1. Измерение ударопрочности покрытий и материалов.

Основной из характеристик определяющей гарантированный производителем покрытий срок эксплуатации и антикоррозионную защиту любого промышленного изделия является прочность покрытий при ударе.
Любое покрытие за период всего срока эксплуатации изделия, включая процесс транспортировки и монтажа, и кончая его эксплуатацией в различных климатических условиях окружающей среды, испытывает динамические и статические нагрузки, среди которых удар, изгиб, вибрация.
Международные стандарты ISO 6272, ASTMD 2794 и российский ГОСТ Р 53007-2008, ГОСТ 4765 определяют метод измерения прочности лакокрасочных покрытий при ударе. Международный стандарт и российский стандарт ГОСТ Р 53007-2008 и ISO 6272 определяет метод измерения ударопрочности лакокрасочных покрытий и прибор для проведения испытаний. При этом в российском ГОСТ Р 53007-2008 и международном стандарте ISO 6272 определены основные конструкционные узлы прибора и технические требования. Руководствуясь требованиями российского ГОСТ Р 53007-2008 и международного стандарта ISO 6272, фирма Градиент-Техно серийно производит прибор «Измеритель прочности покрытий при ударе ИПУ/ Удар-Тестер».

Главным требованием ГОСТ Р 53007-2008 и ISO 6272 является наличие в составе прибора механизма прижима и фиксации образца с покрытием при проведении испытания.

 

 

Дело в том, что отсутствие механизма прижима и фиксации образца с покрытием приводит к эффектам деформации образца с покрытием при нанесении удара:

 - деформация (прогибы) панели с покрытием,

 - смещению панели с покрытием на матрице,

 - деформация отпечатка сферического наконечника ударника и его смещению вдоль образца,

и главное – это искажение результатов испытания.

Такие же эффекты можно наблюдать при нанесении удара любой массой (например, молотком) по металлической пластине с покрытием.

В приборе Измеритель прочности покрытий при ударе ИПУ/ Удар-Тестер фирмы Градиент-Техно учтены все конструктивные требования российского ГОСТ Р 53007-2008 и международного стандарта ISO 6272:

1. Наличие механизма прижима и фиксации образца с покрытием при испытании.
2. Наличие механизма регулирования и фиксации положения направляющей трубы.
3. Наличие регуляторов установки вертикального положения станины и направляющей трубы прибора.
4. Наличие набора ограничителей проникновения ударника в покрытие образца.
5. Наличие наборов ударников и матриц позволяет провести на одном приборе испытание покрытия по российским и международным стандартам ГОСТ Р 53007-2008, ISO 6272, ASTMD 2794 и российскому стандарту ГОСТ 4765.
6. Наличие набора бойков и дополнительной массы позволяет провести испытание покрытия до 100 кг · см и до 200 кг · см.

Наличие набора бойков по ГОСТ Р 53007-2008 и ISO 6272 позволяет провести комплексное испытание адгезии покрытия на ударопрочность и вытяжку по Эриксену (ISO 1520).                                                           Прибор Удар-Тестер измеряет прочность покрытия при динамическом воздействии. Для измерения прочности покрытий при статическом воздействии применяется испытание на вытяжку покрытия методом выдавливания покрытия на штампе Эриксена по международному стандарту ISO 1520. Сферический наконечник пуансона Штампа Эриксена выдавливает покрытие, образуя лунку. Величина глубины лунки, при которой начинается разрушение покрытия, определяет прочность покрытия при вытяжке.
Фирма Градиент-Техно для проведения испытания покрытий методом выдавливания серийно изготавливает Прибор Эриксена/ Штамп Эриксена).
Для проведения испытания покрытия на ударопрочность по ГОСТ Р 53007-2008 и ISO 6272 в приборе Удар-Тестер применяется ударники со сферическим наконечником диаметра 12,7 мм., 15,9 и 20 мм. и матрицы с отверстием диаметра 16,3 мм. и 27 мм. Для проведения испытания покрытия на прочность при вытяжке по ISO 1520 в приборе Эриксена/ Штампе Эриксена применяется пуансон со сферическим наконечников диаметра 20 мм. и мартицей с отверстием диаметра 27 мм.
Выбор одинаковых конструктивных размеров ударника, пуансона и матриц приборов не случаен, а закономерен. Это обстоятельство позволяет коррелировать результатам испытаний покрытия на динамическую и статическую прочность. Кроме того, наличие в составе прибора Удар-Тестер набора ограничителей проникновения ударника в покрытие позволяет установить на приборе глубину проникновения, что обеспечивает дополнительную корреляцию результатов испытания на ударопрочность покрытия (динамическая прочность покрытия) и прочность покрытия при вытяжке (статическая прочность покрытия) на Штампе Эриксена.
Динамическая и статическая прочность покрытия может определяться как динамическая и статическая твердость покрытия, или адгезия.
Для измерения ударопрочности дверных и оконных профилей, изготовленных из поливинилхлоридов, по ГОСТ 30673 фирмой Градиент-Техно разработан и внедрен специальный прибор Удар-Тестер МП. Прибор имеет специальную консрукцию и комплектацию.

