در سال های اخیر، استفاده از مواد کامپوزیتی در صنایع مختلف به طور چشمگیری افزایش یافته است. از بدنه خودروهای پیشرفته گرفته تا قطعات هوافضا، تجهیزات دریایی و سازه های صنعتی سبک، کامپوزیت ها به دلیل وزن کم، مقاومت بالا و انعطاف پذیری در طراحی جایگاه ویژه ای پیدا کرده اند.
عدم رسانایی الکتریکی، ساختار لایه ای و تنوع ترکیب مواد کامپوزیتی باعث می شود تنظیم نادرست دستگاه، نتایج کاملاً خطا و غیرقابل اعتماد ایجاد کند. به همین دلیل، تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی نه یک کار ساده، بلکه فرآیندی تخصصی است که نیاز به شناخت دقیق دستگاه، بستر زیرین و روش کالیبراسیون دارد.
در این مقاله، بررسی می کنیم که چگونه ضخامت سنج رنگ را برای مواد کامپوزیتی به درستی تنظیم کنیم، چه نوع دستگاهی مناسب این مواد است و چه مراحلی باید طی شود تا نتایج اندازه گیری دقیق و قابل اتکا باشند.
مراحل تنظیم ضخامت سنج رنگ برای مواد کامپوزیتی
پس از انتخاب دستگاه مناسب، نوبت به مرحله حساس تنظیم و کالیبراسیون می رسد. این بخش، هسته اصلی فرآیند تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی محسوب می شود و هرگونه خطا در آن، تمام اندازه گیری های بعدی را تحت تأثیر قرار می دهد. تنظیم صحیح باید به گونه ای انجام شود که شرایط واقعی اندازه گیری را تا حد امکان شبیه سازی کند.
انتخاب حالت اندازه گیری صحیح
بسیاری از ضخامت سنج های مدرن دارای حالت های مختلف اندازه گیری هستند که بر اساس نوع زیرلایه تنظیم می شوند. انتخاب اشتباه این حالت ها یکی از رایج ترین دلایل خطا در اندازه گیری ضخامت رنگ روی کامپوزیت هاست.
برای مواد کامپوزیتی، باید حالتی انتخاب شود که مخصوص سطوح غیررسانا یا Non-metallic Substrate طراحی شده است. در این حالت، الگوریتم دستگاه فرض می کند که هیچ پاسخ الکترومغناطیسی فعالی از زیرلایه دریافت نخواهد شد و محاسبات خود را بر اساس فاصله و بازتاب سیگنال تنظیم می کند. این مرحله، پایه اصلی تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی است و بدون آن، کالیبراسیون های بعدی نیز بی اثر خواهند بود.
کالیبراسیون با فویل های استاندارد روی نمونه کامپوزیتی
یکی از مهم ترین تفاوت های تنظیم ضخامت سنج برای کامپوزیت نسبت به فلز، نحوه کالیبراسیون است. در فلزات، معمولاً از بلاک های مرجع فلزی استاندارد استفاده می شود، اما در کامپوزیت ها این روش پاسخ مناسبی نمی دهد.
کالیبراسیون باید روی نمونه ای از همان جنس کامپوزیت انجام شود؛ ترجیحاً قطعه ای بدون پوشش یا با پوشش کنترل شده. فویل های استاندارد با ضخامت مشخص روی سطح کامپوزیتی قرار می گیرند و دستگاه بر اساس آن ها تنظیم می شود. این کار باعث می شود اثرات خاص بستر کامپوزیتی، مانند زبری سطح یا ساختار داخلی، در محاسبات دستگاه لحاظ شود.
در فرآیند تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی، این مرحله نقشی حیاتی دارد، زیرا دستگاه را از یک ابزار عمومی به یک ابزار سازگار با شرایط واقعی قطعه تبدیل می کند.
