Что такое шагрень... или волнистость... или Orange Peel

При оценке качества внешнего вида окрашенного изделия мы обращаем внимание на его цветовые характеристики, блеск, оптические эффекты (искристость металликов или изменение цвета хамелеонами) и пр. Также одним из интересных эффектов является эффект "влажной поверхности", который зависит от степени и однородности шагрени, формирующейся в процессе полимеризации лакокрасочного покрытия [либо при неравномерном распределении красящего состава].

Какую шагрень считать оптическим эффектом, а какую технологическим дефектом - определяют дизайнеры, отвечающие за финишный внешний вид окрашенных изделий. Вместе с технологами они задают определённые допуски и параметры, в которых шагрень считается приемлемой и может быть легко воcпроизведена. Производители продукции, во внешнем виде которой шагрень играет значительную роль, имеют свои собственные шкалы шагрени.

Что влияет на качество оценки шагрени

1. Размер структур

2. Расстояние

Разрешение глаза человека

При очень мелких структурах (ниже предела разрешения человеческого глаза = 0,1 мм) узор из светлых/тёмных областей не виден даже вблизи. В результате снижается качество формирования изображения (image forming quality или IFQ). Хотя с 3 метров структуры размером 1–3 мм трудно определить как "волнистость", но они, тем не менее, влияют на внешний вид покрытия

3. Качество формирования изображения [IFQ, Image Forming Quality]

IFQ на близком расстоянии:

DOI или чёткость изображения

IFQ на большом расстоянии:

"Влажный вид"

Чем измерить шагрень?

В линейке приборов для измерения шагрени компании BYK-Gardner представлены портативные сканеры:
- wave-scan 3
- wave-scan 3 dual
- micro-wave-scan
и промышленный сканер для автоматического измерения шагрени на конвейере - wave-scan Robotic.
Приборы оценивают качество поверхности точно так же, как это делает человеческий глаз [оптическое разрешение = 0,1 мм]. Как взгляд человека, прибор "пробегает" по ней и фиксирует волнообразное чередование темных и светлых зон.

Как это работает?

Технически это реализуется с помощью лазерного источника света (освещает тестируемый образец под углом 60°) и детектора (измеряет интенсивность зеркально отраженного света). Сканер имеет 4 колеса для удобства перемещения по тестируемой поверхности. Двигаясь по тестируемой поверхности, прибор точку за точкой сканирует её оптический профиль на заданном расстоянии. Расстояние (шаг сканирования) выбирается в меню прибора - 50, 100 или 200 мм.

Чтобы смоделировать визуальную оценку шагрени человеческим глазом с учётом его разрешающей способности на различном расстоянии, сигнал, поступающий на детектор, раскладывается на несколько диапазонов с помощью математических функций.

На рисунке изображён график 'идеальной шагрени'. Разумеется, термин 'идеальная шагрень' столь же субъективен как и 'идеальный цвет'. Однако, большинство автопроизводителей стремится привести шагрень к такому уровню, при котором на графике структурных спектров будет виден 'двугорбый верблюд' с увеличенным 'горбом' в области коротких волн [спектральные структуры диапазона 0,3-1 мм]

Тусклость (Dullness)

Структуры размером менее 0,1 мм влияют на визуальное восприятие [делают отражённое изображение менее чётким] - поэтому wave-scan использует встроенную CCD-камеру для измерения рассеянного света, вызванного этими малыми структурами. Этот параметр называется «тусклость».

Спектр структур

Интерпретация результатов измерений

Влияние шероховатости субстрата на шагрень

Влияние толщины покрытия на шагрень

Влияние положения при отверждении на шагрень

Автомобильные шкалы для wave-scan dual

Стандарты по шагрени в авиации

Каждой задаче - своё решение!

wave-scan 3

Малый вес и отличная эргономика wave-scan 3 делают процесс контроля еще более легким, особенно при использовании на конвейере. Новый дизайн упрощает работу на поверхности со сложной геометрией. Управление и меню стали еще понятнее и удобнее

Wave-scan 3 удобен для применения и на плоских, и на искривленных поверхностях (с радиусом кривизны >500 мм), снабжен большим дисплеем и USB-портом, встроенной памятью

Новый дополнительный ИК–светодиод позволяет измерять и анализировать те же самые спектральные структуры (0,1...30 мм) на поверхностях со средним блеском (грунт/праймер). Индекс DOI и степень четкости отражения анализируется с помощью встроенной современной CCD-камеры.

Сканер wave-scan 3 даёт новые возможности специалистам "black belt" на автомобильных заводах при анализе дефектов или несоответствий финишного покрытия требуемым параметрам. Прибор обеспечивает контроль шагрени в соответствии с внутренними стандартами всех мировых автоконцернов.

