التصنيف: الاختبارات المعملية

اختبار مقاومة الخدش لواقيات شاشة الهاتف للخدش

أُعدت بواسطة

ستايسي بيريرا وجوسلين إسبارزا وبيير لورو

فهم مقاومة الخدش في واقيات شاشة الهاتف المحمول

تلعب الطلاءات الواقية على شاشات الهواتف دورًا حاسمًا في مقاومة الخدوش وقوة الالتصاق والمتانة على المدى الطويل. وبمرور الوقت، يمكن أن تؤدي الخدوش والتشققات الدقيقة وتشققات الطلاء إلى تقليل الوضوح البصري والموثوقية - خاصة في البيئات عالية الاستخدام. لتقييم كيفية مقاومة واقيات الشاشة المختلفة للضرر الميكانيكي، يوفر اختبار الخدش باستخدام الأجهزة رؤية قابلة للقياس الكمي لآليات فشل الطلاء، بما في ذلك الالتصاق والتماسك وسلوك الكسر.

في هذه الدراسة, جهاز اختبار ميكانيكي NANOVEA PB1000 يستخدم لمقارنة واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU مقابل واقيات الشاشة المصنوعة من الزجاج المقسّى تحت التحميل التدريجي المتحكم به. باستخدام الكشف الدقيق للانبعاثات الصوتية، نحدد أحمال الفشل الحرجة ونميز كيفية استجابة كل مادة لزيادة الضغط الميكانيكي.

لماذا يعتبر اختبار مقاومة الخدش مهمًا بالنسبة لواقيات الشاشة

يفترض العديد من المستخدمين أن الواقيات الأكثر سمكًا أو الأكثر صلابة يكون أداؤها تلقائيًا أفضل، ولكن المتانة الحقيقية تعتمد على كيفية تصرف المادة تحت الحمل التدريجي وتشوه السطح والإجهاد الموضعي. يسمح اختبار الخدش الآلي للمهندسين بقياس التصاق الطلاء وقوة التماسك ومقاومة تآكل السطح والأحمال الدقيقة التي تبدأ عندها الأعطال أو تنتشر.

من خلال تحليل نقاط بدء التصدع وسلوك التفكك وأنماط الفشل، يمكن للمصنعين التحقق من أداء واقي الشاشة لأغراض البحث والتطوير أو مراقبة الجودة أو القياس المقارن. يوفر اختبار الخدوش النانوية والخدوش الدقيقة رؤية قابلة للتكرار وقائمة على البيانات حول المتانة في العالم الحقيقي بما يتجاوز تقييمات الصلابة التقليدية.

هدف اختبار الخدش:
قياس أحمال الفشل في واقيات الشاشة

الهدف من هذه الدراسة هو توضيح كيفية قيام جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 بإجراء اختبار مقاومة الخدش القياسي القابل للتكرار على واقيات الشاشة البوليمرية والزجاجية. من خلال زيادة الحمل المطبق تدريجيًا، يكتشف النظام الأحمال الحرجة لفشل التماسك والالتصاق، ويلتقط إشارات الانبعاثات الصوتية، ويربط هذه الأحداث بعمق الخدش وقوة الاحتكاك وتشوه السطح.

توفر هذه المنهجية صورة ميكانيكية كاملة لكل طلاء واقٍ، مما يسمح للمصنعين وفرق البحث والتطوير بتقييم تركيبات المواد وقوة التصاق الطلاء ومتانة السطح والسماكة المثلى للطلاء لتحسين أداء المنتج. تُعد تقييمات الخدش هذه جزءًا من مجموعة NANOVEA الأوسع نطاقًا من حلول الاختبارات الميكانيكية تُستخدم لتوصيف الطلاءات والأغشية والركائز في بيئات البحث والتطوير ومراقبة الجودة والإنتاج.

نانوفيا المنصة الكبيرة PB1000
اختبار ميكانيكي

معلمات اختبار الخدش وإعداد الجهاز

تم إجراء تقييم مقاومة الخدش لواقيات الشاشة المصنوعة من البولي يوريثان البولي يوريثان والزجاج المقسّى في ظل ظروف محكومة لضمان إمكانية التكرار والكشف الدقيق عن حمل الفشل. تحدد المعلمات التالية إعداد اختبار الخدش بالحمل التدريجي المستخدم في جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000.

نوع التحميل	متقدم
التحميل الابتدائي	0.1 N
التحميل النهائي	12 N
سرعة انزلاق	3.025 مم/دقيقة
مسافة انزلاق	٣ مم
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق	روكويل (مخروط 120 درجة)
مادة المسافة البادئة (طرف)	دياموند
نصف قطر الخارق	50 ميكرومتر
أَجواء	الهواء
درجة حرارة	24 درجة مئوية (درجة حرارة الغرفة)

الجدول 1: معلمات الاختبار المستخدمة في اختبار الخدش

عينة من واقي الشاشة مثبتة على جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 أثناء قياس الخدش بالحمل التدريجي.

عينات واقي الشاشة المستخدمة لاختبار مقاومة الخدش

تم اختيار مادتي واقي شاشة متوفرتين تجاريًا لمقارنة الاختلافات في مقاومة الخدش وسلوك الفشل والمتانة الميكانيكية. تم تركيب كلتا العينتين بإحكام على جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 وتم تقييمهما في ظروف تحميل تدريجي متطابقة لضمان إجراء مقارنة متسقة وغير متحيزة.

يمثل واقي الشاشة TPU طبقة بوليمرية مرنة ذات مرونة عالية ولكن مقاومة أقل للتآكل، بينما يمثل واقي الشاشة المصنوع من الزجاج المقسّى مادة صلبة وهشة مصممة لصلابة عالية وحماية معززة من الصدمات. يتيح اختبار كلتا المادتين تحت نفس ملف التحميل تقييمًا واضحًا لكيفية تأثير تركيبة المادة ومرونتها وصلابتها على أنماط فشل الخدش.

واقي الشاشة TPU

زجاج مقسّى

شكل ١: واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU والزجاج المقسّى والمعدّة لاختبار مقاومة الخدوش.

نتائج اختبار الخدش: أنماط الفشل في واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU مقابل واقيات الشاشة المصنوعة من الزجاج المقوى

نوع واقي الشاشة	الحمولة الحرجة #1 (ن)	الحمولة الحرجة #2 (ن)
TPU	غير متاح	2.004 ± 0.063
زجاج معالج بالحرارة	3.608 ± 0.281	7.44 ± 0.995

الجدول 2: ملخص الأحمال الحرجة لكل عينة من واقيات الشاشة.

