typisch wordt een vooraf bepaalde evaluatielengte verdeeld in 7 bemonsteringslengten en meet het instrument de piek-dalhoogte binnen elke bemonsteringslengte, Ry, van elke sectie, waarbij de eerste en laatste secties buiten beschouwing worden gelaten. Het gemiddelde van de resterende Ry's wordt gebruikt om Rz te berekenen. Voor deze studie is Rz equivalent aan RzDIN, gelijk aan het gemiddelde van de afstanden tussen de hoogste piek en laagste dal in elke bemonsteringslengte, volgens ASME Y14.36M7.

Figuur 2: Meetprincipe van het meetinstrument voor naaldruwheid

Diepteschroefmaten voor oppervlakteprofielen

Een diepteschroefmaat maakt gebruik van een platte basis die rust op de toppen van het oppervlakteprofiel en een veerbelaste sondetip die in de basis is gemonteerd en die in de dalen van het profiel valt. De platte basis rust op de hoogste toppen en elke meting is daarom de afstand tussen de hoogste lokale toppen en de specifieke vallei waarin de tip is geprojecteerd, zoals geïllustreerd in figuur 3. Diepteschroefmaten hebben het voordeel dat ze profielhoogtes kunnen meten die overtreffen het bereik van vele andere instrumenten.

Samenvatting van de test

Testmedia

Twaalf stalen platen werden geprepareerd met behulp van drie verschillende elektrische gereedschappen: een luchtnaaldbikhamer, borstelreiniger en rotorsnijder, geïllustreerd in Fig. 4. Deze panelen waren gelabeld van 1 tot en met 4 binnen elke groep.

De volgende panels werden beoordeeld:

• Vier (4) stalen platen voorbereid met een borstelreiniger; gelabeld BB1 tot BB4
• Vier (4) stalen platen voorbereid met een luchtnaaldbikhamer; gelabeld NG1 tot NG4
• Vier (4) stalen platen voorbereid met een roterende scaler; gelabeld RP1 tot en met RP4

Instrumenten

Oppervlakteprofielen op de panelen werden geëvalueerd met de volgende drie instrumenten:

Een draagbaar stylusruwheidsinstrument dat Rz en Rpc rapporteert (lineaire piektelling). Volgens ASTM D7127 werd een evaluatielengte van 12,5 mm, bestaande uit vijf steekproevenlengtes van 2,5 mm, gebruikt. Rpc, wanneer het in het kwadraat is, werd gebruikt om Pd te schatten.

Een digitale diepteschroefmaat met oppervlakteprofielrapportage R

Replica tape en digitale replica tape-lezer en imager rapporteerden:

een. Gemiddelde maximale piekhoogte (HL) door gepolijste replicatape te meten en een linearisatie-algoritme toe te passen

b. Piekdichtheid (Pd) in overeenstemming met ASTM B46.18, gemeten als pieken / mm2

Testmethodologie

Het testen werd met elk instrument op de volgende manier uitgevoerd:

1. Er werd een draagbaar naaldruwheidsinstrument gebruikt om Rz en Rpc voor elk paneel te bepalen. Drie sporenmetingen werden uitgevoerd op 5 locaties op elk paneel, waarbij elke spoormeting een evaluatielengte van 12,5 mm en een bemonsteringslengte van 2,5 mm had.

een. De meetlocaties worden gedetailleerd weergegeven in diagram 1. Opgemerkt moet worden dat op de met borstelhaar geprepareerde panelen de spoormetingen 2 & 4 in de richting van de voorspanning zijn, terwijl de meetwaarden 1, 3 en 5 tegen de richting van de voorspanning zijn. Voor de roterende scalerpanelen zijn de meetwaarden 2 en 4 tegen de richting van de voorspanning in en de meetwaarden 1, 3 en 5 in de richting van de voorspanning.

