التصنيف: Profilometry | الخشونة والانتهاء

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Application Note | Stent Coating Adhesion Testing

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Quantifying Coating Failure and Adhesion Performance on Drug-Eluting Stents

Research & Experimental Testing

دوانجي لي ، دكتوراه

Visual Design & Editorial

أندرو شور

مقدمة

Blood is carried through arteries from the heart to the rest of the body. Any weakening or blockage of these vessels can pose significant health risks and may become life-threatening. A stent is a small mesh tube inserted into the lumen of a blood vessel to treat narrowed or weakened arteries. Stent implantation is now a widely used procedure to support the arterial wall and restore blood flowᶦ.

Metal stent mesh geometry illustrating the structural complexity of vascular implant design.

Why coating adhesion matters in drug-eluting stents

Drug-eluting stents represent a major advancement in stent technology. They incorporate a biodegradable, biocompatible polymer coating that enables controlled drug release at the arterial site, helping to inhibit intimal thickening and reduce the risk of restenosisᶦᶦ.

A critical concern in these systems is the delamination of the polymer coating from the metallic stent substrate. This coating carries the drug-eluting layer, and its adhesion directly impacts device performance and reliability.

To improve coating adhesion, stents are often designed with complex geometries. In this study, the polymer coating is located at the bottom of grooves within the stent mesh. This configuration presents a significant challenge for adhesion measurement.

A reliable method is required to quantitatively evaluate the interfacial strength between the polymer coating and the metal substrate. The small diameter of the stent mesh, comparable to a human hair, combined with its three-dimensional geometry, requires:

ultrafine X-Y positioning accuracy
precise control of applied load
accurate depth measurement during testing

Measurement Method

Nano scratch testing is performed using the جهاز اختبار ميكانيكي NANOVEA PB1000, in Nano Scratch Mode, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal mesh of stent samples.

Controlled scratch measurements are carried out on stent geometries with dimensions comparable to a human hair, enabling precise evaluation of coating adhesion on complex stent structures.

نانوفيا PB1000 Advanced

اختبار ميكانيكي

شروط الاختبار

1. Regular Stent Samples

The stent is fixed on the sample stage, with a support wire inserted inside the stent tube to ensure stability during nano scratch testing. The NANOVEA Mechanical Tester is used to perform nano scratch measurements using the parameters summarized in Table 1, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal substrate.

Parameter	Value
Load type	تدريجي
Initial load	0.05 mN
Final load	300 and 100 mN
Sliding speed	0.5 mm/min
Sliding distance	0.5 mm
Indenter geometry	مخروطي
Indenter material (tip)	الماس
نصف قطر طرف إندينتر	20 µm
درجة حرارة	24°C (room)

الجدول 1: Test parameters for nano scratch measurements on regular stent samples

2. Grooved Stent Samples

The SEM image in Fig. 1 shows the cross-section of the stent sample. The stent features a groove with a depth of approximately 30 µm. The polymer coating, with a thickness of 10.8 µm, is located at the bottom of the groove.

Standard 60° conical diamond tips are not sharp enough to reach the bottom of the groove without contacting the sidewalls. Therefore, a sharper 40° conical diamond tip is used in this study (Fig. 2).

Nano scratch measurements are performed using the parameters summarized in Table 2.

Parameter	Value
Load type	تدريجي
Initial load	0.1 mN
Final load	300 mN
معدل التحميل	300 mN/min
Scratch length	0.25 mm
Scratch speed	0.25 mm/min
Indenter geometry	40° cone
Indenter material (tip)	الماس
نصف قطر طرف إندينتر	5 µm

Table 2: Test parameters for nano scratch measurements on grooved stent samples

Fig. 1: SEM cross-section of a grooved stent showing polymer coating located at the bottom of the groove, highlighting the challenge of coating adhesion measurement in recessed geometries.

Fig. 2: Schematic of a 40° conical diamond tip designed for nano scratch testing inside stent grooves, enabling accurate adhesion measurement without sidewall interference.

النتائج والمناقشة

The stent mesh has a diameter of approximately 100 μm, comparable to a human hair. Precise positioning is therefore critical to ensure the scratch test is performed at the center of the stent mesh. The NANOVEA Mechanical Tester provides X–Y positioning accuracy down to 0.25 μm, enabling accurate test placement under the integrated optical microscope.

1. Regular Stent Samples

Nano scratch testing is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch track on the stent is shown in Fig. 3a, while failure behavior at different stages is presented in Fig. 3b and 3c.

Two critical loads are identified:

Lc1: the load at which the first visible damage appears on the coating
Lc2: the load at which the coating is fully removed and the substrate is exposed

The evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth is shown in Fig. 4, providing insight into the progression of coating failure during the test.

The first signs of coating damage appear at Lc1 ≈ 14.5 mN. As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a wider and deeper scratch track. During this phase, the COF increases from approximately 0.05 to 0.7.

At Lc2 ≈ 78.1 mN, the coating is fully delaminated from the metal substrate. Beyond this point, as the load continues to increase, both COF and penetration depth remain relatively stable due to the mechanical support of the underlying metal substrate.

(a) Full Scratch Track

(b) Lc1 ≈ 14.5 mN

Fig. 3: Nano scratch track on a stent coating under progressively increasing load, showing (a) full scratch path, (b) initial coating failure at Lc1 ≈ 14.5 mN, and (c) complete coating delamination at Lc2 ≈ 78.1 mN.

Fig. 4: Evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth during nano scratch testing of a stent coating under progressively increasing load, showing the progression of coating failure and transition to substrate support.

Failures during nano scratch testing up to a maximum load of 300 mN occur at critical loads below 100 mN. To enable a more quantitative comparison of coating performance, additional tests are performed with a maximum load of 100 mN on two stent samples, referred to as Sample 1 and Sample 2.

Fig. 5 compares the scratch tracks of Sample 1 and Sample 2 after nano scratch testing. Sample 1 exhibits the first sign of coating damage at a critical load of Lc1 ≈ 13.2 mN, while Sample 2 shows initial failure at a higher load of Lc1 ≈ 21.1 mN.

Coating delamination occurs at 62.5 mN for Sample 1. In contrast, the coating on Sample 2 remains intact throughout the test, continuing to protect the metal substrate under the same loading conditions.

This behavior is further reflected in the evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth, as shown in Fig. 6. When the diamond tip penetrates through the coating and contacts the metal substrate in Sample 1, the COF reaches a peak while the penetration depth decreases due to the increased stiffness of the underlying substrate.

(a) Sample 1 – Early Coating Failure

(b) Sample 2 – Improved Coating Integrity

Fig. 5: Comparison of nano scratch tracks for two stent coatings, showing (a) early coating failure and delamination in Sample 1, and (b) improved coating integrity in Sample 2 under the same loading conditions.

Fig. 6: Comparison of coefficient of friction (COF) and penetration depth for Sample 1 and Sample 2 during nano scratch testing, showing earlier substrate contact and higher friction response in Sample 1, indicating weaker coating adhesion.

2. Grooved Stent Samples

As shown in Fig. 1 and Fig. 7, the grooved stent mesh has a diameter of approximately 90 μm, comparable to a human hair. The groove has a width of ~50 μm and a depth of 30 μm. This geometry presents a significant challenge for nano scratch testing, particularly for evaluating coating adhesion at the bottom of the groove.

Precise positioning is critical to locate the scratch test within the groove. The nano scratch test is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch tracks of grooved stent Samples 3 and 4 are compared in Fig. 7.

The critical load Lc is defined as the load at which the coating fails and the substrate becomes exposed. The evolution of normal load and penetration depth, shown in Fig. 8, provides further insight into the progression of coating failure during testing.

As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a deeper scratch track. When the critical load Lc is reached, the coating delaminates from the metal substrate.

Sample 3 exhibits coating failure at Lc ≈ 126 mN, while Sample 4 fails at a higher load of Lc ≈ 173 mN. This difference indicates stronger adhesion of the coating in Sample 4.

The measured critical loads enable quantitative comparison of coating adhesion performance. Under the same testing conditions, the coating on Sample 4 demonstrates higher resistance to delamination, making it the better-performing candidate in this study.

(d) Sample 4 – Higher Adhesion in Groove (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 7: Nano scratch tracks inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing (c) coating failure at Lc ≈ 126 mN in Sample 3 and (d) higher adhesion with delayed failure at Lc ≈ 173 mN in Sample 4.

(a) Sample 3 – Earlier Coating Failure (Lc ≈ 126 mN)

(b) Sample 4 – Delayed Failure and Higher Adhesion (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 8: Evolution of normal load and penetration depth during nano scratch testing inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing earlier coating failure in Sample 3 and delayed failure at higher load in Sample 4. The vertical green line indicates the critical load (Lc) where coating delamination occurs.

خاتمة

This study demonstrates the ability of the NANOVEA Mechanical Tester to quantitatively evaluate the cohesive and adhesive strength of polymer coatings on both regular and grooved stent geometries using nano scratch testing.

The recessed geometry of the stent grooves, approximately 50 μm wide and 30 μm deep, presents a significant challenge for coating adhesion measurement. The high X–Y positioning accuracy of 0.25 μm enables precise placement of the scratch test within these confined regions, allowing direct evaluation of coating performance where failure is most critical.

By applying a controlled, progressively increasing load, critical loads associated with coating failure can be identified and compared across samples. This approach enables reliable differentiation of coating adhesion performance and interfacial integrity, even on small, complex stent structures.

مراجع

[I] http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/stents
[II] http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-99402006000300008

Frequently Asked Questions About Stent Coating Adhesion Testing

What is stent coating adhesion testing?

Stent coating adhesion testing evaluates how strongly a polymer coating is bonded to the metal substrate of a stent. Techniques such as nano scratch testing quantify the load at which coating damage and delamination occur, providing measurable indicators of adhesion strength.

What is critical load (Lc) in nano scratch testing?

Critical load (Lc) is the applied load at which a coating fails during a scratch test.

Lc1 corresponds to the first visible damage in the coating
Lc2 indicates complete coating removal and exposure of the substrate

These values are used to quantify and compare coating adhesion performance.

Why is coating adhesion important in drug-eluting stents?

Coating adhesion directly affects the reliability of drug-eluting stents. Poor adhesion can lead to coating delamination, which may compromise controlled drug release and increase the risk of device failure.

How do you measure coating adhesion inside stent grooves?

