DIN 50977-2005 Measurement of coating thickness - Non contact measurement of coating thickness on continuously moving objects《测量覆层厚度 连续运动物体上覆层厚度的非接触测量》.pdf

1、Dezember 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.040.20G:N 9655272www.din.deXDIN 509

2、77Messung von Schichtdicken Ber hrungslose Messung der Dicke von Schichten am kontinuierlich bewegten MessgutMeasurement of coating thickness Non contact measurement of coating thickness on continuously moving objectsMesurage des paisseurs de revtement Mesurage des paisseurs de revtement, sans conta

3、ct avec l objet en mouvement continuAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN 50977:199309www.beuth.deGesamtumfang 8 SeitenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EE8CD9NormCD - Stand 2005-12DIN 50977:2005-12 2 Beginn der Gltigkeit Diese Norm gilt ab 2005-12-01. Vor

4、wort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NMP 161 Mess- und Prfverfahren fr metallische und andere anorganische berzge“ des Normenausschusses Materialprfung (NMP) im DIN ausgearbeitet. Diese Norm enthlt in Abschnitt 6 sicherheitstechnische Feststellungen. nderungen Gegenber DIN 50977:1993-09 w

5、urden folgende nderungen vorgenommen: a) Erweiterung des Anwendungsbereiches auf das photothermische Verfahren und damit auch auf Lacke in trockener, pulverfrmiger und nasser Form; b) Aktualisierung der normativen Verweisungen. Frhere Ausgaben DIN 50977: 1985-04, 1993-09 1 Anwendungsbereich Diese No

6、rm legt die berhrungslose und zerstrungsfreie Messung der Dicke von Schichten auf kontinuierlich bewegtem Messgut nach dem Rntgenfluoreszenz-Verfahren (RFV), dem Betarckstreu-Verfahren (BRV) und dem photothermischen Verfahren (PTV) fest. Die Messung dient der laufenden berwachung von Beschichtungsvo

7、rgngen mit dem Ziel, unmittelbar regelnd eingreifen zu knnen, wenn die vorgegebenen Werte fr die Schichtdicke ber- oder unterschritten werden. Die festgelegten Verfahren RFV und BRV sind vorzugsweise fr die Messung der Schichtdicke von Metall-schichten auf Metallen, das Verfahren PTV fr nichtmetalli

8、sche Schichten auf Metallen vorgesehen. Typische Schichtwerkstoffe sind Gold, Silber, Palladium, Zinn, Zink, Aluminium, Blei und deren Legierungen, bzw. Lacke in trockener, pulverfrmiger oder nasser Form. Die allgemeinen Arbeitsgrundlagen zur Schichtdickenmessung sind in DIN EN ISO 2064, die Auswahl

9、 der Verfahren und Durchfhrung der Messung in DIN EN ISO 3882 und DIN 50992-2 enthalten. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gi

10、lt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 50992-2, Schichtdickenmessung und Charakterisierung von Oberflchen mittels Oberflchenwellen Teil 2: Photothermische Schichtdickenmessung DIN EN ISO 2064, Metallische und andere anorganische Schichten Definit

11、ionen und Festlegungen, die die Messung der Schichtdicke betreffen B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EE8CD9NormCD - Stand 2005-12DIN 50977:2005-12 3 DIN EN ISO 3497, Metallische Schichten Schichtdickenmessung Rntgenfluoreszenz-Verfahren DIN EN ISO 3543, Metallische und andere anorganische berz

12、ge Dickenmessung Betarckstreu-Verfahren DIN EN ISO 3882, Metallische und andere anorganische berzge bersicht ber Verfahren zur Schicht-dickenmessung Verordnung ber den Schutz vor Schden durch Rntgenstrahlung (Rntgenverordnung RV) vom 30.04.2003, BGBl I, 2003, Nr. 17, S. 604-6351)Verordnung ber den S

13、chutz vor Schden durch ionisierende Strahlen (Strahlenschutzverordnung StrlSchV) vom 01.08.2001, BGBl I, 2001, Nr. 38, S. 1714-18461)BGV B2 (VBG 93), Laserstrahlung2)3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 3497, DIN EN ISO 3543, DIN 50992-2 und die folgenden

14、Begriffe. 3.1 Messzeit bei digital arbeitenden Messgerten entspricht die Messzeit der Integrationszeit. Bei analog arbeitenden Messgerten bernimmt die Zeitkonstante RC die Rolle der Messzeit ANMERKUNG 1 In den Gleichungen zur Berechnung der statistisch bedingten Messunsicherheit wird fr die Messzeit