نظرًا لأن واقيات الشاشة المصنوعة من البولي بروبيلين المقوى (TPU) والزجاج المقسى لها خواص ميكانيكية مختلفة اختلافًا جوهريًا، فقد أظهرت كل عينة أنماط فشل مميزة وعتبات حمل حرجة أثناء اختبار الخدش التدريجي للحمل. يلخص الجدول 2 الأحمال الحرجة المقاسة لكل مادة.

يمثّل الحمل الحرج #1 أول نقطة يمكن ملاحظتها لفشل التماسك تحت المجهر الضوئي، مثل بدء التشقق أو الكسر الشعاعي.

يتوافق الحمل الحرج #2 مع أول حدث كبير يتم اكتشافه من خلال رصد الانبعاثات الصوتية (AE)، والذي يمثل عادةً فشلًا هيكليًا أكبر أو حدث اختراق.

واقي الشاشة TPU - سلوك البوليمر المرن

أظهر واقي شاشة TPU حدثًا حرجًا واحدًا مهمًا (الحمل الحرج #2). يتوافق هذا الحمل مع النقطة على طول مسار الخدش حيث بدأ الغشاء في الرفع أو التقشير أو الانفصال عن سطح شاشة الهاتف.

بمجرد تجاوز الحمولة الحرجة #2 (≈2.00 نيوتن)، اخترقت أداة التسديد بما يكفي لإحداث خدش مرئي مباشرةً على شاشة الهاتف لبقية الاختبار. لم يكن بالإمكان اكتشاف أي حدث منفصل للحمل الحرج #1، بما يتفق مع مرونة المادة العالية وقوة التماسك المنخفضة.

واقي الشاشة الزجاجي المقسّى - سلوك الفشل الهش

أظهر واقي الشاشة المصنوع من الزجاج المقسّى حمولتين حرجتين متميزتين من خصائص المواد الهشة:

الحمل الحرج #1 (≈3.61 نيوتن): لوحظت كسور شعاعية وبدء التشقق تحت المجهر، مما يشير إلى فشل التماسك المبكر للطبقة الزجاجية.
الحمل الحرج #2 (≈7.44 نيوتن): يشير الارتفاع الكبير في درجة حرارة AE والزيادة الحادة في عمق الخدش إلى اختراق الواقي عند الأحمال الأعلى.

على الرغم من أن حجم الإنبعاثات الكهرومغناطيسية كان أعلى من TPU، إلا أنه لم ينتقل أي ضرر إلى شاشة الهاتف، مما يدل على قدرة الواقي المصنوع من الزجاج المقسى على امتصاص وتوزيع الحمل قبل حدوث عطل كارثي.

في كلتا المادتين، يتوافق الحمل الحرج #2 مع اللحظة التي اخترقت فيها المسافة البادئة واقي الشاشة، مما يؤكد الحد الحمائي لكل عينة.

واقي شاشة TPU: بيانات اختبار الخدش وتحليل الأعطال

يخدش	الحمولة الحرجة #2 (ن)
1	2.033
2	2.047
3	1.931
متوسط	2.003
الانحراف المعياري	0.052

الجدول 3: الأحمال الحرجة التي تم قياسها أثناء اختبار خدش واقي الشاشة TPU.

الشكل 2: قوة الاحتكاك، والحمل العادي، والانبعاث الصوتي (AE)، وعمق الخدش مقابل طول الخدش لواقي الشاشة TPU. (ب) الحمل الحرج #2

الشكل 3: صورة مجهرية بصرية لواقي شاشة TPU عند التحميل الحرج #2 (تكبير 5×؛ عرض الصورة 0.8934 مم).

الشكل 4: صورة كاملة الطول بعد الخدش لواقي شاشة TPU تُظهر مسار الخدش الكامل بعد اختبار التحميل التدريجي.

واقي الشاشة الزجاجي المقسّى: بيانات الحمولة الحرجة وسلوك الكسر

يخدش	الحمولة الحرجة #1 (ن)	الحمولة الحرجة #2 (ن)
1	3.923	7.366
2	3.382	6.483
3	3.519	8.468
متوسط	3.653	6.925
الانحراف المعياري	0.383	0.624

الجدول 4: الأحمال الحرجة التي تم قياسها أثناء اختبار خدش واقي الشاشة الزجاجي الحراري.

ℹ️ للمقارنة مع طلاءات البوليمر غير السيليكات، انظر دراستنا عن اختبار تآكل طلاء PTFE, والذي يسلط الضوء على سلوك الفشل في أغشية البوليمر منخفضة الاحتكاك في ظل ظروف تحميل تدريجي مماثلة.

الشكل 5: قوة الاحتكاك، والحمل العادي، والانبعاث الصوتي (AE)، وعمق الخدش مقابل طول الخدش لواقي الشاشة الزجاجي المقسّى. (أ) الحمل الحرج #1 (ب) الحمل الحرج #2

الشكل 6: صور مجهرية ضوئية تُظهر مواقع الفشل للحمل الحرج #1 (يسار) والحمل الحرج #2 (يمين) بتكبير 5× (عرض الصورة: 0.8934 مم).

الشكل 7: صورة مجهرية ضوئية بعد الاختبار لمسار خدش الزجاج المقسّى، تبرز بدء الكسر (CL#1) ومنطقة الاختراق النهائي (CL#2) بعد اختبار الحمل التدريجي.

الخلاصة: مقارنة الأداء ضد الخدش بين واقيات الشاشة المصنوعة من مادة TPU مقابل واقيات الشاشة الزجاجية المقواة

توضح هذه الدراسة كيف أن جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 يوفر قياسات مقاومة الخدش الميكانيكية التي يمكن التحكم فيها وتكرارها وحساسيتها العالية باستخدام التحميل التدريجي والكشف عن الانبعاثات الصوتية (AE). ومن خلال الالتقاط الدقيق لأحداث الفشل المتماسكة واللاصقة على حد سواء، يتيح النظام إجراء مقارنة واضحة لكيفية تصرف واقيات الشاشة المصنوعة من البولي يوريثان ثلاثي البولي يوريثان والزجاج المقسى تحت ضغط ميكانيكي متزايد.

تؤكد النتائج التجريبية أن الزجاج المقسّى يُظهر أحمالاً حرجة أعلى بكثير من البولي يوريثان تيرفثالات البولي يوريثان TPU، مما يوفر مقاومة فائقة للخدش وتأخر بدء الكسر وحماية موثوقة ضد اختراق البادئ. تسلط قوة التماسك المنخفضة لبلاستيك TPU والتفكك المبكر الضوء على محدوديته في البيئات عالية الضغط.

بعد تحديد أحمال الأعطال، يمكن أيضًا تحليل مسارات الخدش الناتجة باستخدام مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد غير المتصل لقياس عمق الأخدود والتشوه المتبقي وتضاريس ما بعد الخدش. يساعد ذلك في استكمال المظهر الميكانيكي لكل مادة.

