Толщиномер. Назначение, виды и характеристики

Толщиномер — это измерительный прибор для определения толщины материала и/или слоя его покрытия, которые используют в строительстве, судостроительстве, автомобильной промышленности, в быту и в других сферах деятельности.

Современные виды этого прибора способны проводить измерения неразрушающим методом, или проще говоря, без нарушения целостности исследуемых элементов, деталей, покрывающих защитных слоев.

Инструмент прост в использовании, и это явное преимущество, так как чтобы освоить методы его применения, необязательно быть профессионалом и иметь техническое образование.

Назначение и принцип действия

Толщиномер предназначен для высокоточного измерения толщины магнитных и немагнитных материалов, а также отдельно слоя какого-либо неметаллического соединения, покрывающего металл.

Если говорить о бытовом применении, инструмент активно используют для замера покрытия кузова автомобиля, что позволяет определить места, которые подвергались ремонту.

В этом случае толщина лакокрасочного покрытия либо не соответствует заводским значениям, либо и вовсе наносится на шпаклевку.

Другими словами, любой человек при наличии подходящего толщиномера может самостоятельно проверить эксплуатационное состояние кузова автомобиля, найти локальные места, подвергавшиеся ремонту, что особенно актуально при покупке б/у авто.

Прибор позволяет определить, битый ли автомобиль, а также предположить степень возможных в прошлом повреждений, которые вполне могут повлиять на геометрию кузова, что в итоге снижает безопасность водителя и пассажиров в случае ДТП.

В профессиональной сфере контроль покрасочных работ посредством толщиномеров выполняется оценщиками, малярами, полировщиками и слесарями-кузовщиками в автосервисах.

В сфере строительства толщиномеры применяют для определения толщины покрытий металлоконструкций, бетона, элементов трубопровода.

От принципа действия толщиномера полностью зависит сфера его использования:

• Электромагнитные модели, измеряющие плотность магнитного поля, применяют для определения толщины покрытия, они подходят для работы с черными металлами, в работе используют эффект Холла и магнитную индукцию.
• Ультразвуковые устройства – работают за счет ультразвуковых волн, позволяют определять толщину большинства материалов, особенно в случаях, когда доступ есть только к одной стороне исследуемого объекта. Чаще всего применяются для анализа неметаллических покрытий без секционирования и резки. Функционирование основывается на крайне точном измерении времени прохождения звукового импульса через исследуемую деталь. Инструмент используют для замеров по керамике, стали, пластике, в принципе любого материала, за исключением бумаги, дерева, пенопласта.
• Вихретоковые варианты – в работе используют генерируемое магнитное поле, создающее при контакте с токопроводящей поверхностью вихревые потоки. Применяются для определения толщины непроводящего ток покрытия хорошо проводящих материалов, включая цветные металлы. Наибольшую точность показывают при измерении покрытия алюминия и меди.
• Магнитные толщиномеры в работе используют свойства магнитов, предназначены для измерения толщины порошкового, лакокрасочного, пластикового и другого твердого немагнитного покрытия. В процессе замера оценивается сила воздействия на магнитное основание постоянного магнита.

Для измерения толщины бумаги и картона, других листовых материалов, вроде ткани и пластиковой пленки, применяют особые стационарные механические толщиномеры, по принципу работы схожие со стрелочными и цифровыми микрометрами.

Также толщину и другие размеры деталей и различных объектов замеряют штангенциркулем.

Контроль толщины мокрого покрытия, например, при его нанесении на детали, осуществляется посредством специальных бесконтактных толщиномеров.

Их работа основывается на методе активного термического сдвига, что позволяет выполнять замеры на расстоянии до 50 см от поверхности покрытия.

Применяются для контроля толщины нанесенных термическим напылением, а также порошковых, полимерных, органических и лакокрасочных покрытий.

Устройство и характеристики

Современный толщиномер представляет собой компактное электронное устройство, состоящее из измерительного блока и датчика, который бывает встроенным и выносным.