Measuring adhesion inside stent grooves requires high positioning accuracy and appropriate indenter geometry. Nano scratch testing with sharp diamond tips allows access to recessed coating regions, enabling direct evaluation of adhesion within complex stent geometries.

What does coefficient of friction (COF) indicate in scratch testing?

The coefficient of friction (COF) reflects changes in surface interaction during the scratch test. A sudden increase in COF often indicates coating failure and contact between the indenter and the underlying metal substrate.

How can nano scratch testing compare different coating formulations?

Nano scratch testing enables direct comparison of coatings by measuring critical loads under controlled conditions. Higher critical loads indicate stronger adhesion and improved resistance to delamination, allowing selection of better-performing coating systems.

Need Reliable Stent Coating Adhesion Testing?

Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography

Application Note | Dental Surface Characterization

Dental Surface Roughness Measurement and Full 3D Tooth Topography

Surface Roughness Analysis Using Non-Contact Optical Profilometry

أُعدت بواسطة

Walter Alabiso, PhD; Davide Morrone, MPhys; Andrew Shore, MA

مقدمة

The ability to accurately characterize tooth surfaces, including micro-roughness and 3D surface topography at the nanometer scale, enables advanced research and applications in orthodontics and dental materials science. Non-contact optical profilometry provides a precise method for measuring dental surface roughness and analyzing tooth surface morphology without damaging delicate structures. These measurements support the development of composite dental materials that replicate the natural surface roughness of enamel, as well as the design and fabrication of patient-specific dental casts and restorative components.

Low surface roughness plays a primary role in limiting bacterial adhesion and plaque formation, thereby reducing the risk of cavities. An increase in average roughness (Ra) above 2 µm leads to a steep increase in biofilm formation in vivo.¹ An Ra of 0.2 µm is considered the threshold value below which no further reduction in bacterial adhesion can be expected.²

Reconstruction of the tooth’s 3D surface topography enables the fabrication of dental casts, which are essential for accurate diagnosis, treatment planning, and the fabrication of dental appliances.

Non-Contact Optical Profilometry for Dental Surface Analysis

The present study illustrates the potential of NANOVEA’s high-precision non-contact optical profilometers for dental surface roughness measurement and 3D tooth topography analysis. Chromatic Light technology offers significant advantages over classical touch probe techniques. It acquires data points from deep crevices and complex geometries without introducing measurement errors or artifacts caused by local plastic deformation and without requiring extensive data manipulation.

Compared to focus variation systems, single-point optical sensing provides superior lateral and height accuracy, with X/Y resolution below 0.5 µm, maximum vertical resolution of 1.9 nm, and the ability to measure surface angles up to 87°. The technique is effective on transparent, opaque, specular, diffusive, polished, and rough dental surfaces, making it well suited for comprehensive dental surface characterization.

ℹ️ اعرف المزيد عن non-contact optical profilometry and surface roughness measurement services.

Measurement Method

في هذا التطبيق ، فإن ملف NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to analyze the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar previously affected by tooth decay. The side of the tooth was scanned using a PS2–MG140 single-point optical sensor to measure surface roughness parameters over a defined region of interest and along multiple line profiles.

The crown of the tooth was then scanned and reconstructed using a PS5–MG35 single-point optical sensor, which is suited for larger-area acquisition and full 3D tooth topography measurement.

نانوفيا JR25 Portable
الملف الشخصي البصري

Surface Measurement Using NANOVEA Optical Profilometer

Surface roughness measurements were performed on the lateral side of the molar crown, followed by full 3D reconstruction of the crown surface. Separate single-point optical sensors were used to optimize measurement accuracy for both localized roughness analysis and large-area surface topography acquisition.

PS2 – MG140

Surface roughness analysis by area and parallel line profiles on the side of the tooth’s crown.

PS5 – MG35

Full 3D surface reconstruction of the tooth’s crown.

معلمات القياس

The following measurement parameters were used for localized surface roughness analysis and full 3D surface reconstruction of the molar crown using NANOVEA single-point optical sensors.

Parameter	Roughness Analysis (Area)	Roughness Analysis (Profiles)	Full 3D Reconstruction
Optical Pen	PS2-MG140	PS2-MG140	PS5-MG35
Z-Range [µm]	300	300	10000
X-Distance [mm]	2.00	3.00	7.50
X-Step Size [µm]	1.70	1.70	10.00
Y-Distance [mm]	2.00	1.00	7.00
Y-Step Size [µm]	1.70	100.00	10.00
Average (Avg)	1	1	1
Measurement Type	Direct	Direct	Direct
Acquisition Mode	Single Frequency	Single Frequency	Double Frequency
Acquisition Rate [Hz]	200	200	100–400
Light Intensity [%]	100	100	100

Optical Profilometry Results

Surface Roughness Analysis (Area)

The PS2 single-point optical sensor was used to investigate fine surface features on the side of the tooth. The image below shows a false-color 2D surface map of the scanned region obtained by non-contact optical profilometry.

A least-squares degree-8 polynomial form removal was applied to isolate the surface roughness component. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm and L-Gaussian 0.8 mm were then applied according to ISO 25178. The resulting filtered surface and corresponding roughness parameters are presented below.

ISO 25178 – Roughness (S-L)
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
F: [Workflow] Form removed (LS-poly 8)
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Height Parameters
سكوير	2.433	µm	ارتفاع الجذر التربيعي
SSK	-0.102		انحراف
SKU	3.715		التفرطح
Sp	18.861	µm	أقصى ارتفاع ذروة
سيفيرت	16.553	µm	Maximum pit depth
س	35.414	µm	أقصى ارتفاع
سا	1.888	µm	حسابي يعني الارتفاع

The average surface roughness Sa is 1.888 µm, while the peak-to-valley height Sz reaches 35.414 µm.

A 3D surface rendering of the filtered area is shown below for visualization.

Roughness Analysis (Profiles)

Surface roughness profiles were measured using a series of 11 parallel line scans along the X direction on the side of the tooth. The false-color 2D surface map of the raw scan is shown below.

The surface form was removed using a least-squares 8-degree polynomial prior to applying the metrological filters, leaving the residual surface shown below.

A statistical analysis of the measured surface roughness profiles reveals the following line roughness parameters.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: لا أحد
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Evaluation length: All λc (3)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	5.683	0.761	4.315	6.610
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	6.242	1.009	4.701	8.438
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	11.925	1.676	9.123	15.048
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	2.063	0.297	1.710	2.629
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	2.523	0.361	2.057	3.175

F: لا أحد

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

The value of Ra is consistent with the Sa value extracted from the surface area measurement.

Different metrological filters can be applied to distinguish between macroscopic waviness and microscopic surface roughness. For example, a coarser filter cut-off, such as the 8 mm cut-off used with the Robust Gaussian order-2 filter, produces a smoother waviness profile (red) that is less sensitive to sharp local variations and follows the original surface profile more loosely.

Alternatively, a finer cut-off (e.g., 0.08 mm) enables the analysis of micro-roughness by removing the waviness component that follows the original profile at a larger scale, leaving the finer surface roughness features of the tooth visible.

The microroughness analysis obtained using a 0.08 mm L-Gaussian filter is presented below.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: لا أحد
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.08 mm
Evaluation length: All λc (37)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	1.582	0.122	1.342	1.748
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	1.466	0.119	1.254	1.661
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	3.049	0.196	2.820	3.409
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	0.495	0.047	0.423	0.597
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	0.643	0.056	0.562	0.762

F: لا أحد

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

Full 3D Tooth Surface Topography Reconstruction

The extended Z-scan range of the PS5 optical sensor enables high-fidelity scanning of the entire tooth crown surface. The resulting 3D surface topography is shown below.

2D VIEW: 2D surface map of the tooth crown measured with optical profilometry

3D VIEW: High-fidelity 3D rendering of the molar crown surface obtained with optical profilometry

خاتمة

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar.

Both the area scan and the line profile analysis revealed a roughness Rq of approximately 2.5 µm and an Ra of about 1.9–2.0 µm. These values are consistent with results reported in the literature.³ The use of a narrower L-Gaussian filter with an 80 µm cut-off enabled further investigation of micro-roughness, revealing an Rq of 0.643 µm and an Ra of 0.495 µm.

The full 3D surface topography of the molar crown was reconstructed with high fidelity. The high measurement resolution allows detection of fine surface features and crevices. The resulting surface data can be easily processed and exported as STL files, enabling the design and fabrication of customized dental devices and restorative components.

مراجع

[1] Shin, B.W., et al. Surface Roughness of Prefabricated Pediatric Zirconia Crowns Following Simulated Toothbrushing. Pediatric Dentistry 44.5 (2022): 363–367.
[2] Bollen, C.M.L., Paul Lambrechts, and Marc Quirynen. Comparison of surface roughness of oral hard materials to the threshold surface roughness for bacterial plaque retention: A review of the literature. Dental Materials 13.4 (1997): 258–269.
[3] Suputtamongkol, K., et al. Surface roughness resulting from wear of lithia-disilicate-based posterior crowns. Wear 269.3–4 (2010): 317–322.

Frequently Asked Questions About Dental Surface Roughness Measurement

What is dental surface roughness measurement?

Dental surface roughness measurement quantifies the microscopic texture of tooth surfaces using parameters such as Ra, Rq, and Sa. Optical profilometers measure these features without contacting the surface, allowing accurate analysis of enamel, restorative materials, and dental crowns.

Why use optical profilometry to measure tooth roughness?

Optical profilometry provides non-contact surface measurement with nanometer-scale vertical resolution. It captures 2D surface maps and full 3D surface topography of dental structures without damaging soft or polished surfaces.

What roughness parameters are used for dental surface analysis?

Common roughness parameters include Ra (arithmetic mean roughness), Rq (root mean square roughness), Sa (areal roughness), and Sz (maximum surface height). These parameters help evaluate enamel wear, plaque adhesion risk, and the performance of restorative materials.

Why is surface roughness important in dentistry?

Surface roughness affects plaque retention, wear resistance, and the long-term performance of dental restorations. Controlling micro-roughness can reduce bacterial adhesion and improve the durability of dental materials.

Need Reliable Surface Roughness Measurement for Dental Materials?