15、 der Wert 2 RC eingesetzt. ANMERKUNG 2 Um die gewnschte Genauigkeit der Messung zu erzielen, ist eine ausreichende Messzeit zu whlen. Stand der Technik sind Auswertegerte, die die Messsignale digital verarbeiten. Der sich dabei ergebende zeitliche Ablauf ist im Bild 1 dargestellt. 1) Nachgewiesen in

16、 der DITR-Datenbank der DIN Software GmbH, zu beziehen bei: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin. 2) Zu beziehen bei: Carl Heymanns Verlag, Luxemburger Strae 449, 50939 Kln. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EE8CD9NormCD - Stand 2005-12DIN 50977:2005-12 4 Bild 1 Zeitlicher Ablauf bei digital arbeit

17、enden Gerten 3.1.1 Abtastzeitintervall Zeit, in der die Messsignale in einem Zhler aufsummiert werden und nach der das Ergebnis in das Messergebnis umgerechnet wird 3.1.2 Abtastrate Anzahl der Abtastzeitintervalle dividiert durch die Zeit 3.1.3 gleitender Mittelwert Mittelwert der Messergebnisse aus

18、 einer vorgegebenen Anzahl von Abtastzeitintervallen. Nach dem Ablauf eines weiteren Abtastzeitintervalls wird aus der Mittelwertbildung das am lngsten zurckliegende Mess-ergebnis heraus- und dafr das neue Messergebnis hinzugenommen. Nach jedem Abtastzeitintervall wird der neu berechnete gleitende M

19、ittelwert angezeigt 3.1.4 Integrationszeit Summe aller Abtastintervalle, die zur Berechnung des gleitenden Mittelwertes verwendet werden. Die Integrationszeit kann auch als ganzzahliges Vielfaches der Abtastzeitintervalle angegeben werden 3.2 mittlere Einstellzeit Zeit, nach der eine sprungfrmige nd

20、erung der Schichtdicke am Ausgang des Messgertes innerhalb des durch die statistisch bedingte Messunsicherheit gegebenen Intervalls s angezeigt wird. Hierin bedeutet s die Standardabweichung der Anzeigewerte bei konstanter Schichtdicke B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EE8CD9NormCD - Stand 200

21、5-12DIN 50977:2005-12 5 3.3 Messkopf der Messkopf enthlt die Strahlenquelle und den Strahlendetektor sowie gegebenenfalls Blenden, Kollimato-ren und Optiken vor der Strahlenquelle und/oder dem Strahlendetektor ANMERKUNG Er ist auf der einen Seite des Messgutes angeordnet. 3.4 Messspalt lichter Absta

22、nd zwischen der Oberflche des Messgutes und der Stirnflche des Messkopfes ANMERKUNG Von konstantem Messspalt wird gesprochen, wenn sich die Messwerte aufgrund einer Abstands-nderung nicht mehr als 2 % verndern, beim PTV nicht mehr als 20 %. 4 Kurzbeschreibung des Verfahrens Die physikalischen Grundl

23、agen, der grundstzliche Aufbau der Messeinrichtungen und insbesondere die einzelnen Einflussfaktoren auf das Messergebnis sind DIN EN ISO 3497 und DIN EN ISO 3543 sowie DIN 50992-2 zu entnehmen. Im Gegensatz dazu werden die Messungen nach dieser Norm am bewegten Messgut durchgefhrt. Bei analog arbei

24、tenden Messeinrichtungen wird der Messwert kontinuierlich angezeigt. Bei digital arbeitenden Messeinrichtungen wird das Messsignal in den Abtastzeitintervallen registriert. Zwischen den Abtastintervallen entstehen keine merklichen Pausen. Mit der Abtastrate wird der Messwert als gleitender Mittelwer

25、t angezeigt. Die Breite der Messstelle ergibt sich aus der ffnung des Blenden- oder Kollimatorsystems im Messkopf. Bedingt durch die kontinuierliche Bewegung des Messgutes whrend der Messung, berechnet sich die Lnge der Messstelle aus der Geschwindigkeit des Messgutes und der Integrationszeit. Der M