Метод измерения прочности покрытий при ударе. Метод измерения прочности покрытий при ударе относится к одним из методов оценки адгезии и твердости однослойных и многослойных покрытий, особенно в процессе производства изделий. Он заключается в нанесении с определенной высоты ударного воздействия по покрытию бойком с наконечником сферической формы с диаметром 12,7 мм. и 20 мм по ГОСТ Р 53007-2008 и ISO 6272 (или 8 мм по ГОСТ 4765, или 15,9 мм по ASTMD 2794 и тарированной массы величиной 1 кг (или 2 кг). При испытании образец с покрытием жестко фиксируется на матрице с отверстием диаметра 16,3 мм или 27 мм по ГОСТ Р 53007-2008 и ISO 6272 (или 15 мм по ГОСТ 4765, или 16,3 мм по ASTMD 2794) для защиты от явлений деформации. Испытание начинают, нанося удар, с малых высот и постепенно увеличивают высоту.
Высота нанесения ударного воздействия, при которой на покрытии появляются первые признаки начала разрушения: или появляется шагрень, или появляются трещины, или сетка трещин, или покрытие отслаивается от подложки, на которое оно нанесено, определяется как величина ударопрочности покрытия. Сила удара по покрытию вычисляется по формуле: F = mgh, где m – масса бойка, h – высота нанесения удара, g= 9,8 м/с² – ускорение свободного падения. Величина прочности покрытия при ударе [F/g] выражается в единицах кг х см (величина массы бойка умноженная на высоту нанесения удара). Предприятие ООО «Градиент-Техно» является ведущим разработчиком и производителем приборов, в том числе измерителем прочности покрытий при ударе ИПУ/ Удар-Тестер, Штампа Эриксена, для контроля качества лакокрасочных покрытий и единственным в России производителем приборов для настройки и контроля технологических параметров линий окраски в ходе производственного процесса. Для экспресс измерения адгезии твердых, мягких, однослойных и многослойных, разных по толщине покрытий методом решетчатого надреза фирма Градиент-Техно серийно производит многолезвенные адгезиметры резаки и роликовые адгезиметры – Прибор Адгезиметр РН.
Первые адгезиметры преимущественно применяются для измерения адгезии твердых покрытий (требуется большая величина силы для надреза покрытия до подложки) на плоских и криволинейных поверхностях изделий. Вторые адгезиметры оптимально подходят для измерения адгезии на плоских поверхностях изделий. Существенное увеличение точности определения адгезии покрытия (рекомендовано рядом ведущих зарубежных фирм) дает сочетание методов испытаний покрытий: решетчатого надреза с последующей вытяжкой покрытия на Приборе Эриксена (Штамп Эриксена) и решетчатого надреза с последующим измерением ударопрочности покрытия прибором ИПУ/ Удар-Тестер в месте надреза покрытия. Эффективность и точность измерения ударопрочности покрытий напрямую зависит от конструктивного исполнения и качества применяемых приборов для её измерения.
Качество Измерителей прочности покрытий при ударе ИПУ/ Удар-Тестер (как и всех приборов) фирмы Градиент-Техно подтверждено метрологическими испытаниями в Федеральном агенстве по техническому регулированию и метрологии и выдачей соответствующих сертификатов соответствия.

 

2. Измерение прочности покрытий при вытяжке на Штампе Эриксена.

Одной из главных характеристик определяющих эксплуатационную долговечность и антикоррозионную защиту любого покрытия промышленных изделий является прочность покрытия при деформации изделий.
Каждая деталь с покрытием отдельно, в составе изделия или конструкции испытывает статические и динамические воздействия. В данных условиях покрытие должно сохранять свою высокую адгезию, на покрытии не должно появляться трещин и отслаиваний. Для определения прочности покрытия и установления срока его эксплуатации важно провести комплекс испытаний, среди которых испытание покрытия вытяжкой на Приборе - Штампе Эриксена является одним из главных в комплексе испытаний.

Международный стандарт ИСО 1520 Определение прочности лакокрасочных покрытий при чашеобразном изгибе. /Вытяжка покрытия по Эриксену) и российский ГОСТ 29309 определяют метод измерения прочности лакокрасочных покрытий при растяжении.
Метод основан на измерении глубины выдавливания металлической пластины с покрытием в момент его разрушения при вдавливании сферического пуансона.
В процессе выдавливания металлической пластины имитируются статические нагрузки действующие на покрытие в процессе его эксплуатации.
Эффективность данного метода оценки прочности покрытий признается всеми фирмами, производящими и потребляющими лакокрасочные материал, показатель прочности покрытия включан в большинство сертификатов и технических условий на покрытия, а также в принятые и разрабатываемые стандарты на изделия и конструкции.
Для проведения испытаний на растяжение используется Прибор – Штамп Эриксена, который серийно изготавливает фирма «Градиент-Техно».

Прибор – Штамп Эриксена обеспечивает измерение глубины выдавливания пуансона с погрешностью не более 0,1 мм.

 

Прибор состоит из:
1.Мощной стальной станины.
2.Прижимного механизма, изготовленного из твердой стали.
3.Кольца в составе прижимного механизма, изготовленного из твердой стали.
4.Матрицы в составе прижимного механизма, изготовленной из твердой стали, с диаметром отверстия 27 мм.
5.Пуансона, изготовленного из твердой стали, со сферическим наконечником диаметра 20 мм.
6.Механизма выдавливания пуансона.
7.Измерителя глубины вдавливания с двумя шкалами.
Станина прибора имеет отверстия для надежного закрепления на верстаке.
Механизм выдавливания и пуансон позволяет проводить испытания покрытий на образцах толщиной до 2,0 мм.
Усилие прижима между матрицей и прижимным кольцом составляет величину около 1000 кг/с.
Прибор – Штамп Эриксена обеспечивает измерение глубины вдавливания с погрешностью не более 0,1 мм.
Диапазон выдавливания – до 15 мм.
Измеритель глубины выдавливания снабжен отсчетным устройством с двумя шкалами.
Механизм выдавливания обеспечивает плавное выдавливание лунки со скоростью не менее 0,05 мм/с.
Все механизмы прибора имеют высокое качество и обеспечивают длительный срок эксплуатации – до 7 – 10 лет.