طلقة النار Peened تحليل السطح

تحليل الأسطح المنبثقة من الرصاص

استخدام مقياس الأبعاد ثلاثي الأبعاد غير المتصل

أُعدت بواسطة

كرايج للتنزه

مقدمة

الطلقة بالرصاص هي عملية يتم فيها قصف الركيزة بمعدن كروي أو زجاجي أو خرز خزفي - يشار إليه عادة باسم "طلقة" - بقوة تهدف إلى تحفيز اللدونة على السطح. يوفر تحليل الخصائص قبل وبعد التثبيط رؤى حاسمة لتعزيز فهم العملية والتحكم فيها. تعد خشونة السطح ومنطقة تغطية الدمامل التي خلفتها اللقطة من الجوانب الجديرة بالملاحظة بشكل خاص.

أهمية مقياس الملامح ثلاثي الأبعاد غير الملامس لتحليل الأسطح المشقوقة بالرصاص

على عكس مقاييس ملفات تعريف الاتصال التقليدية، والتي تم استخدامها تقليديًا لتحليل السطح المسطح، يوفر قياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد صورة ثلاثية الأبعاد كاملة لتقديم فهم أكثر شمولاً لمنطقة التغطية والتضاريس السطحية. وبدون القدرات ثلاثية الأبعاد، سيعتمد الفحص فقط على المعلومات ثنائية الأبعاد، وهو ما لا يكفي لتوصيف السطح. يعد فهم التضاريس ومنطقة التغطية والخشونة ثلاثية الأبعاد أفضل طريقة للتحكم في عملية التنعيم أو تحسينها. نانوفيا مقاييس عدم الاتصال ثلاثية الأبعاد الاستفادة من تقنية Chromatic Light مع قدرة فريدة على قياس الزوايا الحادة الموجودة على الأسطح المجهزة والمسطحة. بالإضافة إلى ذلك، عندما تفشل التقنيات الأخرى في توفير بيانات موثوقة بسبب اتصال المسبار، أو اختلاف السطح، أو الزاوية، أو الانعكاس، تنجح مقاييس ملفات التعريف NANOVEA.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام مقياس NANOVEA ST400 غير الملامس لقياس المواد الخام واثنين من الأسطح المثقوبة بشكل مختلف لإجراء مراجعة مقارنة. توجد قائمة لا حصر لها من معلمات السطح التي يمكن حسابها تلقائيًا بعد المسح السطحي ثلاثي الأبعاد. هنا ، سنراجع السطح ثلاثي الأبعاد ونحدد المناطق ذات الأهمية لمزيد من التحليل ، بما في ذلك التحديد الكمي والتحقيق في الخشونة والدمامل ومساحة السطح.

نانوفيا ST400 قياسي
مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد

العينة

نتائج

سطح صلب

ISO 25178 معلمات الخشونة ثلاثية الأبعاد

SA	0.399 ميكرومتر	متوسط الخشونة
سكوير	0.516 ميكرومتر	خشونة RMS
س	5.686 ميكرومتر	الحد الأقصى من الذروة إلى الوادي
Sp	2.976 ميكرومتر	الحد الأقصى لارتفاع الذروة
سيفيرت	2.711 ميكرومتر	أقصى عمق حفرة
SKU	3.9344	التفرطح
SSK	-0.0113	انحراف
سال	0.0028 ملم	طول الارتباط التلقائي
شارع	0.0613	نسبة أبعاد الملمس
سدار	26.539 ملم²	مساحة السطح
سفك	0.589 ميكرومتر	انخفاض عمق الوادي

نتائج

سطح مثقوب 1

تغطية السطح 98.105%

ISO 25178 معلمات الخشونة ثلاثية الأبعاد

سا	4.102 ميكرومتر	متوسط الخشونة
سكوير	5.153 ميكرومتر	خشونة RMS
س	44.975 ميكرومتر	الحد الأقصى من الذروة إلى الوادي
Sp	24.332 ميكرومتر	الحد الأقصى لارتفاع الذروة
سيفيرت	20.644 ميكرومتر	أقصى عمق حفرة
SKU	3.0187	التفرطح
SSK	0.0625	انحراف
سال	0.0976 ملم	طول الارتباط التلقائي
شارع	0.9278	نسبة أبعاد الملمس
سدار	29.451 ملم²	مساحة السطح
سفك	5.008 ميكرومتر	انخفاض عمق الوادي

نتائج

سطح مثقوب 2

تغطية السطح 97.366%

ISO 25178 معلمات الخشونة ثلاثية الأبعاد

سا	4.330 ميكرومتر	متوسط الخشونة
سكوير	5.455 ميكرومتر	خشونة RMS
س	54.013 ميكرومتر	الحد الأقصى من الذروة إلى الوادي
Sp	25.908 ميكرومتر	الحد الأقصى لارتفاع الذروة
سيفيرت	28.105 ميكرومتر	أقصى عمق حفرة
SKU	3.0642	التفرطح
SSK	0.1108	انحراف
سال	0.1034 ملم	طول الارتباط التلقائي
شارع	0.9733	نسبة أبعاد الملمس
سدار	29.623 ملم²	مساحة السطح
سفك	5.167 ميكرومتر	انخفاض عمق الوادي

خاتمة

في تطبيق تحليل السطح هذا ، أظهرنا كيف أن NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profiler يميز بدقة كل من تفاصيل التضاريس والنانومتر لسطح مثقوب. من الواضح أن كلا من Surface 1 و Surface 2 لهما تأثير كبير على جميع المعلمات المذكورة هنا عند مقارنتها بالمواد الخام. يكشف الفحص البصري البسيط للصور عن الاختلافات بين الأسطح. يتم تأكيد ذلك أيضًا من خلال مراقبة منطقة التغطية والمعلمات المدرجة. بالمقارنة مع السطح 2 ، يُظهر السطح 1 متوسط خشونة أقل (Sa) ، وخدوش أقل عمقًا (Sv) ، ومساحة سطح مخفضة (Sdar) ، ولكن مساحة تغطية أعلى قليلاً.

من خلال قياسات السطح ثلاثية الأبعاد هذه ، يمكن تحديد مناطق الاهتمام بسهولة وإخضاعها لمجموعة شاملة من القياسات ، بما في ذلك الخشونة ، والانتهاء ، والملمس ، والشكل ، والتضاريس ، والتسطيح ، والصفقة ، والاستواء ، والحجم ، والارتفاع ، وغيرها. يمكن اختيار المقطع العرضي ثنائي الأبعاد بسرعة لتحليل مفصل. تسمح هذه المعلومات بإجراء تحقيق شامل للأسطح المثقوبة ، باستخدام مجموعة كاملة من موارد قياس السطح. يمكن دراسة مجالات الاهتمام المحددة بشكل أكبر باستخدام وحدة AFM المتكاملة. توفر مقاييس ملف التعريف NANOVEA 3D سرعات تصل إلى 200 مم / ثانية. يمكن تخصيصها من حيث الحجم والسرعات وإمكانيات المسح ، ويمكن حتى أن تتوافق مع معايير Class 1 Clean Room. تتوفر أيضًا خيارات مثل ناقل الفهرسة والتكامل للاستخدام المضمن أو عبر الإنترنت.

شكر خاص للسيد هايدن من شركة IMF لتزويدنا بالعينة الموضحة في هذه المذكرة. Industrial Metal Finishing Inc. | indmetfin.com

هل لديك تطبيق مماثل؟

مورفولوجيا سطح الطلاء

صبغ السطح السطحي

مراقبة التطور في الوقت الحقيقي الآلي
استخدام NANOVEA 3D PROFILOMETER

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

تلعب الخصائص الوقائية والزخرفية للطلاء دورًا مهمًا في مجموعة متنوعة من الصناعات ، بما في ذلك صناعة السيارات والصناعات البحرية والعسكرية والبناء. لتحقيق الخصائص المرغوبة ، مثل مقاومة التآكل ، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، ومقاومة التآكل ، يتم تحليل صيغ الطلاء والبنيات بعناية وتعديلها وتحسينها.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لتحليل التشريح السطحي للطلاء الجاف

عادة ما يتم تطبيق الطلاء في صورة سائلة ويخضع لعملية تجفيف تتضمن تبخر المذيبات وتحويل الطلاء السائل إلى طبقة صلبة. أثناء عملية التجفيف ، يغير سطح الطلاء شكله وملمسه تدريجيًا. يمكن تطوير أشكال وتشطيبات الأسطح المختلفة باستخدام مواد مضافة لتعديل التوتر السطحي وخصائص تدفق الطلاء. ومع ذلك ، في حالة وجود وصفة طلاء سيئة الصياغة أو معالجة غير صحيحة للأسطح ، قد تحدث أعطال غير مرغوب فيها على سطح الطلاء.

يمكن للمراقبة الدقيقة في الموقع لمورفولوجيا سطح الطلاء خلال فترة التجفيف أن توفر رؤية مباشرة لآلية التجفيف. علاوة على ذلك، فإن التطور في الوقت الحقيقي لمورفولوجيات السطح يعد معلومات مفيدة جدًا في مختلف التطبيقات، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد. النانو مقاييس عدم الاتصال ثلاثية الأبعاد قياس مورفولوجية سطح الطلاء للمواد دون لمس العينة، وتجنب أي تغيير في الشكل قد يكون ناجماً عن تقنيات الاتصال مثل القلم المنزلق.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام مقياس NANOVEA ST500 غير الملامس ، المزود بمستشعر بصري عالي السرعة ، لمراقبة شكل سطح الطلاء خلال فترة التجفيف التي تبلغ ساعة واحدة. نعرض قدرة NANOVEA Non-Contact Profilometer في توفير قياس آلي ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي للمواد مع تغيير مستمر للشكل.

نانوفيا ST500 مساحة كبيرة
مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد

النتائج والمناقشة

تم تطبيق الطلاء على سطح صفيحة معدنية ، متبوعًا على الفور بقياسات آلية لتطور التشكل لطلاء التجفيف في الموقع باستخدام مقياس NANOVEA ST500 غير الملامس المجهز بجهاز استشعار خط عالي السرعة. تمت برمجة الماكرو لقياس وتسجيل مورفولوجيا السطح ثلاثي الأبعاد تلقائيًا في فترات زمنية محددة: 0 ، 5 ، 10 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 ، 60 دقيقة. يتيح إجراء المسح الآلي هذا للمستخدمين أداء مهام المسح تلقائيًا عن طريق تشغيل إجراءات محددة بالتسلسل ، مما يقلل بشكل كبير من الجهد والوقت وأخطاء المستخدم المحتملة مقارنة بالاختبار اليدوي أو عمليات المسح المتكررة. أثبتت هذه الأتمتة أنها مفيدة للغاية للقياسات طويلة المدى التي تتضمن عمليات مسح متعددة على فترات زمنية مختلفة.