Diagram 1: Locaties voor het meten van de ruwheid van de draagbare stylus

2. Een digitale diepteschroefmaat werd gebruikt om Rt te bepalen. Op elk paneel zijn 10 metingen verricht op 5 locaties, dus in totaal 50 metingen per paneel. Per D4417 zijn 10 metingen per locatie gedaan. Dit onderzoek heeft 5 locaties gebruikt en de maximale waarden van de 10 metingen op de 5 locaties zijn geregistreerd en gemiddeld. Ook werd het gemiddelde van de 50 individuele metingen geregistreerd. De bemonsteringslocaties worden gedetailleerd in diagram 2:

Afbeelding 2: Meetlocaties diepteschroefmaat

3. Een digitale replica tape lezer en imager gebruikten replica tape om HL en Pd te meten. Per paneel zijn vier verbrandingen uitgevoerd. Drie ervan werden gemaakt met gewone Replica Tape (Coarse en / of X-Coarse) en één met Optical Replica Tape. De meetlocaties worden getoond in diagram 3:

Afbeelding 3 - Locaties voor het meten van replicabanden

Eerste observaties

1. Patronen werden gezien in de resultaten. Bij het onderzoeken van afbeeldingen van de oppervlakken, waren directionele strepen zichtbaar op de met borstelharen en met rotormineringen geprepareerde oppervlakken. De aflezingen van het naaldruwheidsinstrument in de richting van deze directionele voorspanning en tegen de voorspanning in bevestigden duidelijke verschillen in de oppervlakteparameters. Verder toonden beelden van de met luchtnaald-scaler voorbereide oppervlakken dat ze weinig duidelijke pieken en dalen hadden, wat leidde tot speculatie dat de dieptemicrometer de ware piek-tot-vallei-hoogten mogelijk niet voldoende heeft vastgelegd. De hypothese was dat de resultaten zouden verbeteren met aangepaste meettechnieken die rekening hielden met bias / piekdichtheid:

een. Panelen die zijn voorbereid op borstelreiniger / rotorsnijder, vertoonden directionele vertekening die uitdagingen opleverde voor draagbare stylusruwheidsinstrumenten. Een draagbaar instrument voor de ruwheid van de naald is mogelijk niet geschikt omdat de metingen afhankelijk zijn van de voorspanning. De oorspronkelijke specificaties (D7127) voor het meten van met elektrisch gereedschap gereinigde oppervlakken houden geen rekening met de afwijking en / of de dichtheid van pieken. Dit kan leiden tot onder- of bovenvermelde waarden op het oppervlakteprofiel. Het wijzigen van de testmethode om metingen in de richting van de bias te negeren, is nodig om zinvolle resultaten te verkrijgen.

b. Er werd waargenomen dat de met luchtnaald-scaler vervaardigde panelen een zeer lage piekdichtheid (piekfrequentie) hadden. Er werd voorgesteld dat het verhogen van het aantal metingen met de diepteschroefmaat zou kunnen helpen om rekening te houden met deze verminderde frequentie en een nauwkeuriger resultaat zou opleveren. Om deze hypothese te evalueren, werd een tweede testronde uitgevoerd met 20 metingen per plek op alle 5 locaties, voor een totaal van 100 metingen per paneel. Het gemiddelde van de 5 maxima werd gerapporteerd.

2. De resultaten gaven aan dat replicatape kan worden gebruikt voor alle drie door elektrisch gereedschap geproduceerde profielen. Resultaten verkregen met een digitale replica-tape-lezer werden niet significant beïnvloed door de vertekening en dichtheid die uitdagingen vormen voor de andere instrumenten, en het was niet nodig om de testmethode te wijzigen.

3. De resultaten van de diepteschroefmaat lieten zien dat het gebruik van het gemiddelde van de maxima voor de vijf locaties resultaten opleverde die nauwer correleerden met de resultaten van de andere meetmethoden in vergelijking met het gemiddelde van de 50 individuele metingen.

Samenvatting van de eerste resultaten

Grafiek 1: Eerste resultaten voor profielhoogte van piek tot dal van drie meetmethoden

Grafiek 1 toont de eerste resultaten van de drie meetmethoden. De resultaten van de diepteschroefmaat worden weergegeven als zowel het gemiddelde van alle 50 metingen als het gemiddelde van de 5 maxima. Er werd opgemerkt dat de kenmerken die door de tools werden geproduceerd, enkele van de meetinstrumenten uitdaagden en hun resultaten minder consistent maakten.