صُمم جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA لاختبار المسافة البادئة والخدش والتآكل بدقة وقابلة للتكرار، ويدعم وحدات النانو والميكرو المتوافقة مع معايير ISO و ASTM. إن تعدد استخداماته يجعله حلاً مثاليًا لتقييم المظهر الميكانيكي الكامل للأغشية الرقيقة والطلاءات والبوليمرات والنظارات والركائز في مجالات البحث والتطوير والإنتاج ومراقبة الجودة.

الأسئلة المتداولة
حول اختبار مقاومة الخدش

ما هو اختبار مقاومة الخدش؟

يقيّم اختبار مقاومة الخدش كيفية استجابة المادة أو الطلاء عندما يطبق قلم ماسي حملاً متزايدًا تدريجيًا. يحدد الاختبار الأحمال الحرجة التي يحدث فيها فشل في التماسك أو الالتصاق، مما يوفر مقياسًا قابلاً للقياس الكمي لقوة التحمل وقوة الالتصاق ومقاومة التلف السطحي.

ما الفرق بين فشل التماسك والالتصاق؟

يحدث فشل التماسك ضمن الطلاء أو المادة، مثل التشقق أو التمزق أو الكسر الداخلي.
يحدث تعطل المادة اللاصقة عندما ينفصل الطلاء عن الركيزة، مما يشير إلى عدم كفاية قوة الترابط.

يكتشف جهاز NANOVEA PB1000 كلاهما باستخدام مراقبة الانبعاثات الصوتية المتزامنة وتتبع عمق الخدش وتحليل الاحتكاك.

لماذا استخدام جهاز اختبار ميكانيكي بدلاً من الطرق اليدوية؟

يوفر جهاز الاختبار الميكانيكي مثل NANOVEA PB1000 قياسات دقيقة وقابلة للتكرار وموحدة، مما يضمن بيانات موثوقة للبحث والتطوير والتحقق من صحة الإنتاج ومراقبة الجودة. كما أنه يوفر ميزات متقدمة، مثل الكشف عن الانبعاثات الصوتية ومراقبة العمق في الوقت الحقيقي، والتي لا يمكن للطرق اليدوية توفيرها.

هل تحتاج إلى اختبار خدش موثوق للمواد الخاصة بك؟

اختبار تآكل الصخور باستخدام مقياس تريبيومتر نانوفا

علم الاحتكاك الصخري:اختبار كشط الصخور باستخدام مقياس الاحتكاك NANOVEA

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

تتكون الصخور من حبيبات معدنية. ويحدد نوع هذه المعادن ووفرتها، بالإضافة إلى قوة الترابط الكيميائي بين الحبيبات المعدنية، الخواص الميكانيكية والترايبولوجية للصخور. اعتمادا على دورات الصخور الجيولوجية، يمكن للصخور أن تخضع للتحولات وتصنف عادة إلى ثلاثة أنواع رئيسية: النارية والرسوبية والمتحولة. تظهر هذه الصخور تركيبات معدنية وكيميائية مختلفة، ونفاذية، وأحجام جسيمات، وتساهم هذه الخصائص في تنوع مقاومتها للتآكل. يستكشف علم ترايبولوجيا الصخور سلوكيات التآكل والاحتكاك للصخور في مختلف الظروف الجيولوجية والبيئية.

أهمية اختبار الكشط الصخري

تحدث أنواع مختلفة من التآكل ضد الصخور، بما في ذلك التآكل والاحتكاك، أثناء عملية حفر الآبار، مما يؤدي إلى خسائر مباشرة وتابعة كبيرة تعزى إلى إصلاح واستبدال لقم الحفر وأدوات القطع. ولذلك، فإن دراسة قابلية الحفر، وقابلية التحمل، وقابلية القطع، وكشط الصخور أمر بالغ الأهمية في صناعات النفط والغاز والتعدين. تلعب أبحاث علم ترايبولوجيا الصخور دورًا محوريًا في اختيار استراتيجيات الحفر الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، وبالتالي تعزيز الكفاءة الشاملة والمساهمة في الحفاظ على المواد والطاقة والبيئة. بالإضافة إلى ذلك، يعد تقليل الاحتكاك السطحي مفيدًا للغاية في تقليل التفاعل بين لقمة الحفر والصخور، مما يؤدي إلى تقليل تآكل الأداة وتحسين كفاءة الحفر/القطع.

هدف القياس

في هذه الدراسة، قمنا بمحاكاة ومقارنة الخصائص الترايبولوجية لنوعين من الصخور لإظهار قدرة مقياس الاحتكاك NANOVEA T50 في قياس معامل الاحتكاك ومعدل التآكل للصخور بشكل محكم ومراقب.

نانوفيا T50 المدمج
مقياس الاحتكاك الحر

العينات

إجراء الاختبار

تم تقييم معامل الاحتكاك وCOF ومقاومة التآكل لعينتين من الصخور بواسطة مقياس Tribometer NANOVEA T50 باستخدام وحدة ارتداء Pin-on-Disc. تم استخدام كرة Al2O3 (قطرها 6 مم) كمادة مضادة. تم فحص مسار التآكل باستخدام مقياس ملف تعريف عدم الاتصال NANOVEA بعد الاختبارات. تم تلخيص معلمات الاختبار أدناه.

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 باستخدام مقياس التعريف البصري NANOVEA، وتم فحص مورفولوجيا مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام كرة Al2O3 كمادة مضادة كمثال في هذه الدراسة. يمكن تطبيق أي مادة صلبة بأشكال مختلفة باستخدام أداة تثبيت مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

معلمات الاختبار

عينات	الحجر الجيري والرخام
ارتداء نصف قطر الحلقة	5 ملم
قوى طبيعية	10 شمال
مدة الاختبار	10 دقائق
سرعة	100 دورة في الدقيقة

النتائج والمناقشة

تتم مقارنة الصلابة (H) والمعامل المرن (E) لعينات الحجر الجيري والرخام في الشكل 1، وذلك باستخدام وحدة المسافة البادئة الدقيقة في جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي. أظهرت عينة الحجر الجيري قيمًا أقل لـ H وE، حيث بلغت 0.53 و25.9 GPa، على التوالي، على عكس الرخام، الذي سجل قيم 1.07 لـ H و49.6 GPa لـ E. وقد لوحظ التباين الأعلى نسبيًا في قيم H وE في يمكن أن تعزى عينة الحجر الجيري إلى عدم تجانس سطحها بشكل أكبر، وذلك بسبب خصائصها الحبيبية والمسامية.