Метод измерения прочности покрытий.

Образец с покрытием устанавливают в Прибор - Штамп Эриксена окрашенной стороной к матрице и плотно зажимают его между матрицей и прижимным кольцом. Наконечник пуансона должен находиться в нулевом положении, то есть соприкасаться с испытываемым образцом, и быть удален не менее чем на 35 мм от поперечных кромок пластины относительно оси пуансона.
Скорость выдавливания лунки должна быть не более 0,25 мм/с.
Контроль за разрушением покрытия проводят визуально или при помощи лупы с четырех или десяти кратным увеличение.
При появлении первой трещины на покрытии испытание прекращают и фиксируют глубину вдавливания.
Прочность покрытия при растяжении определяется глубиной вдавливания пуансона в пластину, выраженной в мм.

Предприятие ООО «Градиент-Техно» является ведущим разработчиком и производителем приборов, в том числе Прибора – Штамп Эриксена, для контроля качества лакокрасочных покрытий и единственным в России производителем приборов для настройки и контроля технологических параметров линий окраски в ходе производственного процесса.

Существенное увеличение точности определения адгезии и прочности покрытия (рекомендовано рядом ведущих зарубежных фирм) дает сочетание методов испытаний покрытий: решетчатого надреза с последующей вытяжкой покрытия на Приборе Эриксена (Штамп Эриксена) и измерение ударопрочности покрытия прибором ИПУ/ Удар-Тестер в месте надреза покрытия. Оба прибора также серийно изготавливаются фирмой Градиент-Техно.
Необходимо обратить особое внимание на неслучайное совпадение технических параметров бойка и матрицы прибора Удар-Тестер и пуансона и матрицы Штампа Эриксена. Диаметр сферического наконечника бойка и пуансона составляет 20 мм и диаметр отвестия мариц 27 мм.
Ударопрочность покрытий является динамической твердостью покрытия, а прочность покрытия при растяжении является статической твердостью покрытия. Большинство российских и зарубужных фирм рекомендуют для получения надежной и однозначной оценки качества покрытия сочетать во времени данные методы испытаний.

Эффективность и точность измерения прочности покрытий напрямую зависит от конструктивного исполнения и качества применяемых приборов для измерения.

Качество Прибора – Штампа Эриксена (как и всех приборов) фирмы Градиент-Техно подтверждено метрологическими испытаниями в Федеральном агенстве по техническому регулированию и метрологии и выдачей соответствующих сертификатов соответствия.
 

3. Измерение твердости покрытий.

Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество антикоррозионного покрытия металлических изделий и покрытия других материалов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твердость. Испытания на твердость и адгезию проводятся чаще, чем определение других характеристик покрытий: прочности,ударостойкости и др.Поэтому твердость является характеристикой определяющей эксплуатационный срок службы и антикоррозионную защиту любого покрытия промышленных изделий.

Если покрытие слишком твердое, то в условиях внешних и внутренних нагрузок, возникающих в период эксплуатации изделия, на покрытии могут образовываться трещины и кратеры. В течение короткого периода времени под покрытием начинается процесс коррозии металла, резко уменьшается адгезия покрытия, что в итоге приводит к полному разрушению защитного покрытия. С другой стороны, если покрытие слишком мягкое, недостаточно твердое, то любые механические или атмосферные воздействия оставляют на покрытии следы в виде царапин, вмятин, проколов и разрывов. Это также приводит к образованию коррозии металла под покрытием, уменьшению адгезии, разрушению защитного покрытия.
При производстве покрытия необходимо обеспечить оптимальный баланс между характеристиками твердости и эластичности покрытия.

Международные стандарты ISO определяют несколько методов измерения твердости лакокрасочных покрытий:

- ISO 1522. Лаки и краски. Метод определения твердости покрытия с помощью маятникового прибора;

- ISO 15184. Краски и лаки. Определение твердости покрытий посредством карандаша;

- ISO 2815. Краски и лаки. Испытание на твердость по методу Бухгольца. Метод определения сопротивления вдавливанию по Бухгольцу.

- ISO 6441. Определение твердости по Кнупу по глубине отпечатка (сферического индентора).

Метод определения твердости покрытия с помощью маятникового прибора предъявляет очень высокие требования к точности изготовления деталей прибора, условиям проведения испытания (температуре, влажности, отсутствию сквозняков и т.д.) и к характеристикам, применяемых для испытания, стеклянным полированным пластинам, на которые наносится покрытие (шероховатость Ra не более 0,63 мкм, твердость HV не менее 500 ед.). Не допускается наличие на пластинах отпечатков пальцев, пыль и другие загрязнения.
Требования по точности изготовления деталей прибора и стеклянных пластин резко удорожают стоимость прибора и пластин.
Общая стоимость проведения испытания с помощью маятникового прибора, включая стоимость прибора, стоимость стеклянных пластин и оборудованию по созданию и поддержанию условий проведения испытаний в лаборатории, длительность времени проведения испытания, по методу ISO 1522 значительно выше стоимости проведения испытаний по другим методам.
Для оперативного контроля твердости покрытия оптимально подходит метод определение твердости покрытий посредством карандаша ISO 15184. Материальные, финансовые и временные затраты на проведение испытания по методу определения твердости покрытий посредством карандаша существенно ниже, чем при методе испытания с применением маятникового прибора.