Onderstaande grafieken illustreren dit. Afzonderlijke sporen worden weergegeven in grafieken 2 en 4. Voor de borstelhaarreinigingspanelen waren de waarden 2 en 4 consistent lager voor alle parameters dan de waarden 1, 3 en 5. Metingen 2 en 4 werden in de richting van de bias genomen (weergegeven in rood ), terwijl de metingen 1, 3 en 5 werden genomen over de bias (weergegeven in blauw). Grafieken 3 en 5 tonen de resultaten van alle sporen die zijn genomen met het gemiddelde van de vertekening samen en alle sporen die over de vertekening zijn genomen, worden samen gemiddeld.

Grafiek 2: Rpc, With (rood) en Against Bias (blauw), Bristle Cleaner

Grafiek 3: gemiddelde Rpc, met (rood) en tegen vooringenomenheid (blauw), borstelreiniger

Grafiek 4: Rz, With (rood) en Against Bias (blauw), Bristle Cleaner

Grafiek 5: Averaged Rz, With (rood) en Against Bias (blauw), Bristle Cleaner

Voor de roterende scalerpanelen worden individuele sporen getoond in Grafiek 6 en 8. Metingen 2 en 4 waren consistent hoger voor alle parameters dan metingen 1, 3 en 5. Metingen 2 en 4 werden in de richting van de bias genomen (weergegeven in blauw), terwijl de metingen 1, 3 en 5 met de voorspanning werden gedaan (weergegeven in rood). Grafieken 7 en 9 geven de resultaten weer van alle sporen die zijn genomen met het gemiddelde van de vertekening samen en alle sporen die over de vertekening zijn genomen, worden samen gemiddeld.

Grafiek 6: Rpc, Roto Peen Scaler

Grafiek 7: gemiddelde Rpc, met (rood) en tegen vooringenomenheid (blauw), Roto Peen Scaler

Grafiek 8: RzWith (rood) en Against Bias (blauw), Roto Peen Scaler

Grafiek 9: Gemiddelde Rz, met (rood) en tegen vooringenomenheid (blauw), Roto Peen Scaler

Wanneer de piekdichtheden van de drie paneeltypen werden vergeleken, vertoonde het luchtnaald-scalerpaneel significant lagere metingen dan de andere, zoals te zien is in grafiek 10.

Grafiek 10: Piekdichtheid van panelen

Vanwege de lagere dichtheden werd verondersteld dat de aflezingen van de diepteschroefmaten nadelig zouden kunnen worden beïnvloed vanwege de verminderde kans dat het instrument in de laagste valleien wordt geplaatst.

Bij het vergelijken van meetmethoden toonden de eerste waarnemingen aan dat Replica Tape op alle oppervlakken en meetmethoden van elektrisch gereedschap het minst werd beïnvloed door invloeden zoals vertekening of piektelling.

Directionele bias

Nadat het testen was voltooid, toonde analyse van de gegevens aan dat de resultaten die waren verkregen met het draagbare stylusruwheidsinstrument aanzienlijk werden beïnvloed door de directionele voorspanning van de panelen. Dit was het meest opvallend aanwezig in de panelen die waren behandeld met de borstelhaarreiniger, en in mindere mate bij de panelen die waren behandeld met de roterende peen-scaler.

De eerste 3D-afbeelding hieronder van een geprepareerd oppervlak voor borstelharen (Figuur 6) toont strepen van links naar rechts, die overeenkomen met de richting waarin de borstelhaarreiniger op het paneel is aangebracht, waardoor in wezen dalen en / of pieken ontstaan die in die algemene richting uitlijnen . Het tweede 3D-beeld van het oppervlak van een roto-peen-scaler (Figuur 7) vertoont vergelijkbare kenmerken.