يظهر الشكل 2 تطور COF أثناء اختبارات التآكل لعينتي الصخور. يواجه الحجر الجيري في البداية زيادة سريعة في COF إلى حوالي 0.8 في بداية اختبار التآكل، مع الحفاظ على هذه القيمة طوال مدة الاختبار. يمكن أن يعزى هذا التغيير المفاجئ في COF إلى اختراق كرة Al2O3 في العينة الصخرية، نتيجة للتآكل السريع وعملية الخشونة التي تحدث عند وجه التلامس داخل مسار التآكل. في المقابل، تُظهر عينة الرخام زيادة ملحوظة في COF إلى قيم أعلى بعد حوالي 5 أمتار من مسافة الانزلاق، مما يدل على مقاومتها الفائقة للتآكل عند مقارنتها بالحجر الجيري.

شكل ١: مقارنة الصلابة ومعامل يونغ بين عينات الحجر الجيري والرخام.

الشكل 2: تطور معامل الاحتكاك (COF) في عينات الحجر الجيري والرخام أثناء اختبارات التآكل.

يقارن الشكل 3 الملامح المقطعية لعينات الحجر الجيري والرخام بعد اختبارات التآكل، ويلخص الجدول 1 نتائج تحليل مسار التآكل. ويبين الشكل 4 مسارات تآكل العينات تحت المجهر الضوئي. يتماشى تقييم مسار التآكل مع ملاحظة تطور COF: تظهر عينة الرخام، التي تحافظ على COF منخفض لفترة أطول، معدل تآكل أقل يبلغ 0.0046 مم مكعب / نيوتن متر، مقارنة بـ 0.0353 مم مكعب / نيوتن متر للحجر الجيري. تساهم الخصائص الميكانيكية الفائقة للرخام في مقاومة التآكل بشكل أفضل من الحجر الجيري.

الشكل 3: ملامح المقطع العرضي لمسارات التآكل.

الجدول 1: ملخص نتائج تحليل مسار التآكل.

الشكل 4: قم بارتداء المسارات تحت المجهر الضوئي.

خاتمة

تم في هذه الدراسة عرض قدرة جهاز NANOVEA Tribometer في تقييم معامل الاحتكاك ومقاومة التآكل لعينتين صخريتين، وهما الرخام والحجر الجيري، بطريقة مضبوطة ومراقبتها. تساهم الخصائص الميكانيكية الفائقة للرخام في مقاومته الاستثنائية للتآكل. هذه الخاصية تجعل من الصعب الحفر أو القطع في صناعة النفط والغاز. وعلى العكس من ذلك، فهو يزيد من عمره الافتراضي بشكل ملحوظ عند استخدامه كمادة بناء عالية الجودة، مثل بلاط الأرضيات.

توفر أجهزة قياس الاحتكاك NANOVEA إمكانات دقيقة ومتكررة لاختبار التآكل والاحتكاك، مع الالتزام بمعايير ISO وASTM في كل من الوضعين الدوراني والخطي. بالإضافة إلى ذلك، فهو يوفر وحدات اختيارية للتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية، والتشحيم، والتآكل الثلاثي، وكلها مدمجة بسلاسة في نظام واحد. تعد مجموعة NANOVEA التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطبقات الرقيقة أو السميكة، الناعمة أو الصلبة، والأفلام، والركائز، وعلم احتكاك الصخور.

هل لديك تطبيق مماثل؟

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؟

اختبار ارتداء طلاء PTFE

اختبار ارتداء طلاء بولي رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)

بإستخدام الترايبومتر و جهاز فحوصات الميكانيكية

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

بولي رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، المعروف باسم تفلون، هو بوليمر ذو معامل احتكاك (COF) منخفض بشكل استثنائي ومقاومة تآكل ممتازة ، اعتمادًا على الأحمال المطبقة. يُظهر PTFE خمولًا كيميائيًا فائقًا ، ونقطة انصهار عالية تبلغ ٣٢٧ درجة مئوية، ويحافظ على قوة عالية وصلابة وتزييت ذاتي في درجات حرارة منخفضة. إن مقاومة التآكل الاستثنائية لطلاءات PTFE تجعلها مطلوبة بشدة في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية ، مثل السيارات ، والفضاء ، والطبية ، ولا سيما أدوات الطبيخ.

أهمية التقييم الكمي لطلاءات PTFE

إن الجمع بين عامل الاحتكاك المنخفض للغاية (COF) ، ومقاومة التآكل ، والخمول الكيميائي الاستثنائي في درجات الحرارة العالية يجعل PTFE خيارًا مثاليًا لطلاء الأواني غير اللاصقة. لزيادة تعزيز عملياتها الميكانيكية أثناء البحث والتطوير ، فضلاً عن ضمان التحكم الأمثل في الوقاية من الأعطال وتدابير السلامة في عملية مراقبة الجودة ، من الأهمية بمكان أن يكون لديك تقنية موثوقة لتقييم الكمية لعمليات تريبوميكانيكية لطلاء PTFE. يعد التحكم الدقيق في احتكاك السطح والتآكل والالتصاق بالطلاء ضروريًا لضمان الأداء المطلوب.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، تتم محاكاة عملية التآكل لطلاء PTFE لحوض غير لاصق باستخدام الترايبومتر من NANOVEA في وضع التردد الخطي.

نانوفيا T50 المدمج
مقياس الاحتكاك الحر

بالإضافة ، تم استخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي لإجراء اختبار التصاق الخدش الدقيق لتحديد الحمل الحرج لفشل التصاق طلاء PTFE.

نانوفيا منصة كبيرة PB1000 اختبار ميكانيكي

إجراء الاختبار

إختبار الإرتداء

ارتداء متراجع الخطي باستخدام الترايبومتر

تم تقييم السلوك الاحتكاكي لعينة طلاء PTFE، بما في ذلك معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل، باستخدام NANOVEA. ثلاثي الأبعاد في الوضع الترددي الخطي. تم استخدام طرف كروي من الفولاذ المقاوم للصدأ 440 بقطر 3 مم (درجة 100) ضد الطلاء. تمت مراقبة COF بشكل مستمر أثناء اختبار تآكل طلاء PTFE.

تم حساب معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=V/(F×s)=A/(F×n)، حيث يمثل V الحجم البالي، وF هو الحمل العادي، وs هي مسافة الانزلاق، وA هي مساحة المقطع العرضي لمسار التآكل، وn هو عدد السكتات الدماغية. تم تقييم ملفات تعريف مسار التآكل باستخدام NANOVEA المقياس الضوئي، وتم فحص مورفولوجيا مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

ارتداء معلمات الاختبار

حمولة	٣٠ نيوتن
مدة الاختبار	٥ دقائق
معدل الانزلاق	٨٠ دورة في الدقيقة
توسيع المسار	٨٠ ملم
الثورات	300
قطر الكرة	٣ مم
مادة الكرة	Stainless Steel 440
المزلق	لا أحد
أَجواء	هواء
درجة حرارة	٢٣٠ درجة مئوية (حرارة الغرفة)
رطوبة	43%

إجراء الاختبار

اختبار الخدش

اختبار الالتصاق الدقيق باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي

تم إجراء قياس التصاق الخدش PTFE باستخدام NANOVEA اختبار ميكانيكي مع قلم ماسي 1200 Rockwell C (نصف قطر 200 ميكرومتر) في وضع اختبار Micro Scratch.