Последний позволяет выполнять замеры в ограниченном пространстве или в неудобных точках.

Измерительный блок заключается в корпус, имеющий как классическую прямоугольную, так и с плавными изгибами форму, повышающую эргономичность.

Также портативные устройства со встроенным датчиком нередко имеют пистолетную форму.

Питание осуществляется посредством встроенного аккумулятора или сменных батареек.

На лицевой стороне прибора имеется дисплей, отображающий результаты замеров, а также информацию о настройках.

Управление осуществляется кнопками, обычно расположенными ниже дисплея.

Кроме портативных толщиномеров существуют и стационарные настольные приборы, обычно применяющиеся для контроля пленок и листовых материалов в пределах лаборатории.

Материал

Корпус толщиномера, как правило, изготавливается из ударопрочного пластика, который нередко оснащается прорезиненными вставками, предотвращающими выскальзывание прибора из рук.

Некоторые модели комплектуются съемными резиновыми чехлами, дающими дополнительную защиту от случайных падений и ударов.

Механические модели делают металлическими, а наконечники зонда – твердосплавными или керамическими.

Размеры и вес

Большая часть портативных толщиномеров обладает компактными размерами.

Их длина составляет порядка 100 — 370 мм, ширина около 50 – 250 мм, а весят подобные модели от 60 до 500 грамм, могут иметь горизонтальное и вертикальное позиционирование дисплея.

Вес некоторых приборов способен превысить 1,5 кг, в зависимости от размеров и функционала.

Что касается механических ручных вариантов исполнения, их длина составляет 225 – 425 мм.

Диапазон измерений

Диапазон измерений толщиномера напрямую зависит от его типа, исследуемого материала, может сильно изменятся от модели к модели.

Единицы измерения этого параметра в данном случае – микрометры, составляющие тысячную часть миллиметра, то есть 1 мкм = 0,001 мм.

Для портативных цифровых моделей максимальная измеряемая толщина не превышает 3000 мкм, чего вполне достаточно для проверки, например, ЛКП авто.

Что касается ручных механических приборов для труб и листовых материалов, их диапазон измерений зачастую составляет 0 – 10000 мкм (иногда до 20000 мкм).

Ультразвуковой же инструмент может обладать максимальным значением диапазона вплоть до 300000 мкм, в то время как минимальная отметка составляет 0,1 – 1000 мкм.

Время измерения в одиночном режиме обычно составляет 3 – 5 секунд.

Точность, погрешность и калибровка

Погрешность – один из основных параметров, на который необходимо обращать внимание при выборе толщиномера, зависит она в первую очередь от типа инструмента.

Для качественных ультразвуковых приборов это значение не превышает 1%, для других типов – до 3%, зависит от диапазона измерений.

Допустимое отклонение измерения у механических ручных моделей составляет в среднем 0,018 — 0,022 мм.

Калибровка толщиномеров, как правило, выполняется перед каждым их использованием.

Информация о том, как именно калибровать тот или иной прибор, находится в инструкции, а процедура включает в себя 2 этапа:

• Установка нулевого значения.
• Корректировка точности измеряемого параметра.

В комплекте с инструментом идут зачастую калибровочные шайбы известной толщины, имитирующие материалы, работу с которыми поддерживает толщиномер.

Это могут быть как цветные и черные металлы, так и варианты с имитацией лакокрасочного слоя автомобиля.

Современные профессиональные модели имеют автоматическую самокалибровку.

Дополнительные функции

Многие толщиномеры оснащаются дополнительным функционалом, который способен расширить возможности прибора и упростить работу с ним.