Figuur 6: 3D-weergave van Bristle Cleaner Surface

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

Figuur 7: 3D-weergave van Roto Peen Scaler Surface

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

Om het effect dat dit had op de resultaten van het naaldruwheidsinstrument te bevestigen, werden aanvullende tests uitgevoerd op de met borstelhaar geprepareerde panelen met specifieke aandacht voor de directionele bias.

Vervolgonderzoek - Directionele bias

Deze aanvullende test werd uitgevoerd door vier metingen uit te voeren met de bias en vier metingen over de bias die door de borstelreiniger werd gecreëerd. Twee waarden, Rpc en Rz, werden vervolgens vergeleken tussen de horizontale en verticale tests. De resultaten worden hieronder weergegeven in grafieken 11 en 12:

Grafiek 11: Directional Bias Testing, Rpc, Bristle Cleaner

Grafiek 12: Directional Bias Testing, Rz, Bristle Cleaner

Metingen die met de bias en over de bias werden uitgevoerd, leverden duidelijk verschillende resultaten op. Metingen die met deze methode worden uitgevoerd, kunnen leiden tot een onjuiste karakterisering van het oppervlak als er geen rekening wordt gehouden met directionele bias of als deze niet bekend is. Dit kan leiden tot het onjuist of onvoldoende aanbrengen van een coating. Metingen die werden uitgevoerd met replicatape of dieptemicrometerinstrumenten werden niet beïnvloed door directionele bias.

De gebruikershandleidingen van de fabrikant zijn geraadpleegd voor de borstelreiniger en de roto-peen-scaler om te bepalen of er methoden zijn besproken om directionele bias aan te pakken. In geen van de twee handleidingen werden specifieke instructies gevonden over de bias van de richting of de ontwikkeling van oppervlaktestreuzen. In de handleiding voor de roto-peen-scaler staat met betrekking tot de oppervlaktebehandeling: "Gebruik een cirkelvormige of oscillerende beweging over het hele gebied om een uniforme peendekking te verzekeren."

Er zijn echter geen instructies of suggesties om dat adres te gebruiken of om directionele bias te voorkomen.

Piekdichtheid

Meetresultaten toonden aan dat de panelen geproduceerd door de luchtnaaldbikhamer een lage piekdichtheid vertoonden in vergelijking met de andere door elektrisch gereedschap geproduceerde panelen. Lagere piekdichtheden maken het voor de diepteschroefmaat uitdagender om de ware piek tot dalhoogte te vinden. Dit komt door een lagere statistische kans dat het punt van de schroefmaat direct in het laagste punt van het profiel terechtkomt. Tenzij het instrument de laagste verlaging van het profiel vindt, zullen de resultaten ten onrechte laag zijn. Een 3D-weergave van een geprepareerd oppervlak met een luchtnaaldbikhamer wordt hieronder in figuur 8 getoond. Het is duidelijk te zien dat het oppervlak weinig duidelijke pieken en / of dalen bevat en meestal rond en vlak lijkt.

Afbeelding 8: afbeelding van het oppervlak van de Air Needle Scaler

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

Vervolgonderzoek - Piekdichtheid

Nadat lage piekdichtheden waren waargenomen met behulp van digitale beeldvorming van replicatape, werd vastgesteld dat het verhogen van het aantal metingen met de dieptemicrometer nauwkeurigere piek-tot-dalmetingen opleverde. Om deze hypothese te testen, werd het aantal metingen op elke plek verdubbeld tot 20, voor een totaal van 100 metingen per paneel. Door het aantal metingen te verdubbelen, is het resultaat representatiever dan die gevonden met een naaldruwheidsinstrument en replicatape, zoals weergegeven in Tabel 13.

Grafiek 13: Rt, effect van een verhoogd aantal diepteschroefmaten op Rt

Voor drie van de vier onderzochte panelen resulteerde een verdubbeling van het aantal dieptemicrometermetingen per punt in waarden die nauwer gecorreleerd waren met het naaldruwheidsinstrument en de replicatape. Hoewel hier niet onderzocht, kan een verdere verhoging van het aantal metingen per spot resulteren in metingen die meer consistent zijn met andere methoden.