يولد مستشعر الخط البصري خطًا ساطعًا يتكون من 192 نقطة ، كما هو موضح في الشكل 1. هذه النقاط الضوئية الـ 192 تفحص سطح العينة في وقت واحد ، مما يزيد بشكل كبير من سرعة المسح. يضمن ذلك إتمام كل مسح ثلاثي الأبعاد بسرعة لتجنب التغييرات الكبيرة في السطح أثناء كل عملية مسح على حدة.

شكل ١: مستشعر الخط البصري لمسح سطح طلاء التجفيف.

يتم عرض عرض الألوان الزائف والعرض ثلاثي الأبعاد والملف الشخصي ثنائي الأبعاد لطوبوغرافيا الطلاء المجفف في الأوقات التمثيلية في الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 على التوالي. يسهل اللون الخاطئ في الصور اكتشاف الميزات التي لا يمكن تمييزها بسهولة. تمثل الألوان المختلفة اختلافات الارتفاع عبر مناطق مختلفة من سطح العينة. يوفر العرض ثلاثي الأبعاد أداة مثالية للمستخدمين لمراقبة سطح الطلاء من زوايا مختلفة. خلال أول 30 دقيقة من الاختبار ، تتغير الألوان الزائفة على سطح الطلاء تدريجيًا من درجات أكثر دفئًا إلى ألوان أكثر برودة ، مما يشير إلى انخفاض تدريجي في الارتفاع بمرور الوقت في هذه الفترة. تتباطأ هذه العملية ، كما يتضح من تغير اللون المعتدل عند مقارنة الطلاء في 30 و 60 دقيقة.

تم رسم متوسط ارتفاع العينة وقيم الخشونة Sa كدالة لوقت تجفيف الطلاء في الشكل 5. تحليل الخشونة الكامل للطلاء بعد 0 و 30 و 60 دقيقة من وقت التجفيف مدرج في الجدول 1. ويمكن ملاحظة ذلك ينخفض متوسط ارتفاع سطح الطلاء بسرعة من 471 إلى 329 ميكرومتر في أول 30 دقيقة من وقت التجفيف. يتطور نسيج السطح في نفس الوقت الذي يتبخر فيه المذيب ، مما يؤدي إلى زيادة خشونة قيمة Sa من 7.19 إلى 22.6 ميكرومتر. تتباطأ عملية تجفيف الطلاء بعد ذلك ، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في ارتفاع العينة وقيمة Sa إلى 317 ميكرومتر و 19.6 ميكرومتر ، على التوالي ، عند 60 دقيقة.

تسلط هذه الدراسة الضوء على قدرات NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer في مراقبة التغيرات ثلاثية الأبعاد للسطح لتجفيف الطلاء في الوقت الفعلي ، مما يوفر رؤى قيمة في عملية تجفيف الطلاء. من خلال قياس شكل السطح دون لمس العينة ، يتجنب مقياس التشكيل الجانبي إدخال تعديلات على الشكل للطلاء غير المجفف ، والتي يمكن أن تحدث مع تقنيات التلامس مثل القلم المنزلق. يضمن نهج عدم الاتصال هذا تحليلًا دقيقًا وموثوقًا به لتجفيف مورفولوجيا سطح الطلاء.

الشكل 2: تطور مورفولوجيا سطح الطلاء الجاف في أوقات مختلفة.

الشكل 3: عرض ثلاثي الأبعاد لتطور سطح الطلاء في أوقات التجفيف المختلفة.

الشكل 4: ملف تعريف ثنائي الأبعاد عبر عينة الطلاء بعد أوقات تجفيف مختلفة.

الشكل 5: تطور متوسط ارتفاع العينة وقيمة الخشونة Sa كدالة لوقت تجفيف الطلاء.

أيزو 25178 - معلمات نسيج السطح

وقت التجفيف (دقيقة)	0	5	10	20	30	40	50	60
Sq (ميكرومتر)	7.91	9.4	10.8	20.9	22.6	20.6	19.9	19.6
SKU	26.3	19.8	14.6	11.9	10.5	9.87	9.83	9.82
س (ميكرومتر)	97.4	105	108	116	125	118	114	112
سيفرت (ميكرومتر)	127	70.2	116	164	168	138	130	128
Sz (ميكرومتر)	224	175	224	280	294	256	244	241
سا (ميكرومتر)	4.4	5.44	6.42	12.2	13.3	12.2	11.9	11.8

الجدول 1: خشونة الطلاء في أوقات التجفيف المختلفة.

خاتمة

في هذا التطبيق ، عرضنا إمكانيات NANOVEA ST500 3D Non-Contact Profilometer في مراقبة تطور مورفولوجيا سطح الطلاء أثناء عملية التجفيف. مستشعر الخط البصري عالي السرعة ، الذي يولد خطًا من 192 نقطة ضوئية تمسح سطح العينة في وقت واحد ، جعل الدراسة فعالة من حيث الوقت مع ضمان دقة لا مثيل لها.

تسمح الوظيفة الكلية لبرنامج الاستحواذ ببرمجة القياسات الآلية لمورفولوجيا السطح ثلاثي الأبعاد في الموقع ، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص للقياس طويل الأجل الذي يتضمن عمليات مسح متعددة في فترات زمنية محددة مستهدفة. إنه يقلل بشكل كبير من الوقت والجهد وإمكانية حدوث أخطاء المستخدم. تتم مراقبة التغييرات التدريجية في مورفولوجيا السطح وتسجيلها بشكل مستمر في الوقت الفعلي بينما يجف الطلاء ، مما يوفر رؤى قيمة حول آلية تجفيف الطلاء.

البيانات المعروضة هنا لا تمثل سوى جزء بسيط من الحسابات المتاحة في برنامج التحليل. مقاييس NANOVEA قادرة على قياس أي سطح تقريبًا ، سواء كان شفافًا أو داكنًا أو عاكسًا أو معتمًا.

هل لديك تطبيق مماثل؟

فحص رسم خرائط التخشن باستخدام قياس الأبعاد ثلاثي بالبروفايلو متر

قسوة تخطيط التفتيش

استخدام القياس الشخصي ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي ، دكتوراه

مقدمة

تعد خشونة السطح وملمسه من العوامل الحاسمة التي تؤثر على الجودة النهائية وأداء المنتج. يعد الفهم الشامل لخشونة السطح ، والملمس ، والاتساق أمرًا ضروريًا لاختيار أفضل إجراءات المعالجة والتحكم. هناك حاجة إلى فحص مضمّن سريع وقابل للقياس الكمي وموثوق به لأسطح المنتج لتحديد المنتجات المعيبة في الوقت المناسب وتحسين ظروف خط الإنتاج.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لفحص السطح الداخلي

تنتج العيوب السطحية في المنتجات عن معالجة المواد وتصنيع المنتجات. يضمن فحص جودة السطح المضمن مراقبة الجودة الصارمة للمنتجات النهائية. نانوفيا ملفات التعريف البصرية ثلاثية الأبعاد غير المتصلة الاستفادة من تقنية Chromatic Light ذات القدرة الفريدة لتحديد خشونة العينة دون تلامس. يتيح مستشعر الخط مسح ملف التعريف ثلاثي الأبعاد لسطح كبير بسرعة عالية. عتبة الخشونة، المحسوبة في الوقت الحقيقي بواسطة برنامج التحليل، بمثابة أداة تمرير/فشل سريعة وموثوقة.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، يتم استخدام Nanovea ST400 المجهز بمستشعر عالي السرعة لتفقد سطح العينة مع العيوب لإظهار قدرة Nanovea

أجهزة قياس عدم التلامس في توفير فحص سريع وموثوق للسطح في خط الإنتاج.

نانوفيا

ST400

النتائج والمناقشة

تحليل سطحي ثلاثي الأبعاد لـ العينة المعيارية الخشنة

تم مسح سطح معيار الخشونة ضوئيًا باستخدام NANOVEA ST400 المزود بمستشعر عالي السرعة يولد خطًا ساطعًا من 192 نقطة ، كما هو موضح في الشكل 1. هذه النقاط الـ 192 تفحص سطح العينة في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة سرعة المسح.

يوضح الشكل 2 طرق عرض ألوان خاطئة لخريطة ارتفاع السطح وخريطة توزيع الخشونة لعينة معيار الخشونة. في الشكل 2 أ ، يُظهر معيار الخشونة سطحًا مائلًا قليلاً كما هو ممثل بتدرج لوني متنوع في كل من كتل الخشونة القياسية. في الشكل 2 ب ، يظهر توزيع الخشونة المتجانس في كتل خشونة مختلفة ، ويمثل لونها الخشونة في الكتل.

يوضح الشكل 3 أمثلة خرائط النجاح / الفشل التي تم إنشاؤها بواسطة برنامج التحليل بناءً على عتبات الخشونة المختلفة. يتم تمييز كتل الخشونة باللون الأحمر عندما تكون خشونة سطحها أعلى من قيمة حدية معينة. يوفر هذا أداة للمستخدم لإعداد عتبة خشونة لتحديد جودة تشطيب سطح العينة.

شكل ١: مسح مستشعر الخط البصري على عينة Roughness Standard

أ. خريطة ارتفاع السطح:

ب. خريطة الخشونة:

الشكل 2: طرق عرض الألوان الزائفة لخريطة ارتفاع السطح وخريطة توزيع الخشونة لعينة معيار الخشونة.

الشكل 3: خريطة النجاح / الفشل على أساس Roughness Threshold.

الفحص السطحي للعينة مع العيوب

يظهر الشكل 4. خريطة توزيع الخشونة وخريطة عتبة خشونة المرور/الفشل لسطح العينة.

أ. خريطة ارتفاع السطح:

تمثل الألوان المختلفة في لوح التحميل في الشكل 4 ب قيمة الخشونة على السطح المحلي. تعرض خريطة خشونة خشونة متجانسة في المنطقة السليمة للعينة. ومع ذلك ، فإن العيوب ، في أشكال الحلقة ذات المسافة البادئة وندبة التآكل يتم إبرازها بلون ساطع. يمكن للمستخدم بسهولة إعداد حد خشونة النجاح / الفشل لتحديد عيوب السطح كما هو موضح في الشكل 4 ج. تتيح هذه الأداة للمستخدمين مراقبة جودة سطح المنتج في خط الإنتاج في الموقع واكتشاف المنتجات المعيبة في الوقت المناسب. يتم حساب قيمة الخشونة في الوقت الفعلي وتسجيلها أثناء مرور المنتجات بواسطة المستشعر البصري المضمن ، والذي يمكن أن يكون بمثابة أداة سريعة وموثوقة لمراقبة الجودة.

