La discussion suivante fournit des définitions, des explications, des limitations et des exemples pratiques de la terminologie de la métrologie en rapport avec les jauges de mesure d'épaisseur de revêtement DeFelsko. Les ressources utilisées pour développer ce document comprennent principalement des articles techniques et des normes publiés par des organisations internationales telles que SSPC, ISO, ANSI et ASTM. L'intention est de développer une plate-forme commune de référence pour la documentation de DeFelsko, y compris la littérature, les manuels, les articles techniques, la correspondance et le matériel Web.
Dans les jauges d'arrachage de type 1 (PosiTest ou PosiPen), un aimant permanent est mis en contact direct avec la surface du revêtement. La force nécessaire pour retirer l'aimant de la surface est mesurée et interprétée comme la valeur de l'épaisseur du revêtement sur une échelle ou un affichage de la jauge. La force magnétique qui maintient l'aimant sur la surface varie de manière inversement proportionnelle à la distance entre l'aimant et l'acier, c'est-à-dire à l'épaisseur du revêtement sec. Une force moindre est nécessaire pour retirer l'aimant d'un revêtement épais.
Une jauge électronique de type 2 (PosiTector) utilise des circuits électroniques pour convertir un signal de référence en épaisseur de revêtement. Les jauges électroniques pour métaux ferreux fonctionnent selon deux principes magnétiques différents. Certaines utilisent un aimant permanent qui, lorsqu'il est approché de l'acier, augmente la densité du flux magnétique au niveau de la face polaire de l'aimant. L'épaisseur du revêtement est déterminée en mesurant cette variation de la densité du flux, qui varie de façon inverse à la distance entre l'aimant et le substrat en acier. Les éléments à effet Hall et les éléments de résistance magnétique positionnés sur la face polaire sont les moyens les plus courants de mesurer cette variation de la densité du flux magnétique. Toutefois, la réponse de ces éléments dépend de la température et une compensation thermique est donc nécessaire.
D'autres jauges électroniques ferreuses fonctionnent sur le principe de l'induction électromagnétique. Une bobine contenant une tige de fer doux est alimentée par un courant alternatif, produisant ainsi un champ magnétique variable au niveau de la sonde. Comme avec un aimant permanent, la densité du flux magnétique à l'intérieur de la tige augmente lorsque la sonde s'approche du substrat en acier. Ce changement est détecté par une deuxième bobine. La sortie de la seconde bobine est liée à l'épaisseur du revêtement. Ces jauges nécessitent également une compensation de température en raison de la dépendance de la température des paramètres de la bobine.
La caractérisation est le processus par lequel on apprend à un instrument à relier les signaux reçus de la pointe de sa sonde aux mesures réelles de l'épaisseur du revêtement. Le résultat du processus de caractérisation est une courbe d'étalonnage qui est intégrée à l'instrument. En fonction de la complexité de la courbe, elle peut également tenir compte d'autres facteurs tels que la température ambiante.
Chaque instrument DeFelsko est caractérisé individuellement à l'aide de mesures effectuées sur des normes d'étalonnage traçables qui couvrent la gamme complète de l'instrument. C'est cette caractéristique qui permet aux instruments DeFelsko de prendre des mesures significatives dès leur sortie de l'emballage pour la plupart des applications.
Une référence standard est un échantillon d'épaisseur connue par rapport auquel un utilisateur peut vérifier la précision de sa jauge. Les normes de référence sont généralement des normes d'épaisseur de revêtement ou des cales. Si les parties contractantes en conviennent, une pièce échantillon d'épaisseur connue (ou acceptable) peut être utilisée comme épaisseur standard pour un travail particulier.
