Ketebalan lapisan (coating thickness) adalah sebuah variabel yang berperan penting dalam kualitas produk, mengontrol proses dan mengontrol biaya. Oleh karena itu industri terkait sangat membutuhkan alat ukur ketebalan.
Pengukuran ketebalan lapisan film dapat dilakukan menggunakan berbagai macam alat ukur. Oleh karena itu, diperlukan pemahaman mengenai alat ukur ketebalan dan cara penggunaannya untuk setiap aplikasi pelapisan.
Teknik Pengukuran Ketebalan
Teknik pengukuran yang umum digunakan untuk lapisan film non-destruktif adalah metode magnetik (mengukur lapisan non-magnetik pada baja), arus eddy (mengukur lapisan logam lainnya yang tidak konduktif), ultrasonik (mengukur non-logam) dan kadang menggunakan mikrometer.
Metode untuk lapisan film kering destruktif adalah dengan metode cross-sectioning dan metode gravimetri.
Tersedia pula metode pengukuran untuk lapisan film powder dan liquid.
1. Pengukur Ketebalan Film Magnetik
Pengukur film magnetik digunakan untuk mengukur ketebalan lapisan non-magnetik secara non-destruktif pada substrat besi. Kebanyakan pelapisan pada baja dan besi diukur dengan cara ini.
Terdapat dua pilihan dalam pengukuran magnetik yaitu penarikan magnetik dan induksi magnetik/elektromagnetik.
a. Penarikan Magnetik (Magnetic Pull-off)
Alat ukur penarikan magnetik menggunakan sebuah magnet permanen, sebuah pegas yang dikalibrasi, dan skala bertingkat. Daya tarik antara magnet dan baja magnetik menarik keduanya.
Saat ketebalan lapisan yang memisahkan keduanya meningkat, magnet menjadi lebih mudah untuk ditarik.
Ketebalan lapisan ditentukan dengan mengukur gaya tarik ini. Lapisan film yang lebih tipis akan memiliki daya tarik magnet yang lebih kuat sementara lapisan film yang lebih tebal akan memiliki daya tarik magnet yang relatif lebih kecil.
Pengujian dengan pengukur magnetik sensitif terhadap kekasaran permukaan, kelengkungan, ketebalan substrat, dan susunan paduan logam.
Pengukur tarik magnetik adalah alat yang sederhana, murah, portabel, dan biasanya tidak memerlukan penyesuaian kalibrasi. Alat ini adalah alternatif yang cocok untuk Anda apabila sasaran kualitas produk Anda hanya memerlukan beberapa bacaan selama produksi.
Umumnya model dari alat ini berbentuk pensil mapun model tombol putar balik (rollback dial).
Model tipe pensil (PosiPen) menggunakan magnet yang dipasang pada pegas heliks yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan yang dilapisi.
Sebagian besar pengukur tarik magnetik tipe pensil memiliki magnet yang besar dan dirancang untuk bekerja hanya dalam satu atau dua posisi, yang sebagian mengkompensasi gravitasi.
Tersedia pula versi yang lebih akurat, yang memiliki magnet kecil dan presisi untuk diukur pada permukaan yang kecil, panas, atau sulit dijangkau, dan akurat saat pengukur diarahkan ke bawah, atas, atau horizontal dengan toleransi ±10%.
DeFelsko Magnetic Pull Coating Thickness Gauge PosiPen
Model dial rollback (PosiTest) adalah bentuk paling umum dari pengukur tarik magnetik. Sebuah magnet dipasang pada salah satu ujung lengan yang berputar dan terhubung ke pegas yang dikalibrasi.
Dengan memutar dial dengan jari, pegas meningkatkan gaya pada magnet dan menariknya dari permukaan.
Pengukur ini memiliki toleransi pengukurannya sebesar ± 5%, mudah digunakan dan mampu bekerja pada posisi apapun, aman di lingkungan eksplosif dan biasanya digunakan oleh kontraktor pengecatan dan operasi kecil powder coating.
DeFelsko Coating Thickness Gauge PosiTest
b. Induksi Magnetik dan Elektromagnetik
Instrumen induksi magnetik menggunakan magnet permanen sebagai sumber medan magnet. Sebuah generator efek Hall atau magneto-resistor digunakan untuk merasakan kerapatan fluks magnet pada kutub magnet.
Instrumen induksi elektromagnetik menggunakan medan magnet bolak-balik. Batang feromagnetik yang lembut dengan gulungan kawat halus digunakan untuk menghasilkan medan magnet.
Kumparan kawat kedua digunakan untuk mendeteksi perubahan fluks magnet.