ب. خريطة الخشونة:

ج. خريطة حد خشونة النجاح / الفشل:

الشكل 4: خريطة ارتفاع السطح وخريطة توزيع الخشونة و اجتياز / فشل Roughness Threshold Map لـ Te على سطح العينة.

خاتمة

في هذا التطبيق ، أظهرنا كيف أن ملف التعريف البصري NANOVEA ST400 3D Non-Contact Optical Profiler المجهز بمستشعر خط بصري يعمل كأداة موثوقة لمراقبة الجودة بطريقة فعالة وفعالة.

يولد مستشعر الخط البصري خطًا ساطعًا من 192 نقطة يمسح سطح العينة في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى زيادة سرعة المسح بشكل كبير. يمكن تثبيته في خط الإنتاج لمراقبة خشونة السطح للمنتجات في الموقع. تعمل عتبة الخشونة كمعايير يمكن الاعتماد عليها لتحديد جودة سطح المنتجات ، مما يسمح للمستخدمين بملاحظة المنتجات المعيبة في الوقت المناسب.

تمثل البيانات الموضحة هنا جزءًا فقط من الحسابات المتوفرة في برنامج التحليل. تقيس مقاييس ملف تعريف NANOVEA أي سطح تقريبًا في المجالات بما في ذلك أشباه الموصلات ، والإلكترونيات الدقيقة ، والطاقة الشمسية ، والألياف البصرية ، والسيارات ، والفضاء ، والمعادن ، والآلات ، والطلاء ، والأدوية ، والطب الحيوي ، والبيئة وغيرها الكثير.

هل لديك تطبيق مماثل؟

فحص سطح اللحام باستخدام البروفايلو متر المتنقل

فحص سطح اللحام

باستخدام مقياس ملف تعريف ثلاثي الأبعاد محمول

أُعدت بواسطة

كرايج للتنزه

مقدمة

قد يصبح من الضروري فحص لحام معين ، يتم إجراؤه عادةً عن طريق الفحص البصري ، بمستوى عالٍ من الدقة. تشمل المجالات المحددة ذات الأهمية لإجراء تحليل دقيق الشقوق السطحية والمسامية والحفر غير المملوءة ، بغض النظر عن إجراءات التفتيش اللاحقة. يمكن قياس خصائص اللحام مثل البعد / الشكل والحجم والخشونة والحجم وما إلى ذلك من أجل التقييم النقدي.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لفحص سطح اللحام

على عكس التقنيات الأخرى مثل مجسات اللمس أو قياس التداخل، فإن تقنية NANOVEA مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد، باستخدام اللوني المحوري، يمكنه قياس أي سطح تقريبًا، ويمكن أن تختلف أحجام العينات بشكل كبير بسبب التدريج المفتوح وليس هناك حاجة لإعداد العينة. يتم الحصول على النانو من خلال النطاق الكلي أثناء قياس المظهر الجانبي للسطح بدون أي تأثير من انعكاس العينة أو الامتصاص، وله قدرة متقدمة على قياس زوايا السطح العالية ولا يوجد أي معالجة برمجية للنتائج. قم بقياس أي مادة بسهولة: شفافة، غير شفافة، براق، منتشر، مصقول، خشن وما إلى ذلك. إن الإمكانات ثنائية وثنائية الأبعاد لمقاييس ملفات التعريف المحمولة NANOVEA تجعلها أدوات مثالية للفحص الكامل الكامل لسطح اللحام سواء في المختبر أو في الميدان.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام أداة التعريف المحمولة NANOVEA JR25 لقياس خشونة السطح وشكل وحجم اللحام ، وكذلك المنطقة المحيطة. يمكن أن توفر هذه المعلومات معلومات مهمة للتحقق بشكل صحيح من جودة عملية اللحام واللحام.

نانوفيا

جي آر 25

نتائج الإختبار

تُظهر الصورة أدناه العرض ثلاثي الأبعاد الكامل للحام والمنطقة المحيطة جنبًا إلى جنب مع معلمات سطح اللحام فقط. يتم عرض ملف تعريف المقطع العرضي ثنائي الأبعاد أدناه.

العينة

مع إزالة ملف تعريف المقطع العرضي ثنائي الأبعاد أعلاه من ثلاثي الأبعاد ، يتم حساب معلومات الأبعاد الخاصة باللحام أدناه. مساحة السطح وحجم المواد المحسوبة للحام فقط أدناه.

	فتحة	قمة
سطح	1.01 ملم²	14.0 ملم²
مقدار	8.799e-5 ملم³	23.27 ملم³
أقصى عمق / ارتفاع	0.0276 ملم	0.6195 ملم
يعني العمق / الارتفاع	0.004024 ملم	0.2298 ملم

خاتمة

في هذا التطبيق ، أظهرنا كيف يمكن لملف التعريف NANOVEA 3D Non-Contact Profiler أن يميز بدقة الخصائص الهامة للحام ومنطقة السطح المحيطة. من الخشونة والأبعاد والحجم ، يمكن تحديد طريقة كمية للجودة والتكرار أو مزيد من التحقيق فيها. يمكن تحليل عينات اللحامات ، مثل المثال الوارد في ملاحظة التطبيق هذه ، بسهولة ، باستخدام سطح طاولة قياسي أو ملف تعريف NANOVEA محمول للاختبار الداخلي أو الميداني

هل لديك تطبيق مماثل؟

تقييم الخدوش والتآكل في الطلاءات الصناعية

طلاء صناعي

خدش وارتدِ التقييم باستخدام جهاز ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه وأندريا هيرمان

مقدمة

طلاء اليوريثان الأكريلي هو نوع من الطلاء الواقي سريع الجفاف المستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية ، مثل طلاء الأرضيات وطلاء السيارات وغيرها. عند استخدامه كطلاء للأرضيات ، يمكن أن يخدم المناطق ذات الأقدام الكثيفة وحركة المرور ذات العجلات المطاطية ، مثل الممرات والأرصفة ومواقف السيارات.

أهمية اختبار الخدش والارتداء لمراقبة الجودة

تقليديا ، تم إجراء اختبارات توبر للتآكل لتقييم مقاومة التآكل لطلاء أرضيات أكريليك يوريتان وفقًا لمعيار ASTM D4060. ومع ذلك ، كما هو مذكور في المعيار ، "بالنسبة لبعض المواد ، قد تخضع اختبارات الكشط التي تستخدم أداة تابر للتغير بسبب التغيرات في خصائص الكشط للعجلة أثناء الاختبار." 1 قد يؤدي هذا إلى ضعف استنساخ نتائج الاختبار وإنشاء صعوبة في مقارنة القيم المبلغ عنها من مختبرات مختلفة. علاوة على ذلك ، في اختبارات التآكل في تابر ، يتم حساب مقاومة التآكل على أنها خسارة في الوزن في عدد محدد من دورات الكشط. ومع ذلك ، فإن دهانات أرضيات أكريليك يوريتان لها سماكة موصى بها للفيلم الجاف تتراوح من 37.5-50 ميكرومتر.

يمكن لعملية التآكل الشديدة التي تقوم بها شركة Taber Abraser أن تتآكل بسرعة من خلال طلاء اليوريثان الأكريليكي وتؤدي إلى فقد كتلة الركيزة مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة في حساب فقدان وزن الطلاء. يساهم أيضًا غرس الجزيئات الكاشطة في الطلاء أثناء اختبار التآكل في حدوث أخطاء. لذلك ، فإن القياس الكمي والموثوق الذي يتم التحكم فيه جيدًا أمر بالغ الأهمية لضمان تقييم التآكل القابل للتكرار للطلاء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اختبار الصفر يسمح للمستخدمين باكتشاف حالات فشل الالتصاق / الالتصاق السابقة لأوانها في تطبيقات الحياة الواقعية.

هدف القياس

في هذه الدراسة، نعرض أن NANOVEA ترايبومتر و أجهزة فحوصات الميكانيكية مثالية لتقييم ومراقبة جودة الطلاءات الصناعية.

تتم محاكاة عملية التآكل لدهانات الأكريليك المصنوعة من مادة الأكريليك للأرضيات مع طبقات طلاء نهائية مختلفة بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة باستخدام NANOVEA Tribometer. يستخدم اختبار الخدش الدقيق لقياس الحمل المطلوب لإحداث فشل في التماسك أو المادة اللاصقة للطلاء.

نانوفيا T100

مقياس ضغط الهواء المضغوط

نانوفيا PB1000

الفاحص الميكانيكي ذو المنصة الكبيرة

إجراء الاختبار

تقوم هذه الدراسة بتقييم أربعة طلاءات أرضيات أكريليك مائي متوفرة تجارياً والتي لها نفس الطلاء التمهيدي (طبقة الأساس) وطبقات نهائية مختلفة من نفس الصيغة مع تناوب صغير في الخلطات المضافة بغرض تعزيز المتانة. يتم تحديد هذه الطلاءات الأربعة على أنها عينات A و B و C و D.

إختبار الإرتداء

تم تطبيق مقياس Tribometer NANOVEA لتقييم السلوك الاحتكاكي، على سبيل المثال، معامل الاحتكاك، COF، ومقاومة التآكل. تم تطبيق رأس كروي SS440 (قطر 6 مم، درجة 100) على الدهانات التي تم اختبارها. تم تسجيل COF في الموقع. تم تقييم معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=V/(F×s)=A/(F×n)، حيث V هو الحجم البالي، F هو الحمل الطبيعي، s هي مسافة الانزلاق، A هي مساحة المقطع العرضي لمسار التآكل، وn هو عدد الثورات. تم تقييم خشونة السطح ومسارات التآكل بواسطة NANOVEA الملف الشخصي البصري، وتم فحص شكل مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

ارتداء معلمات الاختبار

قوى طبيعية

20 شمال

سرعة

15 م / دقيقة

مدة الاختبار

100 و 150 و 300 و 800 دورة

اختبار الخدش

تم استخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي المجهز بقلم الماس Rockwell C (نصف قطره 200 ميكرون) لإجراء اختبارات خدش الحمل التدريجي على عينات الطلاء باستخدام وضع اختبار الخدش الصغير. تم استخدام حمولتين نهائيتين: 5 نيوتن حمل نهائي لفحص تفتيت الدهان من التمهيدي ، و 35 نيوتن لفحص إزالة الدهان التمهيدي من الركائز المعدنية. تم تكرار ثلاثة اختبارات في نفس ظروف الاختبار على كل عينة لضمان استنساخ النتائج.