По производительности метод определение твердости покрытий посредством карандаша ISO 15184,испытание на твердость по методу Бухгольца, определение твердости по Кнупу по глубине отпечатка (сферического индентора) превосходят метод с применением маятникового прибора ISO 1522.

Твёрдостью покрытия называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твёрдого тела. Для определения твёрдости в поверхность покрытия с определённой силой вдавливается тело (индентор), выполненное в виде стального шарика или клина, графита карандаша или иглы. По степени разрушения покрытия, размерам, площади получаемого на поверхности отпечатка судят о твёрдости материала.
Конкретным образцам лакокрасочных материалов, а также выполненным из них покрытиям, присуща индивидуальность прочностных и упругих характеристик. Разброс их значений для различных образцов, выполненных из одного и того же материала, обусловлен статистической природой прочности твёрдых тел, различием структур внешне одинаковых образцов. Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия наконечника. Твердость можно измерять вдавливанием индентора (способ вдавливания), ударом или же по отскоку наконечника – шарика. Твердость, определенная царапаньем, характеризует сопротивление разрушению, по отскоку – упругие свойства, вдавливанием сопротивление пластической деформации. В зависимости от скорости приложения нагрузки на индентор твердость различают статическую (нагрузка прикладывается плавно) и динамическую (нагрузка прикладывается ударом).

В зависимости от способа измерения твёрдости лакокрасочного покрытия, количественно её характеризуют показателем твёрдости: по карандашным грифелям Koh-I-Noor, длине отпечатка по Бухгольцу, силе, при которой остается отпечаток на покрытии.

Метод определение твердости покрытий посредством карандаша. ISO 15184.
Данный метод применятся для оперативного определения твердости покрытий на плоских и горизонтальных поверхностях изделий или пластинах для испытания.
Твердость по карандашу определяется как сопротивляемость поверхности нанесенной краски следам прочерчивания или образованию любого другого дефекта, обусловленного действием карандаша с определенным размером грифеля, формой и твердостью, который прижимается к поверхности.
След от прочерчивания грифелем карандаша покрытия включает в себя набор дефектов поверхности покрытия краски.
Эти дефекты определяются следующим образом и могут возникнуть одновременно:
1.Пластическая деформация: постоянная лунка на поверхности покрытия краски без когезионного разрушения.
2.Когезионное разрушение: присутствие видимой царапины или разрыва на поверхности покрытия краски; покрытие удалено с поверхности подложки.
3.Комбинация двух вышеописанных дефектов.
Твердость по данному методу определяется как однослойных так и многослойных покрытий.
Испытываемый продукт (или система) наносятся слоем равномерной толщины и однородной структуры на плоские подложки.
Во время испытания карандаш, установленный в прибор, надавливает на поверхность краски под углом 45° и прибор обеспечивает нагрузку в 750 г. Твердость грифеля карандаша при испытании повышается ступенчато до тех пор, пока на покрытии не появляются дефекты, описанные выше.
Для проведения испытания необходимо удалить от 5 мм до 6 мм дерева с конца каждого карандаша, так чтобы цилиндрический грифель карандаша остался неповрежденным и гладким. Кончик грифеля необходимо обрезать под прямым углом (можно использовать наждачную бумагу). Необходимо получить плоское, гладкое круглое поперечное сечение грифеля, без зазубрин и трещин на краях. Процедуру заточки грифеля необходимо повторять каждый раз при испытании и использовании карандаша.
При проведении испытания карандаш вставляется в прибор, фиксируется в приборе так, чтобы прибор находился в горизонтальном положении, а кончик карандаша покоился на поверхности покрытия краски.
Сразу после того, как кончик карандаша оказался покоящимся на покрытии, необходимо двинуть прибор вдоль покрытия в направлении от оператора, чтобы он продвинулся, по меньшей мере, на 7 мм со скоростью от 0,5 мм/с до 1 мм/с.
После удаления всех фрагментов грифеля карандаша с поверхности покрытия, используя мягкую ткань или ватный тампон, необходимо приступить к оценке повреждения покрытия. Можно использовать лупу с увеличение от 6 до 10 раз.
Необходимо определить дефект какого типа возник при испытании.
Твердость самого твердого карандаша, не вызывающего повреждение покрытия и есть так называемая твердость покрытия (сопротивляемость) по карандашу.

Испытание на твердость по методу Бухгольца. Метод определения сопротивления вдавливанию по Бухгольцу. ISO 2815.