لضمان استنساخ النتائج ، تم إجراء ثلاثة اختبارات في ظل ظروف اختبار متطابقة.

معلمات اختبار الخدش

نوع التحميل	تدريجي
التحميل الابتدائي	٠.٠١ ملي نيوتن
التحميل النهائي	٢٠ ملي نيوتن
معدل التحميل	40 ملي نيوتن / دقيقة
طول الخدش	٣ مم
سرعة الخدش ، (dx / dt)	٦.٠ مم / دقيقة
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق	١٢٠ درجة (Rockwell C)
مادة الكرة المستخدمة كخارق	الماس
نصف قطر الخارق	٢٠٠ ميكرومتر

النتائج والمناقشة

ارتداء متراجع الخطي باستخدام الترايبومتر

يظهر الشكل 1. COF المسجل في الموقع. أظهرت عينة الاختبار COF ~ 0.18 خلال أول 130 دورة، وذلك بسبب انخفاض لزوجة PTFE. ومع ذلك، كانت هناك زيادة مفاجئة في COF إلى ~1 بمجرد اختراق الطبقة، مما يكشف عن الركيزة الموجودة تحتها. بعد الاختبارات الترددية الخطية، تم قياس ملف مسار التآكل باستخدام NANOVEA مقياس عدم الاتصال البصري، كما هو مبين في الشكل 2. من البيانات التي تم الحصول عليها، تم حساب معدل التآكل المقابل ليكون ~2.78 × 10-3 مم3/نيوتن متر، في حين تم تحديد عمق مسار التآكل ليكون 44.94 ميكرومتر.

إعداد اختبار تآكل طلاء PTFE باستخدام الT50 ترايبومتر من Nanovea

شكل ١: تطور COF أثناء اختبار تآكل طلاء PTFE.

الشكل 2: الاستخراج الاحترافي لمسار التآكل PTFE.

PTFE قبل الاختراق

ماكس COF	0.217
حد أدنى COF	0.125
متوسط COF	0.177

PTFE بعد اختراق

ماكس COF	0.217
حد أدنى COF	0.125
متوسط COF	0.177

الجدول 1: COF قبل وبعد الاختراق أثناء اختبار التآكل.

النتائج والمناقشة

اختبار الالتصاق الدقيق باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي

يتم قياس التصاق طلاء PTFE على الركيزة باستخدام اختبارات الخدش باستخدام قلم ماسي 200 ميكرون. يتم عرض الصورة المجهرية في الشكل 3 والشكل 4 ، تطور COF ، وعمق الاختراق في الشكل 5. تم تلخيص نتائج اختبار خدش طلاء PTFE في الجدول 4. مع زيادة الحمل على القلم الماسي ، تغلغل تدريجياً في الطلاء ، مما أدى إلى زيادة في COF. عندما تم الوصول إلى حمولة ~ 8.5 نيوتن ، حدث اختراق للطلاء وتعرض الركيزة تحت ضغط عالٍ ، مما أدى إلى ارتفاع COF ~ 0.3. يوضح انخفاض St Dev الموضح في الجدول 2 إمكانية تكرار اختبار خدش طلاء PTFE الذي تم إجراؤه باستخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي.

الشكل 3: صورة مجهرية للخدش الكامل على PTFE (10x).

الشكل 4: صورة مجهرية للخدش الكامل على PTFE (10x).

الشكل 5: يوضح الرسم البياني الاحتكاك خط النقطة الحرجة لفشل PTFE.

*يخدش*	*نقطة الفشل [N]*	*قوة الاحتكاك [N]*	*COF*
1	0.335	0.124	0.285
2	0.337	0.207	0.310
3	0.380	0.229	0.295
متوسط	8.52	2.47	0.297
سانت ديف	0.17	0.16	0.012

الجدول 2: ملخص للحمل الحرج وقوة الاحتكاك و COF أثناء اختبار الخدش.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أجرينا محاكاة لعملية التآكل لطلاء PTFE للأواني غير اللاصقة باستخدام مقياس NANOVEA T50 ثلاثي الأبعاد في وضع التردد الخطي. أظهر طلاء PTFE انخفاض COF بمقدار 0.18 تقريبًا ، وشهد الطلاء اختراقًا في حوالي 130 دورة. تم إجراء التقييم الكمي لالتصاق طلاء PTFE بالركيزة المعدنية باستخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي الذي حدد الحمل الحرج لفشل التصاق الطلاء ليكون 8.5 نيوتن تقريبًا في هذا الاختبار.

توفر أجهزة قياس ثلاثي NANOVEA قدرات اختبار تآكل واحتكاك دقيقة وقابلة للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM. إنها توفر وحدات اختيارية للتآكل والتشحيم والتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية ، وكلها مدمجة في نظام واحد. يتيح هذا التنوع للمستخدمين محاكاة بيئات التطبيقات الواقعية بشكل أكثر دقة واكتساب فهم جيد لآليات التآكل والخصائص الترايبولوجية للمواد المختلفة.

تتوفر أجهزة اختبار NANOVEA الميكانيكية على وحدات Nano و Micro و Macro ، كل منها يتضمن أوضاع اختبار المسافة البادئة والخدش والتآكل المتوافقة مع ISO و ASTM ، مما يوفر أوسع مجموعة من إمكانيات الاختبار المتاحة في نظام واحد وأكثرها سهولة في الاستخدام.

هل لديك تطبيق مماثل؟

رسم خرائط التآكل التدريجي للأرضيات باستخدام الترايبو متر

اختبار تآكل الأرضيات

رسم خرائط التآكل التدريجي للأرضيات باستخدام مقياس الاحتكاك المزود بمقياس التضاريس المدمج

أُعدت بواسطة

فرانك ليو

مقدمة

تم تصميم مواد الأرضيات لتكون متينة، ولكنها غالبًا ما تعاني من التآكل بسبب الأنشطة اليومية مثل الحركة واستخدام الأثاث. ولضمان طول العمر، تحتوي معظم أنواع الأرضيات على طبقة حماية مقاومة للتلف. ومع ذلك، يختلف سمك ومتانة طبقة التآكل اعتمادًا على نوع الأرضية ومستوى حركة القدم. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطبقات المختلفة داخل هيكل الأرضيات، مثل الطلاءات فوق البنفسجية، والطبقات الزخرفية، والتزجيج، لها معدلات تآكل متفاوتة. وهنا يأتي دور رسم خرائط التآكل التدريجي. باستخدام مقياس Tribometer NANOVEA T2000 مع مقياس متكامل مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعادويمكن إجراء مراقبة دقيقة وتحليل لأداء وطول عمر مواد الأرضيات. ومن خلال توفير نظرة تفصيلية حول سلوك التآكل لمواد الأرضيات المختلفة، يمكن للعلماء والمهنيين الفنيين اتخاذ قرارات أكثر استنارة عند اختيار أنظمة الأرضيات الجديدة وتصميمها.