26、esswert ist die durchschnittliche Schichtdicke an der Messstelle. 5 Messeinrichtung 5.1 Die Messeinrichtung besteht aus einem oder mehreren Messkpfen, einem Steuer- und Auswertegert und einer Registriereinrichtung. 5.2 Vor dem Strahlendetektor ist blicherweise eine Detektorblende, vor der Strahlenqu

27、elle immer eine Strahlerblende montiert. Diese knnen kreisfrmig oder rechteckig ausgebildet sein. Whrend sie einerseits die Breite der Messstelle festlegen, ermglichen sie andererseits bei geringen Abstandsschwankungen eine konstante Messspaltgre. Wird vor der Strahlenquelle ein Kollimatorsystem ver

28、wendet, so dient dieses zur genauen Definition der Breite der Messstelle, insbesondere bei partiell beschichtetem Messgut. 5.3 Der Messspalt betrgt beim Rntgenfluoreszenz-Verfahren 10 mm bis 60 mm, beim Betarckstreu-Verfahren 0,5 mm bis 5 mm und beim PTV 200 mm bis 300 mm. Die Gre des Messspaltes is

29、t anlagen-spezifisch und muss whrend der Messung innerhalb gewisser Grenzabmae konstant gehalten werden. Typische Werte fr die Grenzabmae sind fr das Rntgenfluoreszenz-Verfahren 2 mm, fr das Betarckstreu-Verfahren 0,2 mm und fr das PTV 50 mm. 5.4 Die Messgutfhrung muss an der Messstelle so ausgefhrt

30、 sein, dass die Forderung nach 4.2 erfllt wird. Bei selektiv beschichtetem Messgut hat sie darber hinaus die Aufgabe, das Messgut in Bezug auf die Messstelle genau zu fhren. 5.5 Das Auswertegert verarbeitet die vom Detektor gelieferten Signale und ermittelt daraus den Messwert als flchenbezogene Mas

31、se (RFV, BRV) oder als Schichtdicke (RFV, BRV, PTV). Der Messwert gibt den ber B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EE8CD9NormCD - Stand 2005-12DIN 50977:2005-12 6 die Integrationszeit gemittelten Wert wieder. Es ist zu beachten, dass sich durch Geschwindigkeits-nderungen des Messgutes die Lnge d

32、er Messstelle ndert. Eine andere Beeinflussung des Messwertes als Funktion der Geschwindigkeit liegt nicht vor. 5.6 Der Messkopf kann auch auf einer Traversiereinrichtung montiert sein. Die Traversiereinrichtung ist eine Verstelleinheit, die den Messkopf ber dem Messgut senkrecht zur Bewegungseinric

33、htung bei konstantem Messspalt bewegt. Sie ermglicht, quer zur Durchlaufrichtung an jeder beliebigen Stelle des Messgutes zu messen. Bei Verwendung einer Traversiereinrichtung soll die Lage der Messstelle auf dem Messgut registriert und angezeigt werden. Mit der Traversiereinrichtung kann auch durch

34、 kontinuierliches Abfahren ein Querprofil der Schicht ermittelt werden. Da sich das Messgut whrend des Traversiervorganges ebenfalls bewegt, hngen die Lage und Gre der Messstelle von der Messgut- und Traversier-geschwindigkeit ab. 5.7 Mit der Registriereinrichtung werden die Messwerte statistisch au

35、sgewertet, die ber- oder Unterschreitung von Warn- und Kontrollgrenzen gemeldet, die gleitenden Mittelwerte kontinuierlich angezeigt und wenn erforderlich protokolliert und gespeichert. Die Registriereinrichtung soll eine Zuordnung des Messwertes zur Lage seiner Messstelle am Messgut ermglichen. 6 S

36、icherheitstechnische Anforderungen Bei radiometrisch arbeitenden Messgerten sind die sicherheitstechnischen Vorschriften zu beachten: a) Verordnung ber den Schutz vor Schden durch Rntgenstrahlung (Rntgenverordnung RV) vom 30.04.2003; b) Verordnung ber den Schutz vor Schden durch ionisierende Strahle

37、n (Strahlenschutzverordnung StrlSchV) vom 01.08.2001. Beim PTV sind, soweit Laser zum Einsatz kommen, die UVV VBG 93 zu beachten. 7 Kalibrieren 7.1 Das Kalibrieren dient dem Zweck, einen Zusammenhang zwischen dem Messsignal und der Schicht-dicke herzustellen. Die Messeinrichtung muss fr jede Messauf