Настоящий оперативный метод применяется для определения твердости однослойных и многослойных покрытий на плоских и горизонтальных поверхностях изделий и пластинах для испытания методом вдавливания с применением специального прибора Бухгольца.
Длина вдавливания, образующегося при приложении индентора прибора Бухгольца определенного размера и определенной формы к покрытию в определенных условиях, служит характеристикой остаточной деформации (твердости) покрытия.
Результата выражается в виде функции обратной величине длины вдавливания, и эта величина возрастает с возрастанием характеристики.
Так как глубина вдавливания зависит от толщины слоя, полученный результат справедлив в том случае, если толщина покрытия превышает глубину вдавливания.
Прибор состоит из прямоугольного металлического блока, выступающего из блока индентора определенной формы и определенного размера, и двух выступающих опор. Индентор изготовлен из закаленной стали в виде колеса с острыми кромками.
Прибор весит 1000 г. Индентор и две опоры расположены так, чтобы при устойчивом положении прибора на горизонтальной поверхности эффективная нагрузка на индентор равнялась 500 г.
Данный метод применяется для определения твердости относительно средних по твердости покрытий. Если покрытие очень твердое, то рекомендуется установить дополнительную согласованную тарированную массу по оси индентора.
Прибор осторожно устанавливают на покрытие, оставляют индентор в этом положении на 30 с и осторожно снимают. Длину вдавливания в мм измеряют специальной измерительной лупой с точностью до 0,1 мм.
Сопротивление вдавливанию вычисляют по формуле:
100/L, где L – номинальное значение длины вдавливания, мм.

Определение твердости по Кнупу по глубине отпечатка (сферического индентора). ISO 6441.

Данный метод в основном применятся для оперативного определения твердости покрытий на изогнутых поверхностях, плоских и горизонтальных поверхностях, а также малых по площади поверхностях изделий или пластинах для испытания.
Твердость по отпечатку шарового наконечника определяется как сопротивляемость поверхности нанесенной краски следам вдавливания и прочерчивания или образованию любого другого дефекта, обусловленного действием шарика с диаметром 1 мм, который прижимается к поверхности с определенной силой.
След от вдавливания или прочерчивания шарика покрытия включает в себя набор дефектов поверхности покрытия краски.
Эти дефекты определяются следующим образом и могут возникнуть одновременно:
1.Пластическая деформация: постоянная лунка на поверхности покрытия краски без когезионного разрушения.
2.Когезионное разрушение: присутствие видимой царапины или разрыва на поверхности покрытия краски; покрытие удалено с поверхности подложки.
3.Комбинация двух вышеописанных дефектов.
Твердость по данному методу определяется как однослойных так и многослойных покрытий.
Испытываемый продукт (или система) наносятся слоем равномерной толщины и однородной структуры на подложки.
Во время испытания индентор прибора: наконечник сферической формы с диаметром 1 мм, надавливает на поверхность краски под углом 90°. При этом прибор обеспечивает регулировку нагрузки на покрытие от 200 г до 2,6 кг или от 400 г до 4,0 кг.
Давление на покрытие при испытании повышается плавно до тех пор, пока на покрытии не появляются дефекты, описанные выше.
До проведения испытания в приборе устанавливается и фиксируется небольшая нагрузка на покрытие. За тем прибор устанавливается в вертикальное положение относительно поверхности покрытия и так, чтобы кончик индентора покоился на поверхности покрытия краски.
Сразу после того, как кончик индентора оказался покоящимся на покрытии, необходимо надежно прижать прибор к покрытию без покачивания и сдвига вдоль покрытия на время 30 с и далее поднять прибор над покрытием.
После удаления всех фрагментов покрытия с поверхности покрытия, используя мягкую ткань или ватный тампон, необходимо приступить к оценке повреждения покрытия. Можно использовать лупу с увеличение от 6 до 10 раз.
Необходимо определить дефект какого типа возник при испытании.
Установленное в приборе давление на покрытие, не вызывающее повреждение покрытия и есть так называемая твердость покрытия по отпечатку сферического индентора.
Можно двинуть прибор вдоль покрытия в направлении от оператора, чтобы он продвинулся, по меньшей мере, на 7 мм со скоростью от 0,5 мм/с до 1 мм/с.
После удаления всех фрагментов покрытия с поверхности покрытия, используя мягкую ткань или ватный тампон, необходимо приступить к оценке повреждения покрытия. Можно использовать лупу с увеличение от 6 до 10 раз.
Необходимо определить дефект какого типа возник при испытании.
Установленное в приборе давление на покрытие, не вызывающее повреждение покрытия при прочерчивании покрытия сферическим индентором с диаметром наконечника 1 мм и есть так называемая стойкость покрытия к царапанью.

Выбор метода испытания покрытия в каждом конкретном случае должен быть согласован между заинтересованными сторонами, дополнен информацией, взятой из национального стандарта или другого документации на испытуемый материал.
 

4. Измерение адгезии лакокрасочных покрытий.

Основной характеристикой определяющей эксплуатационную долговечность и антикоррозионную защиту любого покрытия промышленных изделий является адгезия (сила сцепления покрытия с поверхностью изделия, на которое оно нанесено).
Международные стандарты ISO и российские ГОСТ-ы определяют два метода измерения адгезии лакокрасочных покрытий:
1.Метод решетчатого надреза (ISO 2409, ГОСТ 15140);
2.Метод отрыва (ISO 4624, ГОСТ 28574).