Широкое распространение получили следующие дополнения:

• Встроенная подсветка – позволяет проводить измерения в условиях недостаточного освещения. Представляет собой зачастую светодиодный фонарь для освещения места контакта встроенного датчика с исследуемым материалом.
• ЖК-дисплей большого размера – отображает хорошо различимые цифры, что позволяет значительно ускорить работу. В идеале обладает собственной подсветкой. Следует отметить, что некоторые простейшие модели для проверки ЛКП автомобиля вместо дисплея имеют три разноцветных индикатора, которые указывают, в каком диапазоне находится толщина слоя краски.
• Автоматическое отключение – сохраняет заряд батареи, отключая прибор при его бездействии в течении определенного времени.
• USB-порт – позволяет обмениваться данными с ПК. Некоторые модели поддерживают зарядку посредством USB.
• Карта памяти – значительно расширяет встроенную память прибора.
• Автоматическое определение материала основания.
• Самокалибровка.
• Различное вспомогательное программное обеспечение – позволяет синхронизировать толщиномер с ПК, производить статистическую обработку, графическое отображение информации, конвертировать данные в соответствующие компьютерные программы, вроде Microsoft Excel.

В зависимости от модели, прибор может оснащаться дополнительно звуковым оповещением, многоязычным интерфейсом, несколькими вариантами датчиков для работы с разными материалами.

ГОСТ

Для индикаторных стенкомеров и толщиномеров с ценой деления 0,01 и 0,1 мм технические условия регламентированы действующим ГОСТ 11358-89, для ультразвуковых вариантов введен ГОСТ 28702-90, а для радиоизотопных приборов – ГОСТ 18061-90.

Некоторые толщиномеры внесены в Госреестр средств измерений, имеют соответствующие метрологические сертификаты.

Это значит, что для таких приборов установлены правила метрологической поверки и официальные технические нормативы.

Регистрация в Государственном реестре фактически подтверждает законность использования инструмента на территории РФ.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Для толщиномеров покрытий, внесенных в Госреестр СИ, поверка производится раз в год.

Виды толщиномеров, их цена

Отвечая на вопрос, какие бывают толщиномеры, необходимо сразу отметить, что для определения толщины покрытия материала без его повреждения используются только электронные приборы, которые могут иметь встроенные или выносные датчики.

В зависимости от способа отображения результатов измерений, инструмент бывает:

Стрелочный

Классический вариант с механическим стрелочным индикатором, представляющим собой круговую шкалу и, соответственно, подвижную стрелку.

Отсюда еще одно название – индикаторный толщиномер.

Цифровой

С цифровым отсчетным устройством (как аналог предыдущего варианта) или ЖК дисплеем различной диагонали.

В зависимости от целей использования, условно толщиномер можно отнести к одному из следующих классов:

Бытовой

Для любительского проведения диагностики, например, ЛКП при покупке автомобиля.

Может иметь довольно высокую погрешность, что отражается соответствующим образом на стоимости, доступен для широких масс потребителей.

Профессиональный

Многофункциональный высокоточный измерительный прибор, который может использоваться в профессиональной деятельности, например, для контроля толщины того же ЛКП автомобиля при малярных работах.

В зависимости от способа измерения толщиномер бывает:

• Контактный – датчик необходимо прикладывать к точке исследования материала.
• Бесконтактный – в процессе работы допускается рабочий зазор между датчиком и исследуемой поверхности, что позволяет предварительно не подготавливать материал, не применять контактную жидкость.

По принципу работы толщиномер бывает:

Механический (роликовый)

Роликовый толщиномер внешне напоминает микрометр, но имеет более массивную конструкцию с ручкой, устройством поднятия измерительного стержня.

Используется для измерения толщины листовых материалов (фольги, бумаги), криволинейных изделий, а его роликовый подвид – для таких же материалов, но пребывающих в движении.

Оба варианта как раз относятся к индикаторным моделям, однако, механические еще включают так называемую гребенку – толщиномер мокрого слоя, предназначенный для оперативного определения толщины неотвердевшего ЛКП.

Цена от 5 до 50 тыс. рублей.

Электромагнитный

В конструкции есть мягкий ферромагнитный стержень с катушкой, создающий магнитное поле, и такой же для измерения плотности этого поля.

Стоимость колеблется в широких пределах, начиная от 4 тыс. рублей.

Электромагнитно-акустический

Для толщинометрии деталей из металлов и сплавов, оценки анизотропии прокатов, способен выполнять замеры с рабочим диапазоном, как правило, до 3 мм, но есть модели с показателем до 15 мм.