De hypothese is dat het instrument voor de ruwheid van de naald op dezelfde manier zal worden beïnvloed door een lagere piekdichtheid. Het naaldruwheidsinstrument meet echter over een groter gebied dan de diepteschroefmaat, en dit grotere meetgebied kan voldoende zijn om de hoogste piek en laagste vallei vast te leggen. Hoe dan ook, de kans op het vinden van de werkelijke maximale piek-tot-vallei-profielhoogte op met luchtnaald-scaler geprepareerde oppervlakken wordt verminderd, simpelweg vanwege het lagere aantal verschillende pieken en dalen.

Opmerkingen over de resultaten van replica-tape

Metingen afgeleid van replicatape werden niet beïnvloed door directionele bias of piekdichtheid, in tegenstelling tot metingen uitgevoerd met andere meetmethoden. Deze methode leverde consistente resultaten op op alle drie de met elektrisch gereedschap gereinigde oppervlakken.

Met panelen die worden beïnvloed door directionele voorspanning, registreert het meetgebied van de replicatape patronen in beide richtingen van de voorspanning. Aangezien HL wordt gemeten als de maximale piek-tot-dalhoogte over het hele gebied, heeft de vertekening geen effect. Hierdoor waren de resultaten van replica-tape-metingen meer representatief voor het oppervlak en hoefden de meetmethoden niet te worden aangepast om zinvolle resultaten te verkrijgen.

Evenzo werden replica tape-metingen niet negatief beïnvloed door piekdichtheid. Aangezien het meetgebied van de replica-tape groter is dan de horizontale afstand tussen pieken en dalen, speelde de verminderde dichtheid geen rol. Nogmaals, vanwege het grote meetgebied van replicatape, waren de metingen representatiever dan met de micrometer of naaldruwheidsinstrument.

Conclusies

Methode C, replicatape, heeft de oppervlakken geproduceerd door alle drie de gereedschappen het nauwkeurigst gemeten, voornamelijk omdat het bemonsterde oppervlak groter is dan dat van de andere methoden. Het grotere meetgebied van replicatape was verantwoordelijk voor de eigenschappen van door elektrisch gereedschap gemaakte oppervlakken die de andere meetmethoden negatief beïnvloedden.

Oppervlakken gemaakt door elektrisch gereedschap vertonen kenmerken waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van een meetmethode voor oppervlakteprofielen. Gereedschappen die richtingsstrepen (bias) op het oppervlak achterlaten, kunnen resulteren in onnauwkeurige metingen van oppervlakteprofielparameters wanneer draagbare naaldruwheidsinstrumenten worden gebruikt. Gereedschappen die resulteren in oppervlakteprofielen met lage piekdichtheden worden niet verwacht in de normen (ASTM D4417) en als gevolg daarvan worden lagere piek-dalmetingen gerapporteerd bij gebruik van een diepteschroefmaat in overeenstemming met die testmethode. Als u geen rekening houdt met deze kenmerken, kan dit leiden tot onnauwkeurige resultaten.

Hoewel er beperkingen zijn bij het gebruik van draagbare naaldruwheidsinstrumenten en diepteschroefmaten op met elektrisch gereedschap voorbereide oppervlakken, zijn er wijzigingen die kunnen worden aangebracht in de meetmethoden waardoor deze instrumenten deze oppervlakken effectief kunnen meten. Methode D naaldruwheidinstrumenten waren niet geschikt voor het meten van het oppervlakteprofiel op deze oppervlakken, tenzij ervoor werd gezorgd dat alleen over de voorspanning werd gemeten. Uitlezingen van methode B dieptemicrometers suggereerden dat de resultaten zouden verbeteren door het aantal metingen te verhogen om rekening te houden met de lage piekdichtheid.

