MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DEL ESPESOR DE UN RECUBRIMIENTO SOBRE UN MATERIAL COMPUESTO.

Método para la determinación del espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto.

Método para determinar el espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto aplicando corrientes inducidas caracterizado porque el material compuesto junto con su recubrimiento se coloca sobre un material conductor, en la cual se crean corrientes eléctricas circulantes inducidas por un campo magnético alterno, realizándose posteriormente una medición indirecta basada en la medida del efecto de separación que el recubrimiento, junto con el material compuesto, ofrece en corrientes inducidas frente al citado material conductor.

Método para la determinación del espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para la determinación de espesores de recubrimientos sobre materiales compuestos mediante la aplicación de corrientes inducidas.

Antecedentes de la invención Las corrientes inducidas o corrientes de Eddy (también conocidas como corrientes parásitas o corrientes de Focault) son corrientes eléctricas circulantes inducidas por un campo magnético alterno en un conductor aislado. Sobre un material aislante no se inducen corrientes de Eddy, atravesando el campo magnético alterno el citado material no conductor.

Es bien conocido en la actualidad el uso de corrientes inducidas como método de ensayo no destructivo para la determinación de espesores de un recubrimiento no conductor sobre un metal conductor, o el espesor de un recubrimiento metálico no magnético sobre un metal magnético. Sin embargo, no existe en la actualidad un método fiable para la aplicación de corrientes inducidas en la medida de espesores sobre materiales compuestos, tal como fibra de carbono, ya que este material, aunque conductor, presenta una conductividad eléctrica muy baja.

Se han propuesto en la actualidad otro tipo de técnicas, tales como técnicas de ultrasonidos, como ensayos no destructivos para determinar espesores sobre materiales compuestos, si bien este tipo de técnicas emplean equipos muy complejos y no han dado resultados fiables.

La presente invención está orientada a la solución de estos inconvenientes.

Sumario de la invención La presente invención propone un método de medida indirecto para determinar el espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto, tal como fibra de carbono, que comprende las siguientes etapas:

- disponer el material compuesto junto con su recubrimiento en una configuración plana tal que tenga espesor constante en las áreas de medida y comprenda una zona libre de recubrimiento;

- disponer la cara del material compuesto sin recubrimiento sobre una chapa de material conductor de espesor constante;

- generar corrientes inducidas sobre el material conductor mediante un equipo generador de corrientes inducidas de tipo multicanal;

- escoger un palpador de baja frecuencia y alto poder de penetración para realizar las medidas, ajustando la ganancia del mismo al ajuste que se desee obtener en la medición;

- realizar la calibración a cero del método midiendo con el palpador la zona del material compuesto libre de recubrimiento;

- realizar una calibración de referencia midiendo con el palpador una fibra de material compuesto calibrada;

- realizar la medida del material compuesto junto con su recubrimiento con el palpador;

- determinar el espesor del recubrimiento del material compuesto teniendo en cuenta el efecto de la disminución de la intensidad de las corrientes inducidas al atravesar el material compuesto y el recubrimiento cuando dichas corrientes se alejan del equipo generador de las mismas, en base a la medida del efecto de la separación que el recubrimiento y el material compuesto ofrecen en corrientes inducidas frente a la chapa de material conductor.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que le acompañan.

Descripción de las figuras La Figura 1 muestra la representación en pantalla de la calibración a cero del método de medida objeto de la invención.

La Figura 2 muestra la representación en pantalla de la calibración, empleando como referencia fibra de poliéster Mylar de 175 μm, del método de medida objeto de la invención.

La Figura 3 muestra una de las probetas objeto de ensayo del método de medida objeto de la invención.

La Figura 4 muestra una micrografía que representa la rugosidad de un material compuesto con superficie texturada, que constituye una dificultad adicional al método de medida de la invención.

La Figura 5 muestra las micrografías practicadas sobre una de las probetas examinadas con el método de medida de la invención.

La Figura 6 muestra la curva de resultados obtenidos del ensayo de las probetas examinadas con el método objeto de la invención frente a los datos reales.

La Figura 7 muestra la colocación del palpador de medida sobre el material compuesto a medir según el método de medida de la presente invención.

Descripción detallada de la invención El método de determinación del espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto, tal como fibra de carbono, desarrollado por la presente invención consiste en realizar una medida indirecta, considerando el material compuesto o fibra de carbono y el recubrimiento como una separación (Lift-Off) frente a una chapa plana de metal, tal como una chapa de aleación de aluminio.

El método descrito en esta invención es aplicable a una amplia gama de espesores de recubrimientos, que van desde 20 μm a 300 μm, ya que en ningún caso son espesores tan gruesos como para no ser atravesados por la técnica de baja frecuencia aquí propuesta.

Espesores finos de fibra de carbono, principalmente de 1 a 5 mm, permiten obtener resultados muy fiables en la medida de los espesores del recubrimiento, ya que tienen mayor importancia relativa en la separación de variables.