В конструкции применяется ЭМА-преобразователь.

Стоимость такого сложного прибора в пределах 260тыс.руб.

Ультразвуковой

Универсальный вариант, по принципу работы напоминающий сонар, применяется для замеров с одной стороны (как и предыдущий тип), прост в использовании.

На выполнение замера требуется 1 – 2 секунды, результат отображается посредством цифровой индикации.

Такой прибор по праву можно назвать наиболее универсальным, особенно учитывая, что он способен анализировать как общую толщину материала, так и послойно его покрытия.

Цена в среднем 11 – 40 тыс. рублей.

Магнитный

На основе постоянного магнита, а точнее его взаимодействия с магнитным основанием через немагнитное покрытие, толщину которого требуется измерить.

Производится в разных вариациях.

Одна из простых магнитных моделей известна как толщиномер-карандаш (из-за своей формы), причем в стандартном исполнении его можно смело отнести к механическим моделям, но встречаются и электронные «тестеры» со светодиодной индикацией весом всего 40 г.

Цена бытовых вариантов 2 – 5 тыс. рублей, профессиональные экземпляры достигают цены 55тыс.руб.

Вихретоковый

В конструкции имеет катушку, которая генерирует переменное магнитное поле, когда через нее проходит ток.

Цена от 10 тыс. рублей, нередко превышает отметку в 50 тыс.руб.

Комбинированный

Сочетает вихретоковый и магнитный принцип снятия показаний, потому такой толщиномер еще называется электромагнитновихретоковым.

Позволяет работать с основаниями из черных и цветных металлов.

Обойдется примерно в 10 тыс. рублей.

Перечисленные выше приборы зачастую представляют собой портативные переносные инструменты, однако, существуют исключительно стационарные варианты, которые используются как в составе автоматических производственных линий, так и в виде самостоятельного лабораторного оборудования.

К стационарным моделям относятся:

• Лазерный толщиномер – для бесконтактного непрерывного измерения толщины полосы плоской продукции, как правило, непрозрачных материалов.
• Радиоизотопный – для бесконтактного измерения толщины материала или среднего значения его поверхностной плотности.
• Рентгенофлуоресцентный – для неразрушающего анализа толщины покрытий материала и его химического состава.

Существуют узкоспециализированные толщиномеры, сконструированные под работу с определенными материалами:

Толщиномер бетона

Для измерения толщины неметаллических пластин, в частности бетонных плит, железобетонных конструкций, камня и стекла.

Такие устройства внесены в госреестр, т.к. обладают всеми необходимыми характеристиками, соответствующими ГОСТ.

Стоимость этих приборов около 300тыс.руб.

Толщиномер бумаги и картона

Лабораторный настольный прибор, который может использоваться также для работы с другими листовыми материалами, вроде фольги, ламинирующей и пластиковой пленки.

Автомобильный толщиномер

Для определения слоя ЛКП на металлической поверхности, в частности, кузова авто.

Для любительских целей можно приобрести китайский прибор размером с брелок за 1 – 2 тыс. рублей.

Игольчатый толщиномер

Для работы с текстильными материалами, войлоком, стеклохолстом и различными тканями.

Что нужно знать о толщиномерах?

Толщиномером, предназначенным для работы с лакокрасочным покрытием, можно с успехом определять толщину других видов покрытий, вроде шпатлевки, грунтовки, естественно, без нарушения целостности и структуры материала.

Кроме того, при помощи этих приборов возможно измерить толщину стекла, пластмассы и даже ржавчины, а также обволакивающей металл оболочки из неметаллических соединений.

Заключение

Толщиномер — это измерительный прибор, с помощью которого можно узнать толщину различных материалов, в том числе лакокрасочное покрытие на металлических листах, например, на автомобилях.

Автомобильный толщиномер является полезным прибором, но очень специализированным, поэтому он не относится к инструментам, которые желательно иметь в багажнике.