أهمية رسم الخرائط المتدرجة للارتداء للوحات الأرضية

ركز اختبار الأرضيات تقليديًا على معدل تآكل العينة لتحديد متانتها ضد التآكل. ومع ذلك ، يسمح تخطيط التآكل التدريجي بتحليل معدل تآكل العينة طوال الاختبار ، مما يوفر رؤى قيمة حول سلوك التآكل. يسمح هذا التحليل المتعمق بالارتباطات بين بيانات الاحتكاك ومعدل التآكل ، والتي يمكن أن تحدد الأسباب الجذرية للتآكل. وتجدر الإشارة إلى أن معدلات التآكل ليست ثابتة خلال اختبارات التآكل. وبالتالي ، فإن مراقبة تطور التآكل تعطي تقييمًا أكثر دقة لتآكل العينة. بما يتجاوز طرق الاختبار التقليدية ، فقد ساهم اعتماد خرائط التآكل التدريجي في تحقيق تقدم كبير في مجال اختبار الأرضيات.

يعد مقياس Tribometer NANOVEA T2000 المزود بمقياس ملف تعريف عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد المتكامل حلاً مبتكرًا لاختبار التآكل وقياسات فقدان الحجم. تضمن قدرته على التحرك بدقة بين الدبوس ومقياس الملف الشخصي موثوقية النتائج من خلال القضاء على أي انحراف في نصف قطر مسار التآكل أو الموقع. ولكن هذا ليس كل شيء - فالقدرات المتقدمة لمقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد تسمح بإجراء قياسات سطحية عالية السرعة، مما يقلل وقت المسح إلى ثوانٍ فقط. مع القدرة على تطبيق أحمال تصل إلى 2000 نيوتن وتحقيق سرعات دوران تصل إلى 5000 دورة في الدقيقة، فإن NANOVEA T2000 ثلاثي الأبعاد يوفر التنوع والدقة في عملية التقييم. من الواضح أن هذا الجهاز يلعب دورًا حيويًا في رسم خرائط التآكل التدريجي.

شكل ١: إعداد العينة قبل اختبار التآكل (يسار) وقياس ملف قياس مسار التآكل بعد اختبار التآكل (يمين).

هدف القياس

تم إجراء اختبار رسم خرائط التآكل التدريجي على نوعين من مواد الأرضيات: الحجر والخشب. خضعت كل عينة لما مجموعه 7 دورات اختبار ، مع فترات اختبار متزايدة تبلغ 2 و 4 و 8 و 20 و 40 و 60 و 120 ثانية ، مما يسمح بمقارنة التآكل بمرور الوقت. بعد كل دورة اختبار ، تم تحديد ملامح مسار التآكل باستخدام NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer. من البيانات التي تم جمعها بواسطة أداة التعريف ، يمكن تحليل حجم الثقب ومعدل التآكل باستخدام الميزات المدمجة في برنامج NANOVEA Tribometer أو برنامج تحليل السطح ، Mountains.

نانوفيا T2000 حمولة عالية
مقياس الاحتكاك الهوائي

العينات

ارتد معلمات اختبار التعيين

حمولة	40 شمال
مدة الاختبار	يختلف
سرعة	200 دورة في الدقيقة
نصف القطر	10 ملم
مسافة	يختلف
مادة الكرة	كربيد التنغستن
قطر الكرة	10 ملم

كانت مدة الاختبار المستخدمة على مدى 7 دورات 2 و 4 و 8 و 20 و 40 و 60 و 120 ثانية، على التوالى. كانت المسافات المقطوعة 0.40 و 0.81 و 1.66 و 4.16 و 8.36 و 12.55 و 25.11 مترًا.

ارتدِ نتائج التخطيط

أرضيات خشبية

*دورة الاختبار*	*ماكس COF*	*حد أدنى COF*	*متوسط COF*
1	0.335	0.124	0.275
2	0.337	0.207	0.295
3	0.380	0.229	0.329
4	0.393	0.265	0.354
5	0.352	0.205	0.314
6	0.345	0.199	0.312
7	0.315	0.211	0.293

التوجيه الشعاعي

*دورة الاختبار*	*إجمالي خسارة الحجم (µm3.2)*	المسافة الكلية سافر (م)	ارتداء معدل (مم / نيوتن متر) × 10^-5	معدل التآكل الفوري (مم / نيوتن متر) × 10^-5
1	296247687	0.40	1833.746	1833.746
2	355245227	1.22	1093.260	181.5637
3	596371326	2.88	898.242	363.1791
4	883747767	7.04	530.629	172.5496
5	1207179951	15.40	360.889	96.69074
6	1472745318	27.95	293.329	52.89311
7	1851319210	53.06	184.343	37.69599

الشكل 2: معدل التآكل مقابل المسافة الإجمالية المقطوعة (يسار)
ومعدل التآكل اللحظي مقابل دورة الاختبار (يمين) للأرضيات الخشبية.

الشكل 3: رسم بياني COF وعرض ثلاثي الأبعاد لمسار التآكل من الاختبار #7 على الأرضيات الخشبية.

الشكل 4: تحليل مقطعي لمسار تآكل الخشب من الاختبار #7

الشكل 5: تحليل حجم ومساحة مسار التآكل في اختبار عينة الخشب #7.

للحصول على تفاصيل النتائج الكاملة ، انقر هنا.

ارتدِ نتائج التخطيط

أرضيات حجرية

*دورة الاختبار*	*ماكس COF*	*حد أدنى COF*	*متوسط COF*
1	0.249	0.035	0.186
2	0.349	0.197	0.275
3	0.294	0.154	0.221
4	0.503	0.124	0.273
5	0.548	0.106	0.390
6	0.510	0.129	0.434
7	0.527	0.181	0.472

التوجيه الشعاعي

*دورة الاختبار*	*إجمالي خسارة الحجم (µm3.2)*	المسافة الكلية سافر (م)	ارتداء معدل (مم / نيوتن متر) × 10^-5	معدل التآكل الفوري (مم / نيوتن متر) × 10^-5
1	96278846	0.40	595.957	595.9573
2	804289731	1.22	2475.185	2178.889
3	1316147855	2.88	1982.355	770.9501
4	3136530215	7.04	1883.269	1093.013
5	10821732180	15.40	3235.180	2297.508
6	20174960343	27.95	4018.282	1862.899
7	42512063420	53.06	4233.081	2224.187

الشكل 6: معدل التآكل مقابل المسافة الإجمالية المقطوعة (يسار)
ومعدل التآكل اللحظي مقابل دورة الاختبار (يمين) للأرضيات الحجرية.