Метод решетчатого надреза.
Метод решетчатого надреза является оптимальным методом экспресс оценки адгезии однослойных и многослойных покрытий, особенно в процессе производства изделий. Он заключается в нанесении на покрытие глубоких (до основания) параллельных надрезов в перпендикулярных направлениях.
При методе одновременного параллельного надреза покрытия (в отличии от надреза покрытия ножом с одним лезвием) происходит сдвиг покрытия вдоль основания, на которое покрытие нанесено, что существенно увеличивает точность метода измерения адгезии.
По характеру и площади разрушения покрытия определяется величина его адгезии по бальной системе.
Предприятие ООО «Градиент-Техно» является ведущим разработчиком и производителем приборов, в том числе адгезиметров, для контроля качества лакокрасочных покрытий и единственным в России производителем приборов для настройки и контроля технологических параметров линий окраски в ходе производственного процесса.
Для экспресс измерения адгезии твердых, мягких, однослойных и многослойных, разных по толщине покрытий методом решетчатого надреза фирма Градиент-Техно серийно производит многолезвенные адгезиметры резаки - Адгезиметр РН (РЕЗАК), и роликовые адгезиметры – Адгезиметр РН (РОЛИКОВЫЙ).
Первые адгезиметры /Адгезиметр РН (РЕЗАК)/ преимущественно применяются для измерения адгезии покрытий на плоских и, главное, изогнутых поверхностях изделий, а также твердых покрытий, где требуется приложить заметное усилие на адгезиметр, чтобы прорезать покрытие до основания, на которое оно нанесено.
Вторые адгезиметры /Адгезиметр РН (РОЛИКОВЫЙ)/ оптимально подходят для измерения адгезии на плоских поверхностях изделий. Рекомендуется применять их для контроля и испытания адгезии покрытий на образцовых пластинах в лабораторных условиях.
Отличительной особенностью данных моделей адгезиметров является наличие в их составе мощных износостойких многолезвенных фрез, изготовленных из твердой закаленной стали и имеющих 6 параллельных режущих кромок с расстоянием 1 мм, 2 мм и 3 мм; и, главное, 6 режущих граней, которые увеличивают срок эксплуатации каждой фрезы до 10 – 12 лет. Наличие 6-ти режущих граней является неоспоримым преимуществом таких фрез, так как надрез покрытия производится до основания изделия, которое изготавливается из металловразной твердости.
Конструктивно многолезвенные адгезиметры резаки изготавливаются с ручкой и держателем фрез. Корпус роликовых адгезиметров изготовлен из анодированного алюминия, внутри которого размещается фреза и ролик для обеспечения устойчивого положения фрезы при перемещении адгезиметра по плоской поверхности изделия с покрытием. При применении роликового адгезиметра легче обеспечить относительно постоянную и равномерную нагрузку на покрытие при испытании, в связи с чем они идеально подходят для контроля и испытания адгезии покрытий на плоских образцах в лабораториях.
Существенное увеличение точности определения адгезии покрытия (рекомендовано рядом ведущих зарубежных фирм) дает сочетание методов испытаний покрытий: решетчатого надреза с последующей вытяжкой покрытия на Приборе Эриксена (Штамп Эриксена) и измерение ударопрочности покрытия прибором ИПУ/ Удар-Тестер в месте надреза покрытия. Оба прибора также серийно изготавливаются фирмой Градиент-Техно.

Методом отрыва.
Измерение адгезии методом отрыва требует заметно больше времени испытания. Данный метод имеет большую точность определения адгезии, так как результат измерения адгезии выражается физической величиной - усилием отрыва покрытия от основания (в кг/см2), а не в баллах. Метод применяется для измерения адгезии однослойных и многослойных покрытий. При измерении адгезии многослойных покрытий данный метод незаменим, так позволяет измерить адгезию каждого слоя покрытия в отдельности.
Чаще всего метод отрыва применяется для точных измерений адгезии покрытий при проведении входного контроля покрытий в лабораторных условиях.
Прибор Адгезиметр ОР для измерения адгезии методом отрыва также серийно изготавливается фирмой Градиент-Техно.
Конструктивно Адгезиметр ОР изготовлен в виде мини разрывной машины. Испытательные цилиндры прибора приклеиваются высокоадгезионными клеями к покрытию и после сушки вставляются в разрывной механизм прибора. Разрывной механизм создает тарированное усилие отрыва цилиндра от покрытия величиной до 100 кг/см2 и более. Момент отрыва покрытия от основания фиксируется по двум шкалам прибора.
Измерение адгезии покрытий методом отрыва оптимально подходит для комплексной оценки качества подготовки поверхности изделий перед нанесение покрытия и оценке качества температурно-временного режима отверждения покрытия.
Эффективность и точность измерения адгезии покрытий напрямую зависит от конструктивного исполнения и качества применяемых приборов для её измерения.
Качество Адгезиметров (как и всех приборов) фирмы Градиент-Техно подтверждено метрологическими испытаниями в Федеральном агенстве по техническому регулированию и метрологии и выдачей соответствующих сертификатов соответствия.

 

5. Тестирование и настройка процесса сушки, полимеризации и отверждения лакокрасочных покрытий на поверхности изделий внутри печи линии окраски по ходу производственного процесса.

Термограф печи - Прибор АИР 4М.

К современным лакокрасочным системам предъявляются повышенные требования по адгезии и эластичности покрытия, стойкости к динамической деформации покрытия: ударопрочности, и статической деформации покрытия: медленный прогиб, всепогодности, глянцу и цвету, оптимальной твердости, толщине, высокому уровню коррозионной стойкости.

Завершающей операцией технологического процесса формирования лакокрасочного покрытия является процесс сушки или полимеризации покрытия с отверждением.

Очень важно, что температура и временя в процессе полимеризации покрытия – это температура и время полимеризации покрытия непосредственно на поверхности изделия.