تنظیم Zero Point مخصوص سطح غیررسانا
تنظیم نقطه صفر یا Zero Point آخرین و در عین حال یکی از حساس ترین مراحل تنظیم است. در این مرحله، دستگاه باید بداند که فاصله صفر واقعی در شرایط اندازه گیری چگونه تعریف می شود. برای سطوح غیررسانا، این کار با قرار دادن سنسور روی سطح کامپوزیتی بدون پوشش انجام می شود.
هرگونه آلودگی، گردوغبار یا ناهمواری سطح می تواند باعث جابه جایی نقطه صفر شود و نتایج نهایی را دچار خطا کند. به همین دلیل، سطح باید کاملاً تمیز و خشک باشد و چندین بار تنظیم صفر انجام شود تا پایداری نتایج بررسی گردد. این دقت در تنظیم Zero Point، بخش جدایی ناپذیر تنظیم ضخامت سنج است.
در جدول زیر، خلاصه ای از تفاوت تنظیم ضخامت سنج برای فلزات و کامپوزیت ها ارائه شده است تا دید روشن تری از حساسیت این فرآیند به دست آید:
| معیار تنظیم | فلزات | مواد کامپوزیتی |
| نوع زیرلایه | رسانا | غیررسانا |
| روش کالیبراسیون | بلاک فلزی استاندارد | فویل روی نمونه کامپوزیتی |
| حساسیت به سطح | کم | بالا |
| پایداری اندازه گیری | بسیار بالا | متوسط |
| نیاز به تنظیم Zero | ساده | بسیار حساس |
نکات عملی هنگام تست روی کامپوزیت
حتی پس از انتخاب دستگاه مناسب و انجام تنظیمات صحیح، نحوه اجرای تست نقش مهمی در دقت نهایی اندازه گیری دارد. کامپوزیت ها نسبت به خطاهای اپراتوری حساس تر از فلزات هستند و کوچک ترین بی دقتی می تواند نتیجه را تغییر دهد.
صاف بودن محل تماس پراب
سطح تماس پراب با قطعه باید تا حد امکان صاف و یکنواخت باشد. در کامپوزیت ها، وجود ناهمواری های موضعی یا موج های ریز سطحی بسیار رایج است. اگر پراب روی چنین سطحی قرار گیرد، فاصله واقعی سنسور تا بستر تغییر می کند و عدد ضخامت به درستی نمایش داده نمی شود.
انتخاب محل مناسب برای اندازه گیری، بخشی از فرآیند حرفه ای تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی محسوب می شود و نباید به صورت تصادفی انجام شود.
جلوگیری از قرارگیری پراب روی الیاف برجسته
در برخی قطعات کامپوزیتی، به ویژه در CFRP یا قطعاتی با کیفیت سطح پایین تر، الیاف ممکن است در نزدیکی سطح یا حتی کمی بیرون زده باشند. قرارگیری پراب روی این نقاط باعث می شود دستگاه به جای ضخامت رنگ، به شکل غیرمستقیم به الیاف واکنش نشان دهد.
برای جلوگیری از این خطا، باید نقاطی انتخاب شوند که پوشش به صورت یکنواخت روی رزین نشسته و الیاف در آن ناحیه برجستگی محسوسی نداشته باشند. این دقت عملی، تکمیل کننده تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی در سطح نظری است.
ثابت نگه داشتن فشار و زاویه پراب
فشار بیش ازحد یا زاویه نامناسب پراب می تواند باعث تغییر فاصله مؤثر سنسور شود. در کامپوزیت ها، این موضوع به دلیل انعطاف پذیری نسبی سطح اهمیت بیشتری دارد. پراب باید با فشار یکنواخت و زاویه کاملاً عمود روی سطح قرار گیرد تا اندازه گیری ها قابل مقایسه باشند. همچنین دقت شود که از بهترین پراب استفاده شود.
بررسی دقت پس از تنظیم
پس از انجام تمام مراحل تنظیم، نباید فرض کرد که دستگاه آماده استفاده نهایی است. بررسی دقت و پایداری نتایج، آخرین مرحله اما یکی از مهم ترین مراحل در تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی محسوب می شود.