DeFelsko Coating Thickness Gauges PosiTest DFT
Instrumen elektronik ini mengukur perubahan kerapatan fluks magnet pada permukaan probe magnetik saat mendekati permukaan baja.
Besarnya kerapatan fluks pada permukaan probe secara langsung berhubungan dengan jarak dari substrat baja. Dengan mengukur kerapatan fluks, ketebalan lapisan dapat ditentukan.
Pengukur magnetik elektronik tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Alat ini biasanya menggunakan probe dengan tekanan konstan untuk memberikan pembacaan yang konsisten dan tidak dipengaruhi oleh operator.
Pembacaan ditampilkan pada layar LCD dan memiliki opsi untuk menyimpan hasil pengukuran, melakukan analisis pembacaan instan, dan mencetak hasil serta untuk pemeriksaan lebih lanjut dengan toleransi sebesar ± 1%.
Instruksi pabrikan harus diikuti dengan hati-hati untuk hasil yang akurat. Metode pengujian standar tersedia dalam ASTM D 1186, D 7091-05, ISO 2178, dan ISO 2808.
2. Arus Eddy
Teknik arus eddy digunakan untuk mengukur ketebalan lapisan non-konduktif pada substrat logam non-ferrous secara non-destruktif.
Kumparan kawat halus yang menghantarkan arus bolak-balik frekuensi tinggi (di atas 1 MHz) digunakan untuk mengatur medan magnet bolak-balik pada permukaan probe instrumen.
Ketika probe dibawa dekat permukaan konduktif, medan magnet bolak-balik akan membentuk arus eddy di permukaan.
Karakteristik substrat dan jarak probe dari substrat (ketebalan lapisan) mempengaruhi besarnya arus eddy.
Arus eddy menciptakan medan elektromagnetik lawannya sendiri yang dapat dirasakan oleh kumparan yang menarik atau oleh kumparan kedua yang berdekatan.
DeFelsko Coating Thickness Gauge PosiTector 6000
Pengukur ketebalan lapisan dengan arus eddy terlihat dan beroperasi seperti pengukur magnetik elektronik.
Seperti pengukur elektronik magnetik, pengukur ini biasanya menggunakan probe tekanan konstan dan menampilkan hasil pada LCD.
Pengukur ini juga dapat memiliki opsi untuk menyimpan hasil pengukuran atau melakukan analisis instan dari pembacaan dan output ke printer atau komputer untuk pemeriksaan lebih lanjut. Toleransinya adalah ± 1%.
Metode standar untuk penerapan dan kinerja pengujian ini tersedia dalam ASTM B 244, ASTM D 1400, D 7091-05 dan ISO 2360.
Saat ini, sudah banyak thickness gauge yang menggabungkan prinsip magnetik dan arus eddy ke dalam satu unit.
Beberapa diantaranya juga menyederhanakan pengukuran secara otomatis dari satu prinsip operasi ke prinsip lainnya, tergantung pada substratnya. Unit kombinasi ini populer di kalangan pelukis dan powder coating.
3. Ultrasonic
Teknik ultrasonik pulsa-gema pengukur ultrasonik digunakan untuk mengukur ketebalan lapisan pada substrat bukan logam (plastik, kayu, dan lain sebagainya) tanpa merusak lapisan.
DeFelsko PosiTector 200 Coating Thickness Gauge for Non-Metal Substrates
Probe instrumen berisi transduser ultrasonik yang mengirimkan pulsa melalui lapisan. Pulsa dipantulkan kembali dari substrat ke transduser dan diubah menjadi sinyal listrik frekuensi tinggi.
Bentuk gelombang gema didigitalkan dan dianalisis untuk menentukan ketebalan lapisan. Dalam beberapa keadaan, lapisan individu dalam sistem multi-lapisan dapat diukur.
Toleransi tipikal untuk perangkat ini adalah ±3%. Metode standar untuk penerapan dan kinerja pengujian ini tersedia di ASTM D 6132.
4. Mikrometer
Mikrometer juga dapat digunakan untuk memeriksa ketebalan lapisan. Alat ini memiliki keuntungan untuk mengukur kombinasi berbagai lapisan atau substrat, tetapi kekurangannya adalah membutuhkan akses ke substrat yang kosong.
Mikrometer juga terbatas dalam menyentuh permukaan lapisan dan dapat terhalang oleh bagian bawah substrat, serta seringkali kurang sensitif untuk mengukur lapisan yang tipis.
 |
 |
Dengan mikrometer, teknik pengukuran dilakukan dengan dua perlakuan.