تم إنشاء صور بانورامية لأطوال الخدش بالكامل تلقائيًا وتم ربط مواقع فشلها الحرجة بالأحمال المطبقة بواسطة برنامج النظام. تسهل ميزة البرنامج هذه المستخدمين لإجراء تحليل على مسارات الخدش في أي وقت ، بدلاً من الاضطرار إلى تحديد الحمل الحرج تحت المجهر فورًا بعد اختبارات الخدش.

معلمات اختبار الخدش

نوع التحميل	تدريجي
التحميل الابتدائي	٠.٠١ ملي نيوتن
التحميل النهائي	5 N / 35 N
معدل التحميل	10/70 نيوتن / دقيقة
طول الخدش	٣ مم
سرعة الخدش ، (dx / dt)	٦.٠ مم / دقيقة
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق	120º مخروط
مادة الكرة المستخدمة كخارق	الماس
نصف قطر الخارق	٢٠٠ ميكرومتر

ارتد نتائج الاختبار

تم إجراء أربعة اختبارات تآكل على القرص عند عدد مختلف من الثورات (100 و 150 و 300 و 800 دورة) على كل عينة من أجل مراقبة تطور التآكل. تم قياس شكل سطح العينات باستخدام NANOVEA 3D Non-Contact Profiler لتقدير خشونة السطح قبل إجراء اختبار التآكل. كان لجميع العينات خشونة سطح قابلة للمقارنة بحوالي 1 ميكرومتر كما هو معروض في الشكل 1. تم تسجيل COF في الموقع أثناء اختبارات التآكل كما هو موضح في الشكل 2. يوضح الشكل 4 تطور مسارات التآكل بعد 100 و 150 و 300 و 800 دورة ، والشكل 3 يلخص متوسط معدل التآكل لعينات مختلفة في مراحل مختلفة من عملية التآكل.

مقارنةً بقيمة COF التي تبلغ ~ 0.07 للعينات الثلاث الأخرى ، تُظهر العينة A COF أعلى بكثير من ~ 0.15 في البداية ، والتي تزداد تدريجياً وتستقر عند ~ 0.3 بعد 300 دورة تآكل. يسرع مثل هذا COF المرتفع من عملية التآكل ويخلق كمية كبيرة من حطام الطلاء كما هو موضح في الشكل 4 - بدأت إزالة الطبقة العلوية للعينة A في أول 100 دورة. كما هو مبين في الشكل 3 ، يُظهر النموذج أ أعلى معدل تآكل ~ 5 ميكرومتر / نيوتن في أول 300 دورة ، والذي ينخفض قليلاً إلى ~ 3.5 ميكرومتر / نيوتن بسبب مقاومة التآكل الأفضل للركيزة المعدنية. يبدأ الطلاء العلوي للعينة C بالفشل بعد 150 دورة تآكل كما هو موضح في الشكل 4 ، والذي يشار إليه أيضًا بزيادة COF في الشكل 2.

في المقارنة ، يُظهر النموذج B والعينة D خصائص ترايبولوجية مُحسَّنة. تحافظ العينة B على COF منخفض طوال الاختبار بأكمله - تزداد COF قليلاً من ~ 0.05 إلى ~ 0.1. يعمل تأثير التشحيم هذا على تعزيز مقاومة التآكل بشكل كبير - لا يزال المعطف العلوي يوفر حماية فائقة للطلاء التمهيدي الموجود أسفله بعد 800 دورة تآكل. يتم قياس أدنى معدل تآكل يبلغ 0.77 μm2 / N فقط للعينة B عند 800 دورة. يبدأ الطلاء العلوي للعينة D في التفكيك بعد 375 دورة ، كما يتضح من الزيادة المفاجئة في COF في الشكل 2. متوسط معدل التآكل للعينة D هو 1.1 ميكرومتر 2 / N عند 800 دورة.

مقارنةً بقياسات تابر التقليدية للتآكل ، يوفر NANOVEA Tribometer تقييمات تآكل يمكن التحكم فيها جيدًا وقابلة للقياس ويمكن الاعتماد عليها تضمن التقييمات القابلة للتكرار ومراقبة الجودة لطلاء الأرضيات / السيارات التجارية. علاوة على ذلك ، تسمح قدرة قياسات COF في الموقع للمستخدمين بربط المراحل المختلفة لعملية التآكل بتطور COF ، وهو أمر بالغ الأهمية في تحسين الفهم الأساسي لآلية التآكل والخصائص الترايبولوجية لطلاءات الطلاء المختلفة.

شكل ١: الأشكال ثلاثية الأبعاد وخشونة عينات الطلاء.

الشكل 2: COF أثناء اختبارات التثبيت على القرص.

الشكل 3: تطور معدل تآكل الدهانات المختلفة.

الشكل 4: تطور مسارات التآكل أثناء اختبارات التثبيت على القرص.

نتائج اختبار الخدش

يوضح الشكل 5 مخطط القوة العادية وقوة الاحتكاك والعمق الحقيقي كدالة لطول الخدش للعينة أ كمثال. يمكن تركيب وحدة انبعاث صوتية اختيارية لتوفير مزيد من المعلومات. مع زيادة الحمل الطبيعي خطيًا ، يغرق طرف المسافة البادئة تدريجياً في العينة المختبرة كما ينعكس من خلال الزيادة التدريجية للعمق الحقيقي. يمكن استخدام التباين في منحدرات قوة الاحتكاك ومنحنيات العمق الحقيقية كأحد الآثار المترتبة على بدء حدوث فشل الطلاء.

الشكل 5: القوة العادية وقوة الاحتكاك والعمق الحقيقي كدالة لطول الخدش لاختبار خدش العينة (أ) بأقصى حمل قدره 5 نيوتن.

يوضح الشكل 6 والشكل 7 الخدوش الكاملة لجميع عينات الطلاء الأربعة المختبرة بحمل أقصى يبلغ 5 نيوتن و 35 نيوتن على التوالي. تتطلب العينة D حمولة أعلى من 50 نيوتن لتفكيك التمهيدي. تقوم اختبارات الخدش عند الحمل النهائي 5 نيوتن (الشكل 6) بتقييم فشل الالتصاق / اللاصق للطلاء العلوي ، بينما تقيّم الاختبارات عند 35 نيوتن (الشكل 7) تفتيت الدهان التمهيدي. تشير الأسهم الموجودة في الصور المجهرية إلى النقطة التي يبدأ عندها إزالة الطلاء العلوي أو التمهيدي تمامًا من التمهيدي أو الركيزة. يتم استخدام الحمل في هذه المرحلة ، والذي يسمى الحمل الحرج ، Lc ، لمقارنة الخواص المتماسكة أو اللاصقة للطلاء كما تم تلخيصها في الجدول 1.

من الواضح أن عينة الطلاء D لديها أفضل التصاق بيني - حيث تظهر أعلى قيم Lc تبلغ 4.04 N عند إزالة طبقات الطلاء و 36.61 N عند إزالة طبقة الطلاء الأولية. يُظهر النموذج B ثاني أفضل مقاومة للخدش. من تحليل الخدش ، نظهر أن تحسين صيغة الطلاء أمر بالغ الأهمية للسلوكيات الميكانيكية ، أو بشكل أكثر تحديدًا ، خاصية مقاومة الخدوش والالتصاق لدهانات الأرضيات المصنوعة من الأكريليك.

الجدول 1: ملخص للأحمال الحرجة.

الشكل 6: صورة مجهرية للخدش الكامل مع حمولة قصوى تبلغ 5 نيوتن.

الشكل 7: صورة مجهرية للخدش الكامل مع حمولة قصوى تبلغ 35 نيوتن.

خاتمة

بالمقارنة مع قياسات التآكل التقليدية في Taber ، فإن NANOVEA MECHANICAL Tester و Tribometer هما أداتان متفوقتان للتقييم ومراقبة الجودة للأرضيات التجارية وطلاء السيارات. يمكن لجهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي في وضع الخدش اكتشاف مشاكل الالتصاق / التماسك في نظام الطلاء. يوفر NANOVEA Tribometer تحكمًا جيدًا في التحليل الكمي والقابل للتكرار حول مقاومة التآكل ومعامل الاحتكاك في الدهانات.

استنادًا إلى التحليلات الترايبولوجية والميكانيكية الشاملة لطلاءات الأرضيات المصنوعة من الأكريليك المائي التي تم اختبارها في هذه الدراسة ، نظهر أن العينة B تمتلك أقل نسبة COF ومعدل تآكل وثاني أفضل مقاومة للخدش ، بينما يُظهر النموذج D أفضل مقاومة للخدش وثاني أفضل ارتداء المقاومة. يتيح لنا هذا التقييم تقييم واختيار أفضل مرشح يستهدف الاحتياجات في بيئات التطبيق المختلفة.