الشكل 7: رسم بياني COF وعرض ثلاثي الأبعاد لمسار التآكل من الاختبار #7 على الأرضيات الحجرية.

الشكل 8: تحليل مقطعي لمسار تآكل الحجر من الاختبار #7.

الشكل 9: تحليل حجم ومساحة مسار التآكل في اختبار عينة الحجر #7.

للحصول على تفاصيل النتائج الكاملة ، انقر هنا.

مناقشة

يتم حساب معدل التآكل اللحظي بالمعادلة التالية:

حيث V هو حجم الثقب ، N هو الحمولة ، و X هي المسافة الكلية ، هذه المعادلة تصف معدل التآكل بين دورات الاختبار. يمكن استخدام معدل التآكل اللحظي للتعرف بشكل أفضل على التغيرات في معدل التآكل خلال الاختبار.

كلا النموذجين لهما سلوك تآكل مختلف جدًا. بمرور الوقت ، تبدأ الأرضيات الخشبية بمعدل تآكل مرتفع ولكنها تنخفض بسرعة إلى قيمة ثابتة أصغر. بالنسبة للأرضيات الحجرية ، يبدو أن معدل التآكل يبدأ بقيمة منخفضة ويتجه إلى قيمة أعلى على مدار الدورات. كما يظهر معدل التآكل اللحظي القليل من الاتساق. السبب المحدد للاختلاف غير مؤكد ولكن قد يكون بسبب بنية العينات. يبدو أن الأرضيات الحجرية تتكون من جزيئات فضفاضة تشبه الحبوب ، والتي من شأنها أن تتآكل بشكل مختلف مقارنة بهيكل الخشب المضغوط. ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات والبحث للتأكد من سبب سلوك التآكل هذا.

يبدو أن البيانات المأخوذة من معامل الاحتكاك (COF) تتفق مع سلوك التآكل المرصود. يبدو الرسم البياني COF للأرضيات الخشبية متسقًا طوال الدورات ، مكملاً معدل التآكل الثابت. بالنسبة للأرضيات الحجرية ، يزداد متوسط COF خلال الدورات ، على غرار كيفية زيادة معدل التآكل أيضًا مع الدورات. هناك أيضًا تغييرات واضحة في شكل الرسوم البيانية للاحتكاك ، مما يشير إلى تغييرات في كيفية تفاعل الكرة مع عينة الحجر. هذا هو الأكثر وضوحا في الدورة 2 والدورة 4.

خاتمة

يعرض NANOVEA T2000 Tribometer قدرته على أداء رسم خرائط التآكل التدريجي من خلال تحليل معدل التآكل بين عينتين مختلفتين من الأرضيات. يوفر إيقاف اختبار التآكل المستمر ومسح السطح باستخدام NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer رؤى قيمة حول سلوك تآكل المواد بمرور الوقت.

يوفر مقياس NANOVEA T2000 ثلاثي الأبعاد المزود بمقياس ملف التعريف غير المتصل ثلاثي الأبعاد مجموعة متنوعة من البيانات ، بما في ذلك بيانات COF (معامل الاحتكاك) وقياسات السطح وقراءات العمق وتصور السطح وفقدان الحجم ومعدل التآكل والمزيد. تتيح هذه المجموعة الشاملة من المعلومات للمستخدمين اكتساب فهم أعمق للتفاعلات بين النظام والعينة. بفضل التحميل المتحكم فيه ، والدقة العالية ، وسهولة الاستخدام ، والتحميل العالي ، ونطاق السرعة الواسع ، والوحدات البيئية الإضافية ، فإن NANOVEA T2000 Tribometer يأخذ ترايبولوجي إلى المستوى التالي.

هل لديك تطبيق مماثل؟

التحليل الميكانيكي الديناميكي للفلين باستخدام Nanoindentation

التحليل الميكانيكي الديناميكي

من الفلين باستخدام NANOINDENTATION

أُعدت بواسطة

فرانك ليو

مقدمة

التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) هو تقنية قوية تستخدم لفحص الخواص الميكانيكية للمواد. في هذا التطبيق ، نركز على تحليل الفلين ، وهو مادة مستخدمة على نطاق واسع في عمليات ختم النبيذ والشيخوخة. يُظهر الفلين ، الذي تم الحصول عليه من لحاء شجرة البلوط Quercus suber ، هياكل خلوية متميزة توفر خصائص ميكانيكية تشبه البوليمرات الاصطناعية. في أحد المحاور ، يحتوي الفلين على هيكل قرص العسل. تم بناء المحورين الآخرين في مناشير متعددة مستطيلة الشكل. وهذا يعطي الفلين خواص ميكانيكية مختلفة حسب الاتجاه الذي يجري اختباره.

أهمية اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) في تقييم الخصائص الميكانيكية للفلين

تعتمد جودة الفلين بشكل كبير على خواصها الميكانيكية والفيزيائية ، والتي تعتبر حاسمة في فعاليتها في ختم النبيذ. تشمل العوامل الرئيسية التي تحدد جودة الفلين: المرونة والعزل والمرونة وعدم نفاذية الغاز والسوائل. من خلال استخدام اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) ، يمكننا تقييم خصائص المرونة والمرونة للفلين ، مما يوفر طريقة موثوقة للتقييم.

جهاز الاختبار الميكانيكي NANOVEA PB1000 في nanoindentation يتيح الوضع توصيف هذه الخصائص ، وبالتحديد معامل يونغ ، ومعامل التخزين ، ومعامل الفقد ، ودلتا tan (tan (δ)). يسمح اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) أيضًا بجمع البيانات القيمة عن تحول الطور والصلابة والإجهاد والانفعال في مادة الفلين. من خلال هذه التحليلات الشاملة ، نكتسب رؤى أعمق في السلوك الميكانيكي للفلين ومدى ملاءمتها لتطبيقات ختم النبيذ.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، قم بإجراء التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) على أربعة سدادات من الفلين باستخدام NANOVEA PB1000 Mechanical Tester في وضع Nanoindentation. يتم تصنيف جودة سدادات الفلين على النحو التالي: 1 - فلور ، 2 - أولاً ، 3 - كولماتيد ، 4 - مطاط صناعي. تم إجراء اختبارات المسافة البادئة للتحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) في كلا الاتجاهين المحوري والقطري لكل سدادة من الفلين. من خلال تحليل الاستجابة الميكانيكية لسدادات الفلين ، كنا نهدف إلى اكتساب رؤى حول سلوكهم الديناميكي وتقييم أدائهم في ظل توجهات مختلفة.

