GBT 4956 GBT4957-2003覆蓋層厚度測量標(biāo)準(zhǔn)ETIII【行業(yè)一類】

1、GB/T 4956-2003GB/T 4957-2003覆蓋層厚度測量浙江省特種設(shè)備檢驗研究院浙江省特種設(shè)備檢驗研究院鐘豐平鐘豐平E-mail:1講課材料提 綱n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽n二、GB/T 4956-2003 磁性基體上非磁性覆蓋層 覆蓋層厚度測量 磁性法 有關(guān)內(nèi)容講解n三、GB/T 4957-2003 非磁性基體金屬上非導(dǎo)電覆蓋層 覆蓋層厚度測量 渦流法 有關(guān)內(nèi)容講解2講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽n三種采用國際標(biāo)準(zhǔn)的基本方法（三種采用國際標(biāo)準(zhǔn)的基本方法（1992-）n等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)n它是指我國標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上與國際標(biāo)準(zhǔn)完全相同，編寫上不作或稍作編輯性修改，可用圖示符號“”表示，其

2、縮寫字母代號為IDT。標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽3講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽GB/T 4956-2003（ISO 2178:1982 IDT）GB/T 4957-2003（ISO 2360:1982 IDT）n標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)ISO 作編輯性修改:a) 用“本標(biāo)準(zhǔn)”代替“本國際標(biāo)準(zhǔn)”;b) 取消了國際標(biāo)準(zhǔn)的前言;c) 為便于使用，引用了采用國際標(biāo)準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn);d) 增加了規(guī)范性引用文件。標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽4講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽 n等效采用等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)（1992-2001）它是指我國標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上基本與國際標(biāo)準(zhǔn)相同，僅有小的差異，在編寫上則不完全相同于國際標(biāo)準(zhǔn)的方法，可以用圖示符號“=”表示，其縮寫字

3、母代號為EQV。GB/T 4956-2003的引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T13744（eqv ISO 2361）EQV的表述已經(jīng)不再使用，現(xiàn)在改為MOD（修改采用）（2001）標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽5講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽 n非非等效采用等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)（1992-2001）它是指我國標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容的規(guī)定上，與國際標(biāo)準(zhǔn)有重大差異?？梢杂脠D示符號“”表示，其縮寫字母代號為NEQ。標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽6講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽n標(biāo)準(zhǔn)的背景 n表面工程n采用表面工程技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)來改善提高各種設(shè)備運行的可靠性。要求各種產(chǎn)品的整體外形和零部件通過表面工程技術(shù)的處理, 來增強其品質(zhì)、性能、延長使用壽命, 提高耐磨

4、性、防腐性, 節(jié)約能源、減少原材料消耗、減少環(huán)境污染。表面工程是一種應(yīng)用廣泛, 具有強大生命力的技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽7講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽n標(biāo)準(zhǔn)的背景 n經(jīng)表面技術(shù)處理后的表面性能的監(jiān)控和測量也要相應(yīng)的發(fā)展, 才能滿足市場對表面工程發(fā)展的整體需求。在日常生活和工作中, 體現(xiàn)表面性能的指標(biāo)有很多, 如: 硬度、厚度、結(jié)合強度、附著強度、耐磨性、耐腐蝕性、抗破裂性等等。其中涂層和鍍層的厚度是一項重要的參數(shù)。許多領(lǐng)域的產(chǎn)品都把該項指標(biāo)定為必須檢測的參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽8講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽n標(biāo)準(zhǔn)的背景 n能夠無損檢測覆蓋層厚度的方法有：1、磁性金屬基體上非磁性覆蓋層厚度測量的磁性方法（GB/

5、T 4956）2、非磁性金屬基體上非導(dǎo)電覆蓋層厚度測量的渦流方法（GB/T4957）3、X 射線光譜測量法4、B 射線反向散射法。標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽9講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽 nGB/T 4956-2003/ISO 2178:1982 代替GB/T 4956-1985磁性基體上非磁性覆蓋層 覆蓋層厚度測量 磁性法（機械式和磁阻式）nGB/T 4957-2003/ISO 2360:1982代替GB/T 4957-1985非磁性基體金屬上非導(dǎo)電覆蓋層 覆蓋層厚度測量 渦流法（提離效應(yīng)）標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽10講課材料n一、標(biāo)準(zhǔn)概覽 n標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)：7大塊內(nèi)容構(gòu)成n1 范圍n2 規(guī)范性引用文件n3 原理n4 影