Pertama, mengukur dengan lapisan pada tempatnya dan kedua tanpa lapisan.
Perbedaan antara dua pembacaan, variasi ketinggian, dianggap sebagai ketebalan lapisan.
5. Uji Destruktif (Cross Sectioning)
Salah satu teknik destruktif adalah dengan memotong bagian yang dilapisi dalam penampang dan mengukur ketebalan lapisan film non-logam dengan melihat potongan secara mikroskopis.
Teknik cross sectioning lainnya menggunakan mikroskop untuk melihat sayatan geometris melalui lapisan film kering. Alat pemotong khusus digunakan untuk membuat alur-V kecil yang presisi melalui lapisan ke dalam substrat.
Alur-V Memotong melalui Sistem Pelapisan Dua Lapis
Walaupun prinsip metode destruktif ini mudah dipahami, kesalahan pengukuran tetap bisa terjadi, sehingga dibutuhkan keterampilan untuk menyiapkan sampel dan menginterpretasikan hasilnya.
ASTM D 4138 menguraikan metode standar untuk sistem pengukuran ini.
Anda dapat melakukan uji destruktif dengan bantuan mikroskop digital Dino-Lite.
Mikroskop digital ini dilengkapi dengan perangkat lunak DinoCapture 2.0 yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran.
Perangkat ini juga sempurna untuk mengukur ketebalan lapisan karena portabel, tidak seperti mikroskop tradisional biasa.
Dino-Lite Digital Microscope Series
6. Gravimetri
Dengan mengukur massa dan luas lapisan, ketebalan dapat ditentukan. Metodenya sangat sederhana, dengan menimbang bagian sebelum dan sesudah pelapisan. Setelah massa dan luas ditentukan, ketebalan dihitung menggunakan persamaan berikut:
Keterangan:
T adalah ketebalan (μm),
m adalah massa lapisan (mg),
A adalah luas yang diuji (cm2),
d adalah kerapatan (g/cm³).
Sulit untuk menghubungkan massa lapisan dengan ketebalan ketika substratnya kasar atau lapisan tidak rata. Metode ini memakan waktu yang lama dan sering kali merusak, sehingga lebih tepat dilakukan di laboratorium.
Pengukuran Ketebalan Powder Coating Sebelum dan Sesudah Perawatan
Pengukuran powder coating dapat dilakukan sebelum dan sesudah proses perawatan (curing). Jenis substrat, kisaran ketebalan, bentuk bagian, dan biaya menentukan metode terbaik yang akan digunakan dalam pengukuran.
Untuk powder yang tidak diawetkan, pengukuran dapat dilakukan dengan teknik powder comb. Namun metode ini merusak lapisan powder dan memerlukan proses pelapisan ulang pada bagian tersebut setelahnya.
Ketebalan dari powder coating umumnya akan berkurang selama proses pengawetan sehingga prosedur ini memerlukan faktor reduksi untuk memprediksi ketebalan lapisan film yang diawetkan.
Instrumen ultrasonik non-kontak, seperti PosiTest PC Powder Checker juga mengukur powder yang tidak diawetkan, namun tanpa menyentuh permukaan.
Pengukur ini secara otomatis menampilkan hasil ketebalan yang diprediksi.
Pengukuran yang akurat pada saat aplikasi menghilangkan penggunaan berlebihan, meningkatkan kualitas, mengontrol pengaturan, mengurangi pengerjaan ulang & pemborosan dan menghemat biaya.
DeFelsko PosiTest PC Powder Checker
Untuk pengukuran setelah perawatan, tersedia berbagai instrumen non-destruktif yang menggunakan prinsip magnetik, arus eddy, atau ultrasonik tergantung pada substratnya.
Video Review Produk Coating Thickness Gauge
Kami juga menyediakan video review produk coating thickness gauge yang dapat Anda jadikan sebagai referensi untuk memilih produk yang tepat dan sesuai dengan kebutuhan Anda.
Distributor Coating Thickness Gauge
PT LFC Teknologi Indonesia adalah distributor resmi produk DeFelsko di Indonesia yang menawarkan berbagai alat ukur ketebalan lapisan untuk aplikasi pengukuran lapisan pada logam, non-logam, dan ketebalan powder coating.
Jika Anda membutuhkan coating thickness gauge (alat ukur ketebalan) untuk mengukur aplikasi coating Anda, diskusikan dengan tim kami.
Kunjungi juga halaman facebook, instagram, youtube dan linkedin kami untuk mendapatkan update terbaru seputar peralatan industri lainnya.