Нарушение одного из важнейших параметров режима полимеризации и отверждения покрытия: температуры или времени - ведет к резкому падению показателей качества покрытия, то есть к быстрому росту количества бракованной продукции. Особенно это опасно в условиях непрерывного производственного цикла или при массовом производстве продукции. С ростом скорости конвейера количество бракованных изделий пропорционально увеличивается.

При этом под режимом полимеризации и отверждения покрытия всеми специалистами понимается режим формирования покрытия непосредственно на поверхности изделий. Только оперативный и регулярный контроль режима сушки, полимеризации и отверждения покрытия снижает риски потери качества покрытия, позволяет полностью заблокировать саму возможность появления брака покрытия изделий.

Для постоянного тестирования технологического режима сушки или полимеризации и отверждения покрытия изделий должен быть применен специальный прибор, обеспечивающий надежный контроль и, если надо, оперативную настройку режима сушки или полимеризации и отверждения покрытия непосредственно на поверхности изделий. Такой прибор разработан и серийно производится фирмой Градиент-Техно. Последняя модель прибора, предназначенного для тестирования сушки, полимеризации и отверждения покрытия на поверхности изделия в печи линии окраски в ходе производственного процесса – прибор Термограф печи АИР 4М.

Известно, что от конструктивных особенностей и формы изделия, свойств и толщины металла и многих других характеристик изделия, а также параметров печи и скорости конвейера зависит скорость нагрева изделия и, следовательно, весь процесс сушки или полимеризации и отверждения покрытия.

Процесс формирования покрытия изделия состоит из нескольких этапов. После технологической операции нанесения покрытия изделия поступают в печь. Когда изделия поступают в печь, металл, из которого они изготовлены, должен быть нагрет до температуры начала процесса полимеризации покрытия.

Важно ещё раз обратить внимание на то, что температура, которую измеряет датчик системы регулирования печи (температуру воздуха в печи в определенной точке) значительно отличается по величине от температуры поверхности изделий, на которые нанесено покрытие.

В зависимости от толщины металла изделия, характеристики глянца металла, формы и конструктивных особенностей изделия, количества одновременно находящихся в данный момент в печи изделий, производительности печи линии, скорости конвейера, начальной температуры изделий, температуры в производственном помещении, а также толщины, свойств и даже цвета покрытия, зависит скорость нагрева изделия.

Например, если изделие изготовлено из блестящей стали или светлого алюминия и на него нанесено покрытие белого цвета, толщины например 90 мкм, то по сравнению с металлом темного цвета с нанесенным темным покрытием толщины 90 мкм. металл изделия будет медленнее нагреваться и соответственно процесс формирования покрытия начнется позже. Это явление связано с большей величиной отражения теплового излучения нагревателей печи у светлого металла и белой краски.
У большинства фирм – производителей линий окраски прибор аналогичный прибору АИР 4М входит в комплект поставки печей и линий окраски. Прибор используется для настройки линий при вводе в эксплуатацию и для дальнейших постоянных операций тестирования. Прибор предназначен для высокоточного измерения по четырем независимым каналам температуры и времени полимеризации и отверждения полимерных, жидких и порошковых покрытий непосредственно на поверхности изделий на конвейере линий окраски и распределения температурного поля в тупиковых печах участков окраски по ходу производственного процесса.

С помощью прибора АИР 4М в печи полимеризации линии окраски можно точно установить температуру полимеризации и отверждения покрытия непосредственно на поверхности изделия путем определения и за тем уменьшения до нуля несовпадения температур: температуры, измеренной датчиком системы регулирования печи и, требуемой технологическим регламентом, температуры полимеризации и отверждения покрытия на поверхности изделия.

Дело в том, что датчик системы регулирования печи конструктивно размещается в зоне, обеспечивающей нормальное функционирование системы регулирования температуры печи. Датчик не размещается на поверхности изделия, он не предназначен для настройки и контроля режима отверждения лакокрасочного покрытия непосредственно на поверхности изделия. Функцию настройки режима отвержения покрытия непосредственно на поверхности изделия выполняют только приборы Термографы печей, среди которых АИР 4М.

Кроме того, прибор АИР 4М измеряет реальное время полимеризации и отверждения покрытия непосредственно на поверхности изделия. Время полимеризации покрытия является таким же важнейшим технологическим параметром режима отверждения, как и температура полимеризации и отверждения. Время полимеризации – это продолжительность химической реакции формирования покрытия при заданной температуре. Если сократить время полимеризации покрытия, то оно не в полном объеме будет сформировано и, после завершения процесса отверждения, покрытие не приобретет требуемые физические и эксплуатационные характеристики. После завершения процесса полимеризации, начинается одновременный процесс остывания изделия и отверждения покрытия. Прерывание раньше заданного времени процесса отверждения, приводит к возникновению дефектов покрытия.