نانوفيا

PB1000

معلمات الاختبار

ماكس فورس	75 مليون
معدل التحميل	150 ملي نيوتن / دقيقة
معدل التفريغ	150 ملي نيوتن / دقيقة
توسيع	5 ملي نيوتن
تكرار	1 هرتز
زحف	60 ثانية

نوع إندينتر

كرة

51200 فولاذ

قطر 3 مم

نتائج

في الجداول والرسوم البيانية أدناه ، تتم مقارنة معامل Young ، ومعامل التخزين ، ومعامل الفقد ، ودلتا tan بين كل عينة واتجاه.

معامل يونج: Sti نيس. تشير القيم العالية إلى sti ، القيم المنخفضة تشير إلى وجود قابلة للإعجاب.

معامل التخزين: استجابة مرنة الطاقة المخزنة في المادة.

معامل الخسارة: استجابة لزجة الطاقة المفقودة بسبب الحرارة.

تان (δ): التبليل. تشير القيم العالية إلى مزيد من التخميد.

التوجه المحوري

*سدادة*	*معامل يونج*	*معامل التخزين*	*وحدة الخسارة*	*تان*
#	*(مبا)*	*(مبا)*	*(مبا)*	*(δ)*
1	22.5675	22.27209	3.624947	0.162964
2	18.54664	18.27153	3.162349	0.17409
3	23.75381	23.47267	3.617819	0.154592
4	23.6972	23.58064	2.347008	0.099539

التوجيه الشعاعي

*سدادة*	*معامل يونج*	*معامل التخزين*	*وحدة الخسارة*	*تان*
#	*(مبا)*	*(مبا)*	*(مبا)*	*(δ)*
1	24.78863	24.56542	3.308224	0.134865
2	26.66614	26.31739	4.286216	0.163006
3	44.07867	43.61426	6.365979	0.146033
4	28.04751	27.94148	2.435978	0.087173

معامل يونج

معامل التخزين

وحدة الخسارة

تان دلتا

بين سدادات الفلين ، لا يختلف معامل Young كثيرًا عند اختباره في الاتجاه المحوري. أظهر Stopper #2 و #3 فقط فرقًا واضحًا في معامل Young بين الاتجاه الشعاعي والاتجاه المحوري. نتيجة لذلك ، سيكون معامل التخزين ومعامل الخسارة أيضًا أعلى في الاتجاه الشعاعي منه في الاتجاه المحوري. يظهر سدادة #4 خصائص مماثلة مع سدادات الفلين الطبيعية ، باستثناء معامل الخسارة. هذا مثير للاهتمام لأنه يعني أن الفلين الطبيعي له خاصية لزوجة أكثر من مادة المطاط الصناعي.

خاتمة

النانو اختبار ميكانيكي في وضع Nano Scratch Tester، يمكنك محاكاة العديد من حالات الفشل الواقعية لطلاءات الطلاء والطلاءات الصلبة. من خلال تطبيق أحمال متزايدة بطريقة يتم التحكم فيها ومراقبتها عن كثب، يسمح الجهاز بتحديد مكان فشل الأحمال. ويمكن بعد ذلك استخدام هذا كوسيلة لتحديد القيم الكمية لمقاومة الخدش. من المعروف أن الطلاء الذي تم اختباره، دون التعرض للعوامل الجوية، به صدع أول عند حوالي 22 ملي نيوتن. مع قيم أقرب إلى 5 ملي نيوتن، فمن الواضح أن دورة 7 سنوات قد أدت إلى تدهور الطلاء.

يسمح التعويض عن ملف التعريف الأصلي بالحصول على عمق مصحح أثناء الخدش وأيضًا قياس العمق المتبقي بعد الخدش. هذا يعطي معلومات إضافية عن البلاستيك مقابل السلوك المرن للطلاء تحت الحمل المتزايد. يمكن أن يكون كل من التكسير والمعلومات الخاصة بالتشوه مفيدًا بشكل كبير لتحسين الطبقة الصلبة. تظهر الانحرافات المعيارية الصغيرة جدًا أيضًا إمكانية استنساخ تقنية الأداة التي يمكن أن تساعد الشركات المصنعة على تحسين جودة الطلاء / الطلاء الصلب ودراسة تأثيرات التجوية.

هل لديك تطبيق مماثل؟

اختبار النانو للخدش ومار للطلاء على الركيزة المعدنية

اختبار الخدوش والخدوش النانوية

الطلاء على الركيزة المعدنية

أُعدت بواسطة

سوزانا كابيلو

مقدمة

يعد الطلاء مع أو بدون طبقة صلبة من أكثر أنواع الطلاء شيوعًا. نراه على السيارات والجدران والأجهزة وأي شيء يحتاج إلى بعض الطلاءات الواقية أو ببساطة لأغراض جمالية. غالبًا ما تحتوي الدهانات المخصصة لحماية الركيزة الأساسية على مواد كيميائية تمنع الطلاء من الاشتعال أو تمنعه ببساطة من فقدان لونه أو تشققه. غالبًا ما يأتي الطلاء المستخدم لأغراض جمالية بألوان مختلفة ، ولكن قد لا يكون بالضرورة مخصصًا لحماية ركائزه أو لعمر طويل.

ومع ذلك ، فإن جميع الدهانات تعاني من بعض التجوية بمرور الوقت. غالبًا ما يؤدي التجوية على الطلاء إلى تغيير الخصائص عما أراده صانعوها. يمكن أن تقشر أسرع ، تقشر بالحرارة ، لون فضفاض أو تشقق. إن التغيرات المختلفة في خصائص الطلاء بمرور الوقت هي السبب في أن صانعي الطلاء يقدمون مثل هذا الاختيار الواسع. تم تصميم الدهانات لتلبية المتطلبات المختلفة للعملاء الأفراد.

أهمية اختبار خدش النانو لمراقبة الجودة

مصدر قلق كبير لصانعي الطلاء هو قدرة منتجهم على مقاومة التشقق. بمجرد أن يبدأ الطلاء في التصدع ، فإنه يفشل في حماية الركيزة التي تم تطبيقه عليها ؛ لذلك ، فشل في إرضاء العميل. على سبيل المثال ، إذا حدث أن قام فرع بضربة على جانب السيارة وبعد أن يبدأ الطلاء في الانهيار على الفور ، فإن صانعي الطلاء سيفقدون أعمالهم بسبب رداءة جودة الطلاء. تعد جودة الطلاء مهمة جدًا لأنه إذا تعرض المعدن الموجود أسفل الطلاء ، فقد يبدأ في الصدأ أو التآكل بسبب تعرضه الجديد.

تنطبق أسباب مثل هذه على العديد من الأطياف الأخرى مثل اللوازم المنزلية والمