2.2 Прибор для контроля толщины покрытий мип – 10.

Магнитный измеритель покрытий МИП–10 предназначен для измерения толщины немагнитных покрытий, нанесенных ферромагнитную основу (рис. 3). Принцип действия прибор основан на измерении э.д.с. в сигнальной области преобразователя, изменяющейся пропорционально величине немагнитного зазора между преобразователем и магнитной подложкой покрытия.

Прибор состоит из электронного блока 1 и преобразователя 2. На передней панели электронного блока расположен стрелочный прибор 3 со шкалой, проградуированной в мкм, кроме того здесь находятся:

• кнопка питания 4 (прибор снабжен системой автономного питания от батареи из восьми гальванических элементов);

• кнопка «контр» 5 для контроля за напряжением питания;

• переключатель диапазонов «диапазон» 6 для включения соответствующих диапазонов измерения толщины покрытия;

• ручка установки чувствительности прибора 7 – «грубо» и «плавно»;

• ручки установки нуля шкалы 8 «грубо» и «плавно».

Измерение толщины покрытия производится путем приведения в контакт преобразователя 2 с поверхностью образца 9.

Рис.3 Магнитный измеритель покрытий МИП – 10. Общий вид

2.3 Прибор профилограф – профилометр модели 201

Профилограф – профилометр модели 201 является высокочувствительным измерительным прибором для определения шероховатости и волнистости поверхности из различных металлов и сплавов, а также неметаллических деталей и всевозможных покрытий их поверхности.

Определение шероховатости производится посредством: показывающего стрелочного прибора по параметру R_a (среднее арифметическое отклонение профиля) в диапазоне изменения R_a от 0,08 до 5 мкм, а также записи в увеличенном масштабе электротермическим способом на электротермической бумаге в прямоугольных координатах профиля микронеровности поверхности.

Действие прибора основано на принципе ощупывания поверхности алмазной иглой с весьма малым радиусом закругления и преобразования колебаний иглы в изменения напряжения индуктивным методом. На рисунке 4 представлена блок – схема прибора.

Рис.4 Блок – схема принципа действия профилографа – профилометра мод. 201

Электрическая часть прибора включает в себя датчик, электронный блок 7 с показывающим прибором 8 и записывающий прибор 9. Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш – образного сердечника 4 с двумя катушками 3. Катушка датчика и две половины первичной обмотки дифференциального входного трансформатора 6 образуют балансный мост, питание которого осуществляется от генератора звуковой частоты 5. При перемещении датчика относительно исследуемой поверхности алмазная игла 1, ощупывая неровности поверхности, совершает колебания, приводя в колебательное движение якорь 2. Колебания якоря меняют воздушные зазоры между якорем и сердечником и, тем самым, вызывают изменение напряжения на выходе дифференциального трансформатора. Полученные изменения напряжения усиливаются электронным блоком, на выход которого подключаются записывающий или показывающий приборы.

Прибор состоит из нескольких самостоятельно выполненных блоков (рис.5):

• стойки 1 с кареткой;

• универсального столика 2;

• датчика 3;

• мотопривода 4;

• электронного блока 5 с показывающим прибором;

• записывающего прибора 6.

Мотопривод 4 с закрепленным на нем датчиком 3 перемещается по стойке в вертикальном направлении с помощью рейки и шестерни. Тонкая установка датчика в рабочее положение производится микрометрическим винтом с махавичком 7.

На столе стойки 1 крепится столик 2, позволяющий перемещать испытуемую деталь в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и осуществлять поворот.

Перемещение датчика 3, снабженного алмазной иглой, с постоянной скоростью осуществляется посредством мотопривода. Рабочее движение датчика осуществляется слева направо с четырьмя различными скоростями. Переключение скоростей осуществляется поворотом маховика 8. Предварительное перемещение датчик в исходное положение (взвод) производится поворотом рычага 9 налево до упора. Отвод этого рычага вправо включает двигатель перемещения датчика.

В зависимости от работы в качестве профилографа (запись профиля) или профилометра (изменение R_a) взвод осуществляется на различную величину: для профилометрии – до 12 мм, для записи профиля – до 40 мм. Величина взвода устанавливается маховичком, причем для профилометра риска маховичка должна совпадать с риской «ПП» (показывающий прибор), а для профилографа – с риской «ЗП» (записывающий прибор). Определение величины взвода и положение датчика производится через смотровое окно 11 по шкале и указателю. При работе в качестве профилометра после взвода датчика указатель должен совпадать с 25…30-м делением шкалы.