- новая система навигации и управления – колесо, как на компьютерной мыши.
- объем памяти увеличен до 1 500 значений (ранее – 500)
- новая док-станция - хранение прибора, зарядка батареи, обмен данными с ПК по USB.
- малый вес и размеры, эргономичный дизайн
- возможность измерять криволинейные детали (радиус >500 мм)

wave-scan 3 dual

Wave-scan 3 dual работает на поверхностях с различной степенью блеска — от сильноблестящих до полуматовых. Кроме лазерного источника света, применяемого на очень блестящих поверхностях, эта модель дополнительно снабжена мощным инфракрасным светодиодом, что позволяет выстраивать тот же структурный спектр (от 0,1 до 30 мм) при измерении на поверхностях со средней степенью блеска.

В автомобильной промышленности это помогает оптимизировать внешний вид окрашиваемой поверхности уже с момента нанесения грунта (зависит от степени блеска грунта).

При измерении поверхностей со средним блеском результаты измерений оптического сканера wave-scan 3 dual хорошо коррелируют с показаниями механического профилометра. Измеряя шагрень на каждом слое наносимого покрытия Вы можете заранее определить - какой из слоев оказывает негативное влияние на конечный внешний вид изделия.

Например, после нанесения праймера на крыло и на дверь Вы выяснили, что значения Wb и Wc на двери выше допустимых. Это значит, что металл, из которого отштамповали дверь более шероховатый (по Rz). И механическая шагрень проявилась во внешнем виде. То есть, грунтовочный слой не смог полностью сгладить шероховатость субстрата и исключить его влияние на качество покрытия. Решением задачи может стать:

Наиболее часто подобные проблемы возникают в цехе окраски кузовов и элементов из металла. У изделий из полимеров и пластика проблема шероховатости субстрата практически отсутствует (как у литьевых так и штампованных).

micro-wave-scan

Есть задачи

Выпустив в 2006 году портативный сканер micro-wave-scan, компания BYK-Gardner укрепила свою позицию лидера в разработке решений для контроля качества внешнего вида. Многие приборы BYK-Gardner уже стали "промышленным стандартом" во всём мире. Теперь такой стандарт есть и при решении задач, связанных с измерением шагрени на изделиях небольшого размера с малым радиусом кривизны.

Созданный специально для этих целей, micro-wave-scan моментально занял своё место во всех лабораториях контроля качества при производстве автокомпонентов, бытовой техники премиум-класса, элементов отделки интерьера самолётов, яхт и пр.

Первыми пользователями прибора традиционно стали такие компании как BMW, Mercedes-Benz, AUDI, Airbus, Boeing, TGV, Shinkansen, Samsung и пр. Кузова автомобилей, корпуса бытовой техники, фюзеляжи самолетов - всё это, как правило, окрашивается непосредственно на заводе, где ведется обязательный контроль шагрени с помощью сканеров wave-scan II или wave-scan dual.

Но большая часть комплектующих поступает от сторонних поставщиков (практически 100% пластиковых автокомпонентов, таких как корпуса автомобильных зеркал, дверные ручки, молдинги, бамперы и пр. производятся независимыми от автоконцернов предприятиями).

И есть решения

И в этом случае необходим 100% входной контроль качества автокомпонентов. Ведь в собранном виде автомобиль или самолет должен выглядеть как единое целое не только с технической точки зрения, но и с эстетической. И значения шагрени должны быть абсолютно одинаковы как на стальном кузове, так и на пластиковом бампере.

Решеним стал новый micro-wave-scan. Обладая метрологическими характеристиками сканеров wave-scan II и wave-scan dual, он получил новые возможности для измерения шагрени и DOI на деталях небольших размеров с малым радиусом кривизны.

Производители комплектующих получили профессиональный инструмент для решения повседневных задач. Вопросы, связанные с расхождением уровня шагрени остались в прошлом.

Теперь визуальное впечатление от шагрени можно выразить в объективных цифрах. А степень шагрени ("апельсиновой кожуры") стало возможно контролировать для соответствия требованиям автомобильных концернов. Производители бамперов теперь могут точно знать какая шагрень необходима для VW, а какая - для GM или Hyundai

wave-scan Robotic

Система автоматического контроля шагрени wave-scan Robotic применяется для контроля внешнего вида покрытия на конечном участке окрасочной линии, например - при окраске кузовов автомобилей. Прибор представляет собой сканирующий датчик, размещенный на промышленном роботе.

В отличие от стандартных моделей сканеров wave-scan, которые имеют шасси (4 обрезиненных колеса) для размещения их на измеряемой поверхности, сканер Robotic проводит измерения бесконтактно.

В соответствии с программой робота сканер размещается над поверхностью окрашенного кузова автомобиля на расстоянии 15+-2 мм.

Роботизированная система гарантирует одинаковые условия измерения для всех тестируемых объектов и высокую производительность (сканирование происходит со скоростью от 50 до 150 мм/сек.). Эта система как никогда лучше позволяет избежать ошибок при измерении, связанных с "человеческим фактором"

Сколько стоит wave-scan?

*без учёта стоимости промышленного робота

По вопросам приобретения, аренды, применения и обслуживания сканеров шагрени wave-scan - обращайтесь:

по телефону (812) 677-93-16
по электропочте info@bykgardner.ru