تشتمل كل من وحدات Nano و Micro في NANOVEA Tester الميكانيكي على المسافة البادئة المتوافقة مع ISO و ASTM وأوضاع اختبار الخدش والتآكل ، مما يوفر أوسع نطاق من الاختبارات المتاحة لتقييم الطلاء على وحدة واحدة. يوفر NANOVEA Tribometer اختبار تآكل واحتكاك دقيق وقابل للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، ووحدات تزييت وتآكل تريبو متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. تعد مجموعة NANOVEA التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الميكانيكية / الترايبولوجية للطلاءات الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو القاسية والأغشية والركائز ، بما في ذلك الصلابة ، ومعامل يونغ ، ومتانة الكسر ، والالتصاق ، ومقاومة التآكل وغيرها الكثير. تتوفر ملفات التعريف الضوئية NANOVEA الاختيارية غير الملامسة للتصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة للخدوش ومسارات التآكل بالإضافة إلى قياسات السطح الأخرى مثل الخشونة.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

تحليل فركتوجرافي باستخدام البروفايلو متر ذات ثلاث درجات

تحليل فركتوجرافي

استخدام القياس الشخصي ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

كرايج للتنزه

مقدمة

تصوير الكسور هو دراسة السمات الموجودة على الأسطح المكسورة وقد تم فحصه تاريخيًا عبر المجهر أو SEM. اعتمادًا على حجم الميزة، يتم تحديد المجهر (ميزات الماكرو) أو SEM (ميزات النانو والجزئي) لتحليل السطح. كلاهما يسمح في النهاية بتحديد نوع آلية الكسر. على الرغم من فعاليته، إلا أن المجهر له حدود واضحة ويعتبر SEM في معظم الحالات، بخلاف التحليل على المستوى الذري، غير عملي لقياس سطح الكسر ويفتقر إلى القدرة على الاستخدام على نطاق أوسع. مع التقدم في تكنولوجيا القياس البصري، NANOVEA مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد تعتبر الآن الأداة المفضلة، مع قدرتها على توفير النانو من خلال قياسات سطحية ثنائية وثلاثية الأبعاد على نطاق واسع

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لفحص الكسر

على عكس SEM ، يمكن لمقياس ملف التعريف ثلاثي الأبعاد غير المتصل قياس أي سطح تقريبًا ، وحجم العينة ، مع الحد الأدنى من إعداد العينة ، وكل ذلك مع تقديم أبعاد رأسية / أفقية متفوقة لأبعاد SEM. باستخدام ملف التعريف ، يتم التقاط ميزات النطاق الكلي من خلال النانو في قياس واحد مع تأثير صفري من انعكاس العينة. قم بقياس أي مادة بسهولة: شفافة ، غير شفافة ، مرآوية ، منتشرة ، مصقولة ، خشنة ، إلخ. يوفر مقياس ملف التعريف ثلاثي الأبعاد غير المتصل قدرة واسعة وسهلة الاستخدام لتعظيم دراسات التصدع السطحي بجزء بسيط من تكلفة SEM.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام NANOVEA ST400 لقياس السطح المكسور لعينة الصلب. في هذه الدراسة ، سنعرض منطقة ثلاثية الأبعاد واستخراج ملف تعريف ثنائي الأبعاد وخريطة اتجاهية للسطح.

نانوفيا

ST400

نتائج

المسطح العلوي

اتجاه نسيج السطح ثلاثي الأبعاد

الخواص	51.26%
الاتجاه الأول	123.2º
الاتجاه الثاني	116.3º
الاتجاه الثالث	0.1725º

يمكن حساب مساحة السطح والحجم والخشونة والعديد من الأشياء الأخرى تلقائيًا من هذا الاستخراج.

2D استخراج الملف الشخصي

نتائج

السطح الجانبي

اتجاه نسيج السطح ثلاثي الأبعاد

الخواص	15.55%
الاتجاه الأول	0.1617º
الاتجاه الثاني	110.5º
الاتجاه الثالث	171.5º

يمكن حساب مساحة السطح والحجم والخشونة والعديد من الأشياء الأخرى تلقائيًا من هذا الاستخراج.

2D استخراج الملف الشخصي

خاتمة

في هذا التطبيق ، أظهرنا كيف يمكن لمقياس ملف التعريف NANOVEA ST400 3D عدم التلامس أن يميز بدقة التضاريس الكاملة (ميزات النانو والجزئية والكلية) للسطح المكسور. من المنطقة ثلاثية الأبعاد ، يمكن تحديد السطح بوضوح ويمكن استخراج المناطق الفرعية أو الملامح / المقاطع العرضية بسرعة وتحليلها بقائمة لا نهائية من حسابات السطح. يمكن تحليل ميزات سطح النانومتر بشكل أكبر باستخدام وحدة AFM المدمجة.

بالإضافة إلى ذلك ، قامت NANOVEA بتضمين نسخة محمولة إلى تشكيلة Profilometer الخاصة بهم ، وهي مهمة بشكل خاص للدراسات الميدانية حيث يكون سطح الكسر غير متحرك. مع هذه القائمة الواسعة من إمكانيات قياس السطح ، لم يكن تحليل سطح الكسر أسهل وأكثر ملاءمة مع أداة واحدة.

هل لديك تطبيق مماثل؟

ارتداء واحتكاك حزام البوليمر باستخدام الترايبومتر

أحزمة بوليمر

ارتدي واحتكاك باستخدام جهاز ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

ينقل محرك الحزام الطاقة ويتتبع الحركة النسبية بين اثنين أو أكثر من أعمدة الدوران. كحل بسيط وغير مكلف مع الحد الأدنى من الصيانة ، تُستخدم محركات السيور على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل المناشير ، ومناشير الخشب ، والدرسات ، ومنفاخ الصوامع ، والناقلات. يمكن لمحركات الحزام حماية الماكينة من الحمل الزائد وكذلك الرطوبة وعزل الاهتزازات.

أهمية تقييم الارتداء للقيادة ذات الأحزمة

الاحتكاك والتآكل أمر لا مفر منه للأحزمة في آلة يحركها حزام. يضمن الاحتكاك الكافي نقلًا فعالًا للطاقة دون الانزلاق ، ولكن الاحتكاك المفرط قد يؤدي إلى تآكل الحزام بسرعة. تحدث أنواع مختلفة من الاهتراء مثل التعب والتآكل والاحتكاك أثناء تشغيل محرك الحزام. من أجل إطالة عمر الحزام وتقليل التكلفة والوقت على إصلاح واستبدال الحزام ، فإن التقييم الموثوق لأداء تآكل الأحزمة أمر مرغوب فيه لتحسين عمر الحزام وكفاءة الإنتاج وأداء التطبيق. القياس الدقيق لمعامل الاحتكاك ومعدل التآكل للحزام يسهل البحث والتطوير ومراقبة الجودة لإنتاج الحزام.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، قمنا بمحاكاة ومقارنة سلوكيات ارتداء الأحزمة ذات القوام السطحي المختلف لعرض قدرة نانوفيا T2000 Tribometer في محاكاة عملية تآكل الحزام بطريقة محكومة ومراقب.

نانوفيا

T2000

إجرائات الإمتحان

تم تقييم معامل الاحتكاك ، COF ، ومقاومة التآكل لحزامين مع خشونة السطح المختلفة والملمس من خلال نانوفيا حمل زائد ثلاثي الأبعاد باستخدام وحدة التآكل الترددي الخطي. تم استخدام كرة فولاذية 440 (قطرها 10 مم) كمادة مضادة. تم فحص خشونة السطح ومسار التآكل باستخدام جهاز متكامل مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد. معدل التآكل، ك، باستخدام الصيغة K = Vl (Fxs)، أين الخامس هو الحجم البالي ، F هو الحمل العادي و س هي المسافة المنزلقة.

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام نظير كرة فولاذية 440 ملساء كمثال في هذه الدراسة ، يمكن تطبيق أي مادة صلبة ذات أشكال مختلفة وتشطيب سطحي باستخدام تركيبات مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

النتائج والمناقشة

يتميز الحزام المحكم والحزام الأملس بخشونة سطحية Ra تبلغ 33.5 و 8.7 um ، على التوالي ، وفقًا لمحات السطح التي تم تحليلها والتي تم التقاطها باستخدام نانوفيا 3D بروفايل بصري عدم الاتصال. تم قياس COF ومعدل التآكل للحزامين المختبرين عند 10 N و 100 N ، على التوالي ، لمقارنة سلوك تآكل الأحزمة عند الأحمال المختلفة.

شكل 1 يوضح تطور COF للأحزمة أثناء اختبارات التآكل. تُظهر الأحزمة ذات القوام المختلف سلوكيات تآكل مختلفة إلى حد كبير. من المثير للاهتمام أنه بعد فترة التشغيل التي يزداد فيها COF تدريجيًا ، يصل الحزام المحكم إلى COF أقل من 0.5 ~ في كلا الاختبارين اللذين تم إجراؤهما باستخدام أحمال 10 N و 100 N. يُظهر الحمل البالغ 10 نيوتن COF أعلى بكثير من ~ 1.4 عندما يصبح COF مستقرًا ويحتفظ فوق هذه القيمة لبقية الاختبار. تم اختبار الحزام الناعم الذي تم اختباره تحت حمولة 100 N سريعًا بواسطة الكرة الفولاذية 440 وشكل مسار تآكل كبير. لذلك توقف الاختبار عند 220 دورة.

شكل ١: تطور COF للأحزمة بأحمال مختلفة.

يقارن الشكل 2 صور مسار التآكل ثلاثية الأبعاد بعد الاختبارات عند 100 N. يوفر مقياس NANOVEA 3D غير المتصل بعدم التلامس أداة لتحليل الشكل التفصيلي لمسارات التآكل ، مما يوفر مزيدًا من التبصر في الفهم الأساسي لآلية التآكل.

الجدول 1: نتيجة تحليل مسار التآكل.

الشكل 2: عرض ثلاثي الأبعاد للحزامين
بعد الاختبارات عند 100 N.

يسمح ملف مسار التآكل ثلاثي الأبعاد بتحديد مباشر ودقيق لحجم مسار التآكل المحسوب بواسطة برنامج التحليل المتقدم كما هو موضح في الجدول 1. في اختبار التآكل لـ 220 دورة ، يحتوي الحزام الناعم على مسار تآكل أكبر وأعمق بكثير بحجم 75.7 مم 3 ، مقارنة بحجم تآكل 14.0 مم 3 للحزام المحكم بعد اختبار تآكل 600 ثورة. يؤدي الاحتكاك العالي للحزام الناعم ضد الكرة الفولاذية إلى معدل تآكل أعلى بمقدار 15 ضعفًا مقارنة بالحزام المحكم.

من المحتمل أن يكون هذا الاختلاف الكبير في COF بين الحزام المحكم والحزام الأملس مرتبطًا بحجم منطقة التلامس بين الحزام والكرة الفولاذية ، مما يؤدي أيضًا إلى أداء التآكل المختلف. يوضح الشكل 3 مسارات التآكل للحزامين تحت المجهر البصري. يتوافق فحص مسار التآكل مع الملاحظة الخاصة بتطور COF: الحزام المحكم ، الذي يحافظ على انخفاض COF يبلغ 0.5 تقريبًا ، لا يُظهر أي علامة على التآكل بعد اختبار التآكل تحت حمولة 10 N. يظهر الحزام الناعم تآكلًا بسيطًا المسار عند 10 N. تخلق اختبارات التآكل التي تم إجراؤها عند 100 N مسارات تآكل أكبر بشكل كبير على كل من الأحزمة ذات النسيج الناعم والسلس ، وسيتم حساب معدل التآكل باستخدام ملفات التعريف ثلاثية الأبعاد كما سيتم مناقشته في الفقرة التالية.