Термограф АИР 4М является экспресс анализатором работоспособности печи и контроля режимов отверждения покрытий. Время проведения технологической операции тестирования печи существенно сокращается за счет объединения во времени режимов работы прибора: измерения и вывода измерений в виде графика на большой графический дисплей прибора. Таким образом, время тестирования печи совпадает со временем, проведения технологической операции отверждения покрытия изделий на линии окраски.
АИР 4М работает в печи на линии окраски при температуре окружающего воздуха до +300°С. Прибор состоит: из контейнера температурной защиты, электронных блока, блока питания и датчиков температуры.
Отличительной особенностью прибора АИР 4М является оперативный (одновременно с измерением) вывод измеренных графиков температура-время отверждения покрытия на большой графический дисплей прибора, что позволяет быстро проводить настройку режимов отверждения печей и всей линий окраски.
У большинства зарубежных аналогов графики для анализа режима отверждения можно получить только на компьютере. Для этого необходимо подстыковать компьютер к прибору и при помощи специального программного обеспечения сначала ввести информацию и за тем сроить графики. Это резко увеличивает продолжительность проведения операции измерения. При этом необходимость закупки специального программного обеспечения увеличивает общую стоимости прибора.
Прибор и датчики движутся с изделиями на конвейере через высокотемпературную печь или устанавливаются в печь с температурой до +300°С, измеряют по четырем независимым каналам режимы отверждения покрытий на поверхности изделий: температуру непосредственно на поверхности изделий и время отверждения, или температуру окружающего воздуха, с основной допустимой погрешностью ±(1+ 0,01Тизм) °С, в диапазоне измерения от +5°С до +300°С.

Измеренные по четырем каналам: температура и время режима отверждения покрытия на поверхности изделий, одновременно с измерением выводятся в виде графиков на большой жидкокристаллический графический дисплей для оперативного анализа и одновременно запоминаются в энергонезависимой памяти прибора при выключении питания (создается архив измерений).

Это делает возможным переносить прибор на любые расстояния от места измерения для ввода измерений в компьютер. Измерения сохраняются в энергонезависимой памяти через установленные интервалы времени: от 2 секунды до 30 минут.

Объем памяти - 21000 измерений. Это позволяет непрерывно провести замеры режимов работы нескольких печей. Так максимальное время измерения режимов работы печей при интервале записи 30 секунд - 45 часов. После выхода прибора из печи измерения вводятся в компьютер при помощи специальной программы через стандартный интерфейс RS-232C для создания банка данных работы печей за длительный период времени и построения графиков процессов отверждения покрытия. Питание автономное - 2 аккумулятора 12В 1,3 А/ч с зарядным устройством.

Измерительный блок АИР 4М сертифицирован и внесен в Госреестр РФ.

 

6. Тестирование и настройка обрудования электростатического и трибостатического нанесения порошковых композиций и жидких покрытий.

Прибор Трибоэлектротестер.

Для того чтобы получать качественное заданной толщины порошковое (или жидкое)покрытие деталей и изделий, необходимо постоянно контролировать:
величину и форму электростатического поля пистолетов при электростатическом методе нанесения порошковых композиций.
величину заряда непосредственно в факеле порошковой композиции как при электростатическом методе нанесения, так и при трибостатическом методе нанесения.
степени совпадения величины напряженности поля пистолетов и заданного на оборудовании напряжения регулирования.
линейность характеристики регулирования: величины напряженности поля пистолетов от заданного на оборудование напряжения регулирования.
качество заземления подвески изделий.
Для эффективного и оперативного решения данных задач, в том числе непосредсвенно на рабочем участке нанесения покрытия или на конвейере линии окраски, предназначен специально прибор Трибоэлектротестер, разработанный и выпускаемый фирмой Градиент-Техно.
Под качественным порошковым покрытием деталей и изделий понимается сплошное, без пропусков и кратеров, шагрени и подтеков, заданной толщины и равномерное по всей площади детали и изделия покрытие, с заданными физико-механическими, эксплуатационными и декоративными характеристиками.
Толщина нанесенного покрытия зависит от степени заряда порошковой краски при нанесении. От толщины покрытия деталей зависят:
антикоррозионная защита изделий,
электроизоляционные свойства поверхности изделий,
декоративные характеристики поверхности изделия,
расход порошковой композиции.
Порошковая композиция, с известными по Сертификату характеристиками, в том числе рекомендациями по установке напряжения на электроде блока управления оборудования нанесения, поступает, за счет создаваемого определенного давления воздуха в магистрали, в пистолет, где пролетая мимо специального электрода, на который подается заданное с блока управления высоковольтное напряжение, принимает отрицательный заряд.
Чтобы обеспечить качественную окраску изделий необходимо контролировать и настраивать на оптимальную величину поле пистолетов.
При заниженном напряжении на электроде пистолета большее количество частиц порошковой краски будут не заряжаться, не долетать до изделия и расход краски резко увеличится.
При завышенном напряжении на электроде пистолета большинство частиц порошковой краски, долетая до изделия будут отталкиваться от частиц, уже прилипших к поверхности изделия, и которые имеют тот же знак заряда. И в этом случае расход краски резко увеличивается.
Порошковая краска, пролетая мимо электрода пистолета, за счет трения неравномерно истирает электрод. Уменьшение площади электрода ведет к заметному уменьшению величины электростатического поля и не заряду краски. Это легко зафиксировать, если контролировать поле пистолета.
Регулировочная характеристика напряжения на электроде должна быть линейной.
Контроль качества заземления подвески изделий Трибоэлектротестером производится следующим образом:
проводится измерение потенциала поля электростатического пистолета или степень заряда краски трибостатического пистолета на расстоянии 2 см от среза сопла и фиксируется его величина, при этом заземление прибора и пистолета размещаются как можно ближе друг к другу,
заземление прибора подключается к подвеске изделия или непосредственно к конвейеру,
снова проводится измерение потенциала поля электростатического пистолета или степень заряда краски трибостатического пистолета.
Если измеренная величина поле пистолета или величин степени заряда краски трибостатическим пистолетом при общем заземлении отличается от замеренной величины при размещении заземления на подвеске на величину более ±(3...5) кВ, то подвеска считается некачественно заземленной.