6、響測量準(zhǔn)確度的因素n5 儀器的校準(zhǔn)n6 測量程序n7 準(zhǔn)確度要求標(biāo)準(zhǔn)概覽標(biāo)準(zhǔn)概覽11講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解磁性基體上非磁性覆蓋層 覆蓋層厚度測量 磁性法n1 范圍n本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用磁性測厚儀無損測量磁性基體金屬上非磁性覆蓋層(包括釉瓷和搪瓷層)厚度的方法。n本方法僅適用于在適當(dāng)平整的試樣上的測量。非磁性基體上的鎳覆蓋層厚度測量優(yōu)先采用GB/T 13744規(guī)定的方法。n2 規(guī)范性引用文件內(nèi)容講解內(nèi)容講解12講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n3 原理：它基于永久磁鐵與鐵磁性金屬基體之間由于存在不同厚度覆蓋層而引起磁引力變化的物理原理，或是以

7、測量線圈因與鐵磁性金屬基體之間距離不同而接收感應(yīng)磁場強度不同的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)，對非磁性覆蓋層厚度進行測量的電磁測厚方法。內(nèi)容講解內(nèi)容講解13講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n3 原理內(nèi)容講解內(nèi)容講解14講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4 影響測量準(zhǔn)確度的因素（共l3項因素）n標(biāo)準(zhǔn)第5 章關(guān)于“儀器的校準(zhǔn)”中，規(guī)定的校準(zhǔn)膜片(或標(biāo)準(zhǔn)試片）的分類、選擇和使用。以及第6 章“測量程序”對實際測量提出的要求，都基于消除各種因素影響的目的。內(nèi)容講解內(nèi)容講解15講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.1 覆蓋層厚度n對于薄的覆蓋層，其

8、測量準(zhǔn)確度與覆蓋層的厚度無關(guān)，為一常數(shù)。是指覆蓋層厚度小于10m 的情況，受儀器精度和被測量覆蓋層表面粗糙度的影響，儀器很難準(zhǔn)確測量出10m 的情況，尤其是5m 以下覆蓋層的厚度，這種偏差是由測量儀器自身的系統(tǒng)誤差帶來的。內(nèi)容講解內(nèi)容講解16講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.1 覆蓋層厚度n對于厚的覆蓋層，其測量準(zhǔn)確度等于某一近似恒定的分?jǐn)?shù)與厚度的乘積。即測量的相對誤差近似為一常數(shù)，而絕對誤差明顯地隨被測量覆蓋層厚度的增加而增大。例如，如果測量相對誤差為5% 則對于20m 和200m 鍍層測量的絕對誤差分別為lm 和10m。內(nèi)容講解內(nèi)容講解17講課材料n二、GB/T

9、 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.1 覆蓋層厚度內(nèi)容講解內(nèi)容講解18講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.2 基體金屬的磁性n不同鐵磁性材料的磁特性(如磁導(dǎo)率)往往存在很大差異，并且同鐵磁性材料在不同熱處理狀態(tài)或經(jīng)過不同冷加工工藝后，其磁特性也會出現(xiàn)顯著的差異，而材料鐵磁特性的差異會直接影響對永久磁鐵或檢測線圈的磁作用，因此要減小或消除磁特性不同帶來的顯著影響，必須采用與被測覆蓋層下基體材料具有相同或相近磁特性的材料作為基體進行儀器的校準(zhǔn)。內(nèi)容講解內(nèi)容講解19講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.3 基體金屬厚度n由于線圈式測厚儀所采用的檢

10、測頻率很低(通常在兒百赫，或更低)，磁場在被測量覆蓋層下鐵磁性基體材料中的分布狀態(tài)在定范圍內(nèi)與基體的厚度密切相關(guān)，當(dāng)基體金屬厚度達到某一值時，這種由厚度不同帶來的影響才能減小到可以忽略的程度，這一概念實質(zhì)上與渦流有效透入深度是一致的。內(nèi)容講解內(nèi)容講解20講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.3 基體金屬厚度n臨界厚度臨界厚度取決于儀器測頭和基體金屬的性質(zhì)，除非制造商有所規(guī)定，臨界厚度的大小應(yīng)通過試驗確定。n有些設(shè)備給出了臨界厚度具體數(shù)值，有些則為探頭量程。n5.3.3 基體金屬未達到臨界厚度的校準(zhǔn)n6.2 基體金屬厚度內(nèi)容講解內(nèi)容講解21講課材料n二、GB/T 4956

11、-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.3 基體金屬厚度內(nèi)容講解內(nèi)容講解型號量程適別代碼 F060600mA0鐵基體F1.601600mA1F303000mA1F1.6/9001600mA4F2/9002000mA4F10010mmA6F20020mmA8F50050mmAA FN1.601600m80鐵、非鐵基體FN202000m80 N020200mA2非鐵基體N1.601600mA3N202000mA3N1.6/9001600mA5N2/9002000mA5N10010mmA7N20020mmA9N1000100mmB1 CN0210200mB4絕緣體上金屬22講課材料n二、GB/T 4956-2

12、003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.4 邊緣效應(yīng)n本方法對試樣表面的不連續(xù)敏感，因此，太靠近邊緣或內(nèi)轉(zhuǎn)角處的測量將是不可靠的，除非儀器專門為這類測量進行了校準(zhǔn)。這種邊緣效應(yīng)可能從不連續(xù)處開始向前延伸大約20 mm，這取決于儀器本身。與渦流的邊緣效應(yīng)類似，在靠近工件邊緣時，磁場會發(fā)生變化。6.3 邊緣效應(yīng)內(nèi)容講解內(nèi)容講解23講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.5 曲率n曲率的影響有以下幾方面的特征：n影響顯著，即較小的曲率差異對測量結(jié)果的影響程度明顯不同；n影響范圍大，即在相當(dāng)大的曲率半徑范圍內(nèi)，曲率不同的影響一直是存在的；內(nèi)容講解內(nèi)容講解24講課材料n二、GB/T 4956-2

13、003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.5 曲率n不同方向上曲率的不一致依然會對沿不同方向進行的測量帶來不同程度的影響。對于采用雙極測頭的儀器測量具有相同直徑球體表面和柱體表面覆蓋層時，既使材料為各向同性，測量結(jié)果仍然是不同的，并且在圓柱表面沿平行于軸線方向和垂直于軸線方向上進行測量所得結(jié)果也會有差異。內(nèi)容講解內(nèi)容講解25講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.5 曲率因此在彎曲試樣上進行測量需要進行專門的校準(zhǔn)。n5.2.1 校準(zhǔn)泊可以應(yīng)用于曲面校準(zhǔn)n5.3.4 曲面校準(zhǔn)的曲率要求n6.4 曲率內(nèi)容講解內(nèi)容講解26講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.6 表面粗

14、糙度n參比面：3.3 參比面 reference area -(GB/T 12334)要求作規(guī)定次數(shù)單次測量的區(qū)域。最小厚度唯一可能的解釋是在一個可測量的小面積上采用可行的試驗方法得到的可比較的局部厚度。這個面積不能太小，否則不適用于某些標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，這個小面積稱為“參比面”。內(nèi)容講解內(nèi)容講解27講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.6 表面粗糙度內(nèi)容講解內(nèi)容講解n增加測量次數(shù)是減小或消除隨機誤差的的一種手段。能夠一定程度上提高測量的準(zhǔn)確度。28講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.7基體金屬機械加工方向n金屬機械加工(如軋制)對材料的磁性能會

15、產(chǎn)生較大的影響n5.3.2 在某些情況下，必須將測頭再旋轉(zhuǎn)900。來核對儀器的校準(zhǔn)。n6.6 機械加工方向內(nèi)容講解內(nèi)容講解29講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.8 剩磁 4.9 磁場n剩磁與外加強磁場，都將嚴(yán)重干擾磁性法厚度測量，2個因素可以類似考慮。n5.3.2在某些情況下，必須將測頭再旋轉(zhuǎn)900。來核對儀器的校準(zhǔn)n6.7 剩磁n測量方法上修正。n對于剩磁，可進行消磁處理。內(nèi)容講解內(nèi)容講解30講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4. 10 外來附著塵埃旨在保證儀器測頭必須與試樣表面緊密接觸n6.8 表面清潔度n盡量去除外來物n避開難以除去的缺

16、陷內(nèi)容講解內(nèi)容講解31講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.11 覆蓋層的電導(dǎo)率n當(dāng)檢測頻率較高，200-2000Hz時，對于導(dǎo)電性能較好的金屬鍍層(如銅、銀)，在鍍層中會產(chǎn)生密度較大的渦流，并由此形成影響基體對測量線圈磁作用的感應(yīng)磁場。內(nèi)容講解內(nèi)容講解32講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.12 測頭壓力n主要考慮到覆蓋層的剛性較差，以不同的壓力施加于測量表面時，會引起覆蓋層不同程度的變形，難以獲得穩(wěn)定、準(zhǔn)確的測量。n軟的覆蓋層可用金屬箔覆蓋住再測量, 然后從測量值中減去金屬箔的厚度。n許多測厚儀器在檢測線圈殼體內(nèi)裝有彈簧，以保證操作的一致性

17、。n6.10 技巧 主要考慮人為因素的影響，如壓力、速率等。內(nèi)容講解內(nèi)容講解33講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4.13測頭取向n考慮到地球重力場的影響，機械式測厚儀根據(jù)磁引力的效應(yīng)來進行檢測，因此受力方向的不同會對檢測產(chǎn)生影響。n6.11 測頭定位水平和垂直位置校準(zhǔn)內(nèi)容講解內(nèi)容講解 探頭在 無窮遠 。 探頭在被測物上。 最近 30cm 34講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n5.儀器的校準(zhǔn)n5.1 概述制造商推薦校準(zhǔn)方法采用比較法無法校準(zhǔn)的儀器，確定測量偏差內(nèi)容講解內(nèi)容講解35講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n5.儀器的

18、校準(zhǔn)制造商推薦校準(zhǔn)方法n1、一點校準(zhǔn)（零點校準(zhǔn)）n2、二點校準(zhǔn)（一片箔、二片箔）n3、透過覆蓋層校準(zhǔn)n基本校準(zhǔn)修正（測頭頂端磨損、新?lián)Q探頭、特殊用途）內(nèi)容講解內(nèi)容講解36講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n5.2 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片箔、或者有覆蓋層的片內(nèi)容講解內(nèi)容講解37講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n5.2 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片箔、或者有覆蓋層的片內(nèi)容講解內(nèi)容講解38講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n5.3 校準(zhǔn)內(nèi)容講解內(nèi)容講解39講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n6.測量程序n6.1 概述制造商推薦的測量程序校準(zhǔn)

19、的時間要求n必須遵守的注意事項n6.5 讀數(shù)次數(shù)n6.9 鉛覆蓋層內(nèi)容講解內(nèi)容講解40講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n7 準(zhǔn)確度要求n平均值n標(biāo)準(zhǔn)偏差n最后覆蓋層厚度內(nèi)容講解內(nèi)容講解niXinX1)(1212)(11ssXXinsniUSXThSXTh241講課材料n二、GB/T 4956-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n7 準(zhǔn)確度要求有一點對于減小系統(tǒng)誤差，提高測量精度非常重要，且特別有效，而該標(biāo)準(zhǔn)未給予適當(dāng)?shù)闹匾暡⑻岢鱿鄳?yīng)的規(guī)定，這就是關(guān)于儀器校準(zhǔn)范圍的問題，這也是一個在實際測厚工作中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，因此應(yīng)特別予以注意。要提高測量精度，應(yīng)根據(jù)被測量覆蓋層的厚度和整體均勻狀

20、況，選擇合適厚度的膜片校準(zhǔn)測厚儀。內(nèi)容講解內(nèi)容講解42講課材料n三、GB/T 4957-2003 有關(guān)內(nèi)容講解非磁性基體金屬上非導(dǎo)電覆蓋層 覆蓋層厚度測量 渦流法n1 范圍n本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用渦流測厚儀無損測量非磁性基體金屬上非導(dǎo)電覆蓋層厚度的方法。n本方法適用于測量大多數(shù)陽極氧化膜的厚度;但它不適用于一切的轉(zhuǎn)化膜，有些轉(zhuǎn)化膜因為太薄而不能用這種方法測量(見第7章)。n本方法理論上能測量磁性基體金屬上覆蓋層的厚度，但不予推薦。在這種情況下，應(yīng)采用GB/T 4956中所規(guī)定的磁性方法進行測量。n2 規(guī)范性引用文件內(nèi)容講解內(nèi)容講解43講課材料n三、GB/T 4957-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n3 原理

21、n渦流測厚儀器測頭裝置中產(chǎn)生的高頻電磁場，將在置于測頭下面的導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流，渦流的振幅和相位是存在于導(dǎo)體和測頭之間的非導(dǎo)電覆蓋層厚度的函數(shù)。內(nèi)容講解內(nèi)容講解44講課材料n三、GB/T 4957-2003 有關(guān)內(nèi)容講解n4 影響測量準(zhǔn)確度的因素n4.2 基體金屬的電性質(zhì)n4.9 測頭的放置n4.10 試樣的變形n4.11 測頭的溫度本章共有11個影響因素，因為渦流測厚方法的原理與磁性法相近，其中7 項因素均在GB/T 4956-2003 標(biāo)準(zhǔn)中有所涉及。內(nèi)容講解內(nèi)容講解45講課材料內(nèi)容講解內(nèi)容講解序號序號影響因素影響因素磁性法磁性法渦流法渦流法1覆蓋層厚度覆蓋層厚度4.14.12基體金屬的磁性基體金屬的磁性4.2/3基體金屬的厚度基體金屬的厚度4.34.34邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)4.44.45曲率曲率4.54.56表面粗糙度表面粗糙度4.64.67基體金屬機械加工方向基體金屬機械加工方向4.7/8剩磁剩磁4.8/9磁場磁場4.9/10外來附著塵埃外來附著塵埃4.104.711覆蓋層的導(dǎo)電性覆蓋層的導(dǎo)電性4.11/12測頭壓力測頭壓力4.124.813測頭取向測頭取向4.13/14測頭的放置測頭的放置/4.915基體金屬的電性能基體金屬的電性能/4.216試樣的變形試樣的變形/4.1017測頭的溫