انجام چند اندازه گیری تکراری برای اطمینان
یک اندازه گیری واحد روی کامپوزیت نمی تواند معیار قضاوت باشد. انجام چندین اندازه گیری در یک نقطه یا نقاط نزدیک به هم و بررسی میزان پراکندگی نتایج، دید دقیقی از پایداری دستگاه ارائه می دهد. اگر اعداد اختلاف زیادی داشته باشند، نشان دهنده نیاز به بازبینی تنظیمات یا روش تست است.
تکرارپذیری، مهم ترین شاخص موفقیت در تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی است، حتی اگر عدد مطلق دقیقاً با مقدار اسمی برابر نباشد.
مقایسه با ضخامت واقعی یا نمونه مرجع
در صورت امکان، مقایسه نتایج اندازه گیری با ضخامت واقعی پوشش یا یک نمونه مرجع کنترل شده بهترین راه برای اطمینان از صحت تنظیم است. این کار به اپراتور کمک می کند میزان خطای سیستم را بشناسد و در تفسیر نتایج واقعی دچار اشتباه نشود.
در پروژه های صنعتی، همین مرحله پایانی می تواند تفاوت بین یک اندازه گیری قابل اعتماد و یک عدد گمراه کننده را مشخص کند و نشان دهد که فرآیند تنظیم ضخامت سنج به درستی انجام شده است یا خیر.
سخن پایانی
اندازه گیری ضخامت رنگ روی مواد کامپوزیتی، برخلاف فلزات، یک فرآیند ساده و سرراست نیست و نیاز به درک عمیق تری از رفتار ماده، محدودیت های دستگاه و شرایط واقعی تست دارد. آنچه در این مقاله بررسی شد نشان می دهد که تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی فقط به انتخاب یک دستگاه مناسب ختم نمی شود، بلکه مجموعه ای از تصمیم های فنی، تنظیمات دقیق و اجرای صحیح تست را در بر می گیرد.
شناخت نوع کامپوزیت، توجه به غیررسانا یا نیمه رسانا بودن بستر، کالیبراسیون روی نمونه واقعی، تنظیم صحیح نقطه صفر و رعایت نکات عملی هنگام اندازه گیری، همگی عواملی هستند که به صورت زنجیروار روی دقت نهایی اثر می گذارند. اگر یکی از این حلقه ها نادیده گرفته شود، نتیجه نهایی هرچقدر هم که ظاهراً منطقی به نظر برسد، می تواند گمراه کننده باشد.
سوالات متداول تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی
- آیا می توان از تنظیمات پیش فرض ضخامت سنج برای مواد کامپوزیتی استفاده کرد؟
در اغلب موارد خیر. تنظیمات پیش فرض معمولاً برای فلزات طراحی شده اند و بدون تنظیم اختصاصی، نتایج دقیقی روی کامپوزیت ها ارائه نمی دهند. برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد، تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی باید متناسب با جنس و شرایط واقعی قطعه انجام شود. - چرا نتایج اندازه گیری روی یک قطعه کامپوزیتی یکنواخت نیست؟
به دلیل ساختار ناهمگن کامپوزیت ها، وجود الیاف تقویتی و تفاوت های موضعی در سطح، پاسخ دستگاه می تواند در نقاط مختلف متفاوت باشد. به همین دلیل، انجام چند اندازه گیری و بررسی تکرارپذیری نتایج اهمیت زیادی دارد. - آیا ضخامت سنج های مخصوص فلزات برای CFRP قابل استفاده هستند؟
در برخی موارد و با احتیاط، ممکن است پاسخ هایی دریافت شود، اما این پاسخ ها لزوماً دقیق نیستند. کامپوزیت های فیبرکربن رفتار خاصی دارند و استفاده از دستگاه یا حالت اندازه گیری نامناسب می تواند باعث خطای جدی شود. تنظیم ضخامت سنج رنگ مواد کامپوزیتی روی CFRP نیازمند کالیبراسیون دقیق و بررسی نتایج است.