الشكل 3: قم بارتداء المسارات تحت المجهر الضوئي.

خاتمة

في هذه الدراسة ، عرضنا قدرة NANOVEA T2000 Tribometer في تقييم معامل الاحتكاك ومعدل تآكل الأحزمة بطريقة كمية وجيدة التحكم. يلعب نسيج السطح دورًا مهمًا في مقاومة الاحتكاك والتآكل للأحزمة أثناء أداء الخدمة. يُظهر الحزام المحكم معامل احتكاك ثابتًا يبلغ 0.5 تقريبًا ويمتلك عمرًا طويلاً ، مما يؤدي إلى تقليل الوقت والتكلفة في إصلاح أو استبدال الأداة. وبالمقارنة ، فإن الاحتكاك المفرط للحزام الأملس ضد الكرة الفولاذية يؤدي إلى تآكل الحزام بسرعة. علاوة على ذلك ، يعتبر التحميل على الحزام عاملاً حيويًا في مدة خدمته. يخلق الحمل الزائد احتكاكًا عاليًا جدًا ، مما يؤدي إلى تسريع تآكل الحزام.

يوفر NANOVEA T2000 Tribometer اختبارًا دقيقًا وقابلًا للتكرار للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع الدوران والخطية المتوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، ووحدات تزييت وتآكل ثلاثي متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. نانوفيا النطاق الذي لا مثيل له هو الحل المثالي لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو القاسية والأغشية والركائز.

هل لديك تطبيق مماثل؟

البنية المجهرية الأحفورية باستخدام قياس الأبعاد ثلاثي بالبروفايلو متر

البنية المجهرية الأحفورية

استخدام القياس الشخصي ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

الحفريات هي بقايا آثار النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى المحفوظة في الرواسب تحت البحار القديمة والبحيرات والأنهار. عادة ما تتحلل أنسجة الجسم الرخوة بعد الموت ، لكن الأصداف الصلبة والعظام والأسنان تتحجر. غالبًا ما يتم الحفاظ على ميزات سطح البنية المجهرية عند حدوث استبدال معدني للقشور والعظام الأصلية ، مما يوفر نظرة ثاقبة لتطور الطقس وآلية تكوين الأحافير.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل للفحص الأحفوري

تمكننا الملامح ثلاثية الأبعاد للأحفورة من مراقبة السمات السطحية التفصيلية للعينة الأحفورية من زاوية أقرب. قد لا يمكن تمييز الدقة العالية لمقياس ملف التعريف NANOVEA بالعين المجردة. يقدم برنامج تحليل الملف التعريفي مجموعة واسعة من الدراسات التي تنطبق على هذه الأسطح الفريدة. على عكس التقنيات الأخرى مثل مجسات اللمس، فإن تقنية NANOVEA مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد يقيس ملامح السطح دون لمس العينة. وهذا يسمح بالحفاظ على السمات السطحية الحقيقية لبعض العينات الأحفورية الدقيقة. علاوة على ذلك، فإن مقياس الملف الشخصي Jr25 النموذجي المحمول يتيح القياس ثلاثي الأبعاد في المواقع الأحفورية، مما يسهل إلى حد كبير تحليل الحفريات وحمايتها بعد التنقيب.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، يتم استخدام مقياس الملامح NANOVEA Jr25 لقياس سطح عينتين أحفوريتين تمثيليتين. تم مسح وتحليل كامل سطح كل أحفورة من أجل تحديد خصائص سطحها والتي تشمل الخشونة ، والكونتور ، واتجاه النسيج.

نانوفيا

الابن 25

براتشيوبود فوسيل

أول عينة أحفورية تم تقديمها في هذا التقرير هي أحفورة Brachiopod ، والتي جاءت من حيوان بحري له "صمامات" صلبة (قذائف) على سطحه العلوي والسفلي. ظهرت لأول مرة في العصر الكمبري ، أي منذ أكثر من 550 مليون سنة.

يظهر العرض ثلاثي الأبعاد للمسح في الشكل 1 ويظهر عرض الألوان الزائفة في الشكل 2.

شكل ١: عرض ثلاثي الأبعاد لعينة أحافير Brachiopod.

الشكل 2: عرض لون كاذب لعينة أحافير Brachiopod.

تمت إزالة الشكل العام بعد ذلك من السطح من أجل فحص شكل السطح المحلي ومحيط أحفورة Brachiopod كما هو موضح في الشكل 3. يمكن الآن ملاحظة نسيج أخدود متباين غريب على عينة أحافير Brachiopod.

الشكل 3: عرض الألوان الزائفة وخطوط الكنتور عرض بعد إزالة النموذج.

يتم استخراج ملف تعريف الخط من المنطقة المنسوجة لإظهار عرض مقطعي للسطح الأحفوري في الشكل 4. تقيس دراسة ارتفاع الخطوة الأبعاد الدقيقة لميزات السطح. يبلغ متوسط عرض الأخاديد 0.38 مم وعمق ~ 0.25 مم.

الشكل 4: ملف تعريف الخط ودراسات ارتفاع الخطوة للسطح المحكم.

كرينويد الجذعية الأحفورية

العينة الأحفورية الثانية هي أحفورة جذعية كرينويدية. ظهرت Crinoids لأول مرة في بحار العصر الكمبري الأوسط ، قبل حوالي 300 مليون سنة من الديناصورات.

يظهر العرض ثلاثي الأبعاد للمسح في الشكل 5 ويظهر عرض الألوان الزائفة في الشكل 6.

الشكل 5: عرض ثلاثي الأبعاد لعينة أحفورية كرينويد.

تم تحليل خواص نسيج السطح وخشونة أحفورة ساق Crinoid في الشكل 7.

هذه الأحفورة لها اتجاه نسيج تفضيلي في زاوية قريبة من 90 درجة ، مما يؤدي إلى تماثل خواص الملمس بمقدار 69%.

الشكل 6: عرض اللون الزائف لملف جذع Crinoid عينة.

الشكل 7: نسيج السطح خواص وخشونة أحفورة ساق Crinoid.

يظهر المظهر الجانبي ثنائي الأبعاد على طول الاتجاه المحوري لحفورة جذع Crinoid في الشكل 8.

حجم قمم نسيج السطح موحد إلى حد ما.

الشكل 8: تحليل الملف الشخصي ثنائي الأبعاد لأحفوري ساق Crinoid.

خاتمة

في هذا التطبيق ، درسنا بشكل شامل الميزات السطحية ثلاثية الأبعاد لحفورة جذعية Brachiopod و Crinoid باستخدام مقياس التشكيل الجانبي المحمول غير المتصل NANOVEA Jr25. نعرض أن الأداة يمكن أن تميز بدقة التشكل ثلاثي الأبعاد لعينات الأحافير. ثم يتم تحليل سمات السطح المثير للاهتمام وملمس العينات. تمتلك عينة Brachiopod نسيج أخدود متباين ، بينما تُظهر أحافير جذع Crinoid تباينًا تفضيليًا للنسيج. أثبتت عمليات المسح السطحي ثلاثية الأبعاد المفصلة والدقيقة أنها أدوات مثالية لعلماء الحفريات والجيولوجيين لدراسة تطور الحياة وتكوين الأحافير.

هل لديك تطبيق مماثل؟

الصفحة 1 من 412 3 4

منتجات

بروفایلومتر

PS50 - مدمج متقدم - مدمج متقدم

JR25 - مدمج محمول مدمج

JR100 - محمول محمول عالي السرعة

ST400 - قياسي معياري معياري ST400

ST500 - مساحة كبيرة معيارية ST500 - مساحة كبيرة معيارية

AFM Pro - المدى الموسع

مراقبة الجودة داخل الخط - الخشونة والملمس واللمسات النهائية

أجهزة اختبار النانو واختبار الخدوش

CB500 - مدمج متقدم - مدمج متقدم

PB1000 - المنصة الكبيرة المتقدمة PB1000

أنظمة الفراغ

ترايبومتر

T50 - منضدة الوزن الحر T50

T200 - مدمج هوائي مدمج

T2000 - هوائي عالي التحميل

T2000 MAX - High Torque Friction Tester

CR-8R - سُمك طلاء التكسير الكروي CR-8R - سماكة طلاء التكسير الكروي

أنظمة الفراغ

خدمات المختبر

تحليل بروفيلوميتري عدم الاتصال

المسافة البادئة واختبار الخدش

اختبار الاحتكاك والتآكل

طوبولوجيا السطح والتحليل الكيميائي

حلول الاختبار

قياس الملامح

الخشونة والانتهاء

الهندسة والشكل

التسطيح والانفتال

الحجم والمساحة

ارتفاع الخطوة والسماكة

الملمس والحبوب

الاختبار الميكانيكي

المسافة البادئة | صلابة ومرونة

المسافة البادئة | الإجهاد مقابل الإجهاد

المسافة البادئة | الزحف والاسترخاء

المسافة البادئة | الخسارة والتخزين

المسافة البادئة | كسر صلابة

المسافة البادئة | قوة الغلة والتعب

درجة حرارة عالية

رطوبة

مكنسة

خدش | فشل لاصق

خدش | فشل متماسك

خدش | صلابة الخدش

خدش | ارتداء متعدد التمريرات

الاحتكاك | معامل الاحتكاك

درجة حرارة منخفضة

سائل

اختبار ترايبولوجي

خطي

التناوب

بلوك على الحلبة

رنين على الطوق

اختبار الخدش

اختبار احتكاك المكابح

درجة حرارة عالية

درجة حرارة منخفضة

تآكل

سائل

الرطوبة والغازات الخاملة

مكنسة

التطبيقات

حسب الصناعة

التكنولوجيا الحيوية والحيوية

مواد بناء

منتجات المستهلك

أجهزة طبية

تصنيع وتصنيع المعادن

النفط والمناجم

بصريات

طلاء الدهان

الأدوية

أشباه الموصلات والالكترونيات

المنسوجات والجلود والورق

الأدوات والآلات

النقل البري

الفضاء والطيران

الجيش والدفاع