Bovendien toonden de resultaten van de diepteschroefmaten van methode B duidelijk aan dat het gebruik van het gemiddelde van de maxima voor de vijf locaties resultaten opleverde die beter correleerden met de resultaten van de andere meetmethoden in vergelijking met het gebruik van het gemiddelde van de 50 afzonderlijke metingen. Dit ondersteunt andere onderzoeken die zijn uitgevoerd met dezelfde bevindingen, met name "Surface Profile - A Comparison of Measurement Methods" door D. Beamish9, waar deze methode voor het eerst werd voorgesteld.

Grafiek 14 toont de resultaten van alle meetmethoden nadat er aanpassingen waren gemaakt om rekening te houden met fouten veroorzaakt door directionele bias en lage piekdichtheid. Er is rekening gehouden met de richtingsafwijking op de met borstelhaarreiniger en met rotormineringsschaal geprepareerde panelen door de spoormetingen in de richting van de voorspanning te verwijderen. Dit resulteerde in een resultaat van gemiddeld 13,2% dichter bij de replica-tape-resultaten voor de met borstelhaar gestraalde panelen, en een gemiddelde van 8,9% dichter bij de aflezingen van de replica-tape voor de met roto-pen behandelde panelen.

Er is rekening gehouden met de lage piekdichtheid op de luchtnaald-scalerpanelen door de resultaten uit te zetten met zowel 10 als 20 metingen per spot, en door het gemiddelde van de maxima voor de vijf locaties te rapporteren. Hierdoor lieten de metingen van de diepteschroefmaat 15,9 zien% nauwere correlatie met de metingen van de draagbare stylusruwheidsinstrumenten, en een 14.2% nauwere correlatie met de aflezingen van de replica-tape.

De resultaten van de replica-tape worden echter weergegeven zoals gemeten, zonder wijziging voor oppervlakte-effecten. Het is duidelijk dat de ongewijzigde resultaten van de tape in overeenstemming zijn met andere meetmethoden.

Grafiek 14: eindresultaten

Deze resultaten suggereren sterk dat replicatape een eenvoudigere en effectievere oplossing biedt voor het meten over oppervlakken die zijn gemaakt met meerdere elektrische gereedschappen. De tape vereist geen speciale aandacht voor bias of piekdichtheid. In tegenstelling tot andere meetmethoden waarbij rekening moet worden gehouden met door elektrisch gereedschap gemaakte profieleffecten, kunnen de resultaten van de replica-tape worden gebruikt zoals gemeten.

Referenties

1 ASTM D4417 "Standaardtestmethoden voor veldmeting van oppervlakteprofiel van gestraald staal" (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428)

2 D. Beamish, "Replica Tape - Unlocking Hidden Information", Journal of Protective Coatings and Linings, februari 2015, pp. 1 - 6

3 ISO 8503-5 "Voorbereiding van stalen ondergronden voor het aanbrengen van verven en aanverwante producten - Oppervlakteruwheidseigenschappen van gestraalde stalen ondergronden - Deel 5: Replica tape-methode voor de bepaling van het oppervlakteprofiel" (International Organization for Standardization (ISO) , 1 rue de Varembé, Case postale 56, CH-1211, Genève 20, Zwitserland)

4 ASTM D7127 “Standaardtestmethode voor het meten van oppervlakteruwheid van door straalmiddel gereinigde metalen oppervlakken met behulp van een draagbaar stylusinstrument1 (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428)

5 NACE-norm SP0287, "Veldmeting van oppervlakteprofiel van door straalmiddel gereinigde stalen oppervlakken met behulp van een replica-tape". (Houston, TX: NACE, 2016)

6 SSPC-PA-17 "Procedure voor het bepalen van conformiteit met staalprofiel / oppervlakteruwheid / piektellingvereisten" (SSPC: the Society for Protective Coatings, 800 Trumbull Drive, Pittsburgh, PA 15205, VS)

7 ASME Y14.36M 1996 "Surface Texture Symbols" (The American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016-5990 VS)

8 ASME B46.1-2009 "Surface Texture (Surface Roughness, Waviness, and Lay)" (The American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016-5990 VS)

9 D.Beamish, "Surface Profile - A Comparison of Measurement Methods", DeFelsko Corporation, januari 2013