Pour la plupart des instruments, l'épaisseur du revêtement standard est généralement un substrat métallique lisse avec un revêtement non magnétique (époxy) d'épaisseur connue et traçable aux normes nationales (NIST). Le substrat est ferreux (acier) pour les jauges magnétiques ou non ferreux (aluminium) pour les jauges à courant de Foucault. Les étalons d'épaisseur de revêtement à haute tolérance sont utilisés pour caractériser et étalonner les jauges dans le cadre du processus de fabrication. Les clients peuvent acheter ces mêmes étalons pour les utiliser comme étalons d'étalonnage dans un laboratoire d'étalonnage ou comme étalons de contrôle sur le terrain ou dans l'usine.
Les étalons d'épaisseur de revêtement à utiliser avec les jauges à ultrasons sont des blocs de plastique solide (polystyrène) qui ont été usinés pour obtenir une surface plane et lisse. En plus d'une épaisseur connue et traçable aux normes nationales, ces étalons ont également une vitesse du son connue.
Les étalons de calibrage sont achetés en tant qu'accessoires pour aider à répondre au besoin croissant des clients de satisfaire aux exigences de la norme ISO/QS-9000 et aux exigences de contrôle de la qualité en interne. De nombreux clients trouvent plus pratique d'étalonner leurs propres jauges en interne, plutôt que de faire appel aux services d'étalonnage de DeFelsko. Pour faciliter la tâche de ces clients, des jeux de normes d'étalonnage sont disponibles avec des valeurs nominales sélectionnées pour couvrir la gamme complète de chaque jauge DeFelsko. Tous les étalons sont accompagnés d'un certificat d'étalonnage indiquant la traçabilité au NIST.
Une cale est une pièce plate non magnétique (en plastique) d'épaisseur connue. Bien qu'une cale puisse souvent prendre la forme du substrat à mesurer, la précision de la cale est plus limitée que celle d'une épaisseur de revêtement standard. Par conséquent, lorsqu'on utilise une cale pour effectuer des ajustements d'étalonnage avec des jauges de type 2 (électroniques), il est important de combiner la tolérance de la cale avec la tolérance de la jauge avant de déterminer la précision des mesures.
Il n'est pas recommandé d'utiliser des cales avec les jauges de type 1 (à arrachement mécanique). Ces cales sont généralement assez rigides et courbées et ne sont pas parfaitement plates, même sur une surface d'essai en acier lisse. À proximité du point d'extraction de la mesure avec une jauge mécanique, la cale se détache souvent de la surface en acier, soulevant l'aimant trop tôt et provoquant une lecture erronée.
L'étalonnage est le processus contrôlé et documenté qui consiste à mesurer des normes d'étalonnage traçables et à vérifier que les résultats sont conformes à la précision déclarée de la jauge. Les étalonnages sont généralement effectués par le fabricant de l'appareil ou par un laboratoire qualifié dans un environnement contrôlé et selon un processus documenté. Les normes d'épaisseur de revêtement utilisées dans l'étalonnage doivent être telles que les incertitudes combinées de la mesure résultante soient inférieures à la précision déclarée de la jauge.
Un intervalle d'étalonnage est la période établie entre les réétalonnages d'un instrument. Conformément aux exigences de la norme ISO 17025, DeFelsko n'inclut pas les intervalles d'étalonnage dans les certificats d'étalonnage émis pour ses jauges d'épaisseur de revêtement PosiPen, PosiTest, PosiTector 6000 et 100.
Pour les clients qui cherchent de l'aide pour développer leurs propres intervalles d'étalonnage, nous partageons l'expérience suivante. Les facteurs non liés à la durée de conservation se sont avérés plus critiques dans la détermination des intervalles d'étalonnage. Ces facteurs sont principalement la fréquence d'utilisation, l'application en question, ainsi que le niveau de soin apporté pendant l'utilisation, la manipulation et le stockage. Par exemple, un client qui utilise fréquemment la jauge, qui mesure sur des surfaces abrasives ou qui utilise la jauge de manière brutale (c'est-à-dire qu'il fait tomber la jauge, ne replace pas le couvercle de la pointe de la sonde pour le stockage ou jette régulièrement la jauge dans une boîte à outils pour le stockage) peut avoir besoin d'un intervalle d'étalonnage relativement plus court. D'après l'analyse théorique et l'expérience pratique, l'impact de la température et de l'humidité sur la jauge est très minime. De plus, les processus de fabrication sont conçus pour minimiser les changements post-étalonnage des performances de la jauge. Même en cas de dérive, la mesure de la jauge est généralement linéaire et est donc compensée avant l'utilisation par la fonction "zéro" de la jauge.
Bien que DeFelsko recommande aux clients d'établir les intervalles d'étalonnage des instruments de mesure en fonction de leur propre expérience et de leur environnement de travail, les commentaires des clients suggèrent qu'un an est un point de départ typique. De plus, notre expérience suggère que les clients qui achètent un nouvel instrument peuvent sans risque utiliser la date d'achat de l'instrument comme point de départ de leur premier intervalle d'étalonnage. L'effet minime de la durée de conservation minimise l'importance de la date réelle du certificat d'étalonnage.
Un certificat d'étalonnage est un document qui enregistre les résultats de mesure réels et toutes les autres informations pertinentes pour un étalonnage réussi de l'instrument. Des certificats d'étalonnage montrant clairement la traçabilité à un site national standard sont inclus par DeFelsko avec chaque instrument neuf, recalibré ou réparé.
La traçabilité est la capacité de suivre le résultat d'une mesure à travers une chaîne ininterrompue de comparaisons, jusqu'à un point fixe international ou national standard qui est communément accepté comme correct. La chaîne se compose généralement de plusieurs étalons de mesure appropriés, la valeur de chacun d'eux ayant une plus grande précision et une moindre incertitude que les étalons suivants.
Le réétalonnage, également appelé recertification, est le processus consistant à effectuer un étalonnage sur un instrument usagé. Les réétalonnages sont périodiquement nécessaires tout au long du cycle de vie d'un instrument, car les surfaces des sondes sont sujettes à une usure qui peut affecter la linéarité des mesures.
En théorie, les clients disposant de normes de référence d'épaisseur traçables et de copies des procédures d'étalonnage disponibles sur le site Web de DeFelsko peuvent recalibrer leurs propres jauges. Les clients sont également limités par les exigences de leurs propres systèmes de qualité ainsi que par leur capacité à contrôler les conditions du réétalonnage.
La vérification de l'étalonnage est un contrôle de précision effectué par l'utilisateur de l'instrument sur des normes de référence connues couvrant la gamme attendue d'épaisseur de revêtement. Ce processus a pour but de vérifier que la jauge fonctionne toujours comme prévu.
La vérification est généralement effectuée pour éviter de mesurer avec un instrument inexact au début ou à la fin d'un poste de travail, avant d'effectuer des mesures critiques, lorsqu'un instrument est tombé ou endommagé, ou chaque fois que l'on soupçonne des lectures erronées. Si les parties contractantes le jugent approprié, un accord initial peut être conclu sur les détails et la fréquence de la vérification de l'exactitude des jauges. Si les lectures ne correspondent pas à la référence standard, toutes les mesures effectuées depuis le dernier contrôle de précision sont suspectes. En cas de dommage physique, d'usure, d'usage intensif ou après un intervalle d'étalonnage établi, la jauge doit être retirée du service et renvoyée au fabricant pour réparation ou étalonnage. L'utilisation d'une mesure de contrôle standard n'est pas destinée à remplacer l'étalonnage et la confirmation réguliers de l'instrument, mais son utilisation peut empêcher l'utilisation d'un instrument qui, dans l'intervalle entre deux confirmations formelles, cesse d'être conforme aux spécifications.
L'ajustement de l'étalonnage est l'alignement des lectures d'épaisseur d'une jauge (suppression du biais) pour correspondre à celles d'un échantillon connu afin d'améliorer la précision de la jauge sur une surface spécifique ou dans une partie spécifique de sa plage de mesure.
Dans la plupart des cas, il suffit de vérifier le zéro sur un substrat non revêtu et de commencer la mesure. Cependant, les effets de propriétés telles que le substrat (composition, propriétés magnétiques, forme, rugosité, effets de bord) et le revêtement (composition, rugosité de surface), ainsi que les températures ambiante et de surface peuvent nécessiter des ajustements de l'instrument.
La plupart des jauges de type 2 peuvent être ajustées sur des étalons de référence connus tels que des pièces revêtues ou des cales. Cependant, les jauges de type 1 telles que PosiPen et PosiTest ont des échelles non linéaires. Comme leurs caractéristiques de réglage sont linéaires, aucun réglage ne doit être effectué. L'utilisateur doit plutôt effectuer une lecture de la base métallique (BMR).
Avec une jauge de type 2 pour laquelle une méthode d'ajustement de l'étalonnage n'a pas été spécifiée, on commence généralement par un ajustement de l'étalonnage en 1 point. Si des inexactitudes sont rencontrées, un ajustement d'étalonnage en 2 points doit être effectué.
Les réglages d'étalonnage 1pt consistent à fixer la courbe d'étalonnage de l'instrument en un point après avoir effectué plusieurs lectures sur un échantillon connu ou une référence standard. Si nécessaire, une cale peut être placée sur le substrat nu pour établir une telle épaisseur. Ce point de réglage peut se situer n'importe où dans la plage de mesure de l'instrument, mais pour de meilleurs résultats, il doit être choisi près de l'épaisseur à mesurer.
La mise à zéro est la forme la plus simple des ajustements 1pt. Elle implique la mesure d'un échantillon ou d'une plaque non revêtue. Dans un réglage simple du zéro, une seule mesure est effectuée, puis la lecture est ajustée à zéro. Dans le cas d'un ajustement du zéro moyen, plusieurs mesures sont effectuées, puis la jauge calcule une lecture moyenne et ajuste automatiquement cette valeur à zéro.
Les ajustements d'étalonnage à 2 points sont similaires à ceux à 1 point, sauf que la courbe d'étalonnage de l'instrument est fixée à deux points connus après avoir effectué plusieurs lectures sur des échantillons ou des normes de référence connus. Les deux épaisseurs doivent se situer dans la plage de mesure de l'instrument. En général, les points sont choisis de part et d'autre de l'épaisseur de revêtement attendue. L'un des avantages du site PosiTector 6000 est sa précision sur l'ensemble de sa plage de mesure. Cela permet généralement au zéro (sans revêtement) d'être l'un des deux points utilisés dans un étalonnage à deux points.
La lecture du métal de base (BMR) est une technique de mise à zéro à utiliser avec les jauges de type 1 (à traction mécanique) sur des surfaces rugueuses. Les réglages d'une jauge de type 1 sont linéaires par nature, mais l'échelle de la jauge n'est pas linéaire. Il est donc important de ne pas régler la jauge pour qu'elle indique zéro sur le substrat nu. Il est recommandé de calculer le BMR pour une pièce non revêtue et de le soustraire des lectures réelles obtenues sur une pièce revêtue. Le BMR est calculé comme une valeur représentative (moyenne) de plusieurs mesures prises à plusieurs endroits sur un substrat nu.
Si une surface d'acier est lisse et régulière, son plan est la surface magnétique effective. Si l'acier est rugueux, comme c'est le cas lors d'un nettoyage par sablage, la surface magnétique "apparente" ou effective que la jauge détecte est un plan imaginaire situé entre les pics et les vallées du profil de la surface. Les jauges lisent l'épaisseur au-dessus du plan magnétique imaginaire. Si une jauge de type 1 est utilisée, l'épaisseur du revêtement au-dessus des pics est obtenue en soustrayant la lecture du métal de base. Avec une jauge de type 2 correctement réglée, la lecture obtenue indique directement l'épaisseur du revêtement.