38、gabe (Materialkombination, Messbedingun-gen) mit Referenzproben gesondert kalibriert werden, die aus zur Messaufgabe identischen Materialkombina-tionen bestehen. Beim Kalibrieren sind die Referenzproben an die Stelle im Messspalt zu bringen, an der sich bei der Messung das Messgut befindet. 7.2 Ist

39、das Messgut an der Messstelle gestanzt, so wirkt sich das Lngenverhltnis (Stanzverhltnis) zwischen den massiven und den ausgestanzten Teilen des Messgutes auf den Messwert aus. In diesem Fall mssen die Referenzproben das gleiche Stanzverhltnis aufweisen. 7.3 Fr die Art der Referenzproben gelten die

40、Festlegungen in DIN EN ISO 3543, DIN EN ISO 3497 und DIN 50992-2. Die flchenbezogene Masse bzw. die Schichtdicke der Referenzprobe muss mit einem der in DIN EN ISO 3882 angefhrten Verfahren bestimmt werden. Es ist darauf zu achten, dass die Schichtdicken-verteilungen der Referenzprobe und des Messgu

41、tes gleich sind. Wird ein zerstrendes Verfahren verwendet, so muss die Schichtdicke an der Stelle, an der sie gemessen wurde, und an der gekennzeichneten Stelle, die zur Kalibrierung der Messeinrichtung verwendet wird, gleich sein. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EE8CD9NormCD - Stand 2005-12

42、DIN 50977:2005-12 7 7.4 Die Kalibrierung der Messeinrichtung ist whrend des Betriebes in bestimmten Zeitabstnden und bei nderung der Messbedingungen anhand von Referenzproben in der Messposition im Messspalt zu ber-prfen. 7.5 Referenzmessungen werden ausgefhrt, um die Konstanz des Messgertes zu berp

43、rfen und eine eventuell vorliegende Instabilitt zu kompensieren. Die Referenzmessungen, die in festen Zeitabstnden, meistens automatisch, durchgefhrt werden, machen die berprfung des Kalibrierwertes (siehe 6.4) nicht berflssig. 8 Durchfhrung der Messung Bei Verwendung von handelsblichen Messeinricht

44、ungen ist entsprechend den Anweisungen des Herstellers zu verfahren, wobei die in Abschnitt 8 beschriebenen Einflsse auf den Messwert zu beachten sind. 9 Einflsse auf den Messwert Neben den in DIN EN ISO 3497 und DIN EN ISO 3543 und DIN 50992-2 aufgefhrten Einflssen auf den Messwert, sind bei der Me

45、ssung von Schichten an kontinuierlich bewegtem Messgut folgende Einflsse zu beachten: 9.1 nderung der Messgeometrie (siehe 2.4). 9.2 Eine nderung von Temperatur, Feuchte und Luftdruck im Messspalt knnen vor allem beim Betarck-streu-Verfahren den Messwert beeinflussen. Die Referenzmessung (siehe 6.5)

46、 kompensiert diese Einflsse. 9.3 Die Durchlaufgeschwindigkeit des Messgutes und die Traversiergeschwindigkeit haben keinen Einfluss auf den Messwert, sondern nur auf Lage und Lnge der Messstelle. Dieser Einfluss kann durch eine Geschwindigkeits- oder Lngenmessung bercksichtigt werden. Beim PTV sind

47、die Anweisungen des Herstellers zu beachten. 9.4 Eine nderung des Stanzverhltnisses bei gestanztem Messgut beeinflusst den Messwert und muss durch Kalibrieren mit entsprechenden Referenzproben bercksichtigt werden. Mit einer zustzlichen Messung des Stanzverhltnisses kann, wenn notwendig, dieser Einf

48、luss bercksichtigt werden. 10 Auswertung Die Messwerte werden meist unmittelbar als flchenbezogene Masse in g/m2oder als Schichtdicke in m angegeben. Wenn beim RVF und BRV die Messwerte als Schichtdicke angegeben werden, so ist der fr die Umrechnung zugrunde liegende Wert der Dichte des Schichtwerks

49、toffes anzugeben, sofern die zur Kalibrie-rung der Messeinrichtung verwendeten Referenzproben nicht durch geometrische Schichtdickenmessungen bestimmt wurden. 11 Messunsicherheit Die Messunsicherheit hngt von den Unsicherheiten der Referenzproben ab, die fr die Kalibrierung der Messeinrichtung verwendet werden, von der Stabilitt und Auflsung der Messeinrichtung, den Messbedingu