La chapa de aluminio ha de tener un espesor adecuado, preferiblemente de más de 2 mm, y ha de estar sin plaquear. Chapas de 2024, 7075, etc., y en diferentes estados de tratamiento, son adecuadas para realizar la calibración y, por tanto, las medidas.

Los resultados obtenidos con el presente método se contrastan con medidas de corte micrográfico, que son las determinantes en situaciones de litigio.

Ejemplos Seguidamente vamos a exponer los resultados obtenidos en un ejemplo concreto de realización de la invención utilizando como equipo de corrientes inducidas el Zetec MIZ-40 A multicanal, como equipo micrográfico un Analizador de Imagen Leica Q 550 MW, y como palpador de medida un palpador tipo Donut Nortec/R/100 Hz -1 kHz/.50 -1.00 pulgadas, absoluto, P/N 9215653/S/N F04173 con las siguientes características:

- Frecuencia: 950 Hz

- Ángulo: 233º

- Ganancia: 41 dB

- Escala horizontal: 2, 0 V/D

- Escala vertical: 0, 4 V/D

- Drive: 16.

Primeramente, se procede a realizar la calibración del cero empleando para ello una probeta de fibra de carbono libre de pintura, que es el recubrimiento medido en este caso concreto. Como puede observarse en la Figura 1, que muestra la representación en pantalla del equipo, en la que al tratarse de la medida del efecto de separación o Lift-off, el ángulo o fase del vector impedancia se ha ajustado a 233º para obtener una representación vertical, la línea vertical descendente se sitúa en el primer cuadro de altura de pantalla, alcanzando por tanto una altura de 1 cuadro (sobre 8 en total) , que corresponde a la probeta de fibra de carbono libre de pintura, esto es, al cero de la calibración.

Seguidamente, se procede a realizar la calibración en base a una lámina de poliéster tipo Mylar calibrada de 175 μm sobre una probeta de fibra de carbono, según se representa en la Figura 2. El lift-off llega hasta el cuadro 6 de altura de pantalla, lo que provoca 5 cuadros de variación. Cinco cuadros de pantalla equivalen pues a 175 μmenla presente calibración (1 cuadro = 35 μm) . Dependiendo del margen de espesores a medir será posible calibrar el equipo con una amplitud suficiente para poder ajustar la calibración en cada caso concreto.

En la Figura 3 se puede observar una de las probetas que fueron objeto de ensayo, la cual comprende 5 zonas de trabajo: 1. área libre de pintura (para calibrar el cero del equipo) , de color negro; 2. primera capa de pintura, blanca; 3. segunda capa de pintura, amarilla; 4. tercera capa de pintura, gris; y 5. cuarta capa de pintura, azulada. Una vez realizada la calibración anterior, con el ajuste del cero y la referencia de la fibra de poliéster tipo Mylar de 175 μm, se procedió a las lecturas de espesor de cada una de las capas en diferentes probetas, contrastando las mismas frente a las medidas absolutas de la micrografía.

La probeta ensayada de la Figura 3 tiene un espesor nominal de fibra de 1, 6 mm. Evidentemente, espesores menores o mayores necesitarían un ajuste de la ganancia del palpador de baja...

1. Método de medida para determinar el espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- disponer el material compuesto junto con su recubrimiento en una configuración plana tal que tenga espesor constante en las áreas de medida y comprenda una zona libre de recubrimiento;

- disponer la cara del material compuesto sin recubrimiento sobre una chapa de material conductor de espesor constante;

- generar corrientes inducidas sobre el material conductor mediante un equipo generador de corrientes inducidas de tipo multicanal;

- escoger un palpador de baja frecuencia y alto poder de penetración para realizar las medidas, ajustando la ganancia del mismo al ajuste que se desee obtener en la medición;

- realizar la calibración a cero del método midiendo con el palpador la zona del material compuesto libre de recubrimiento;

- realizar una calibración de referencia midiendo con el palpador una fibra de material compuesto calibrada;

- realizar la medida del material compuesto junto con su recubrimiento con el palpador;

- determinar el espesor del recubrimiento del material compuesto teniendo en cuenta el efecto de la disminución de la intensidad de las corrientes inducidas al atravesar el material compuesto y el recubrimiento cuando dichas corrientes se alejan del equipo generador de las mismas, en base a la medida del efecto de la separación que el recubrimiento y el material compuesto ofrecen en corrientes inducidas frente a la chapa de material conductor.

2. Método de medida para determinar el espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto según la reivindicación 1 caracterizado porque el espesor del recubrimiento va desde 20 a 300 μm.

3. Método de medida para determinar el espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto según la reivindicación 1 caracterizado porque el material compuesto es fibra de carbono.

4. Método de medida para determinar el espesor de un recubrimiento sobre un material compuesto según la reivindicación 1 caracterizado porque el material conductor tiene un espesor constante mayor o igual de 2 mm.