Определение шероховатости поверхности по показывающему прибору осуществляется с тремя различными длинами трасс интегрирования: 6; 3,2; и 1,6 мм. Переключение длины трассы интегрирования производится маховичком 12. Вся трасса измерения состоит из трех участков:

• предварительного хода (1…3 мм);

• рабочего хода, то есть собственно длины измерения (6; 3,2; 1,6 мм);

• завершающего хода (1 мм).

В качестве показывающего прибора используется микроамперметр постоянного тока 13, встроенный в электронный блок 5. Включение и отключение прибора производится автоматически с помощью контактов, встроенных в мотопривод и связанных с трассой. Совмещение стрелки прибора с нулями шкалы можно добиться вращением ручки 14. Отсчет показаний прибора ведут после того, как стрелка прибора 13 автоматически остановится. Возврат стрелки в исходное положение происходит также автоматически при взводе датчика ручкой 9.

На передней панели электронного блока расположены также: тумблер включения сети 15, три сигнальные лампы: 16 – для контроля включения прибора в сеть, 17 – для контроля включения показывающего прибора и 18 – для контроля включения записывающего прибора, четыре переключателя: 19 – переключатель установки отсчета шага, 20 – установки вида работ, 21 – для установки вертикального увеличения либо предела измерения по показывающему прибору, 22 – для установки длины трассы интегрирования. Кроме того, на панели установлен контрольный прибор 23 и тумблер 24 включения контрольного прибора.

Записывающий прибор 6 представляет собой самопишущий магнитоэлектрический миллиамперметр постоянного тока и служит для записи профиля микронеровностей испытуемой поверхности. Электротермическая бумага с шириной записи 80 мм может перемещаться с шестью различными скоростями: 20, 40, 80, 200, 400, 800 мм/мин, что в сочетании со скоростями трассирования обеспечивает горизонтальное увеличение записи от 2-х до 4000 раз. Переключение скоростей производится маховичком 25. Для включения и выключения механизма протяжки диаграммной бумаги служит выключатель 26. Для удобства отрыва диаграммной бумаги в конструкции прибора предусмотрен нож 27. Сверху прибор имеет откидную застекленную крышку, запирающуюся эксцентриновым замком. Крышка снабжена блокировочной кнопкой, которая отключает подаваемое на перо постоянное напряжение 300…350 В. Установка пера на середину бумажной ленты может быть произведена корректором, доступ к которому открывается после подъема крышки.

Рис.5 Профилограф – профилометр мод. 201

3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

3.1 Получение задания

Преподаватель назначает вид и материал образца для нанесения покрытия, тип наносимого покрытия, задает его требуемую толщину. Например: образец – сталь Ст 3, покрытие - цинкование, толщина слоя – 12 мкм. У лаборанта получают необходимые хим. реактивы.

3.2 Подготовка поверхности образца

Цель подготовки – очистка поверхности от окислов, жировых и прочих загрязнений с тем, чтобы обеспечить более прочное соединение покрытия с основным металлом. Для лучшей очистки рекомендуется следующая последовательность операций:

1. Механическая обработка. Она удаляет загрязнения и выравнивает поверхность. В данном случае нужно применить наждачную бумагу средней зернистости.

2. Обезжиривание в органических растворителях (бензин, ацетон, дихлорэтан, четыреххлористый углерод).

3. Химическое обезжиривание путем погружения в раствор, например, такого состава: едкий натр – 60…80г/л, тринатрийфосфат – 30…50 г/л, жидкое стекло – 5…10 г/л при температуре 90…100°С. Время обработки – 15…20 мин.

4. Травление в растворах кислот. Им достигается очистка поверхности от окислов. Простейший раствор для обработки черных металлов – 20%-ная серная или соляная кислота. После обработки следует промывка в воде.

ВНИМАНИЕ! Обработка образца растворителями и кислотой следует проводить только в вытяжном шкафу с соблюдением мер личной и противопожарной безопасности. Образец держать пинцетом, не допускать попадания реактивов на одежду или в глаза.

После предварительной подготовки образца его высушивают в сушильном шкафу и взвешивают для последующего весового определения толщины покрытия.

3.3 Электролиз

Сначала рассчитывают необходимое время нанесения покрытия по формуле (10). Измеряют длину, ширину и толщину образца и вычисляют его полную поверхность: S = 2(ab + ah + bh), см².

Другие параметры для расчета τ берут из табл. 2 или других справочных материалов. Образец подключают к «минусу» электролизера и подвешивают в центре электролитической ванны так, чтобы он находился на одинаковом расстоянии от кольцевой анодной пластины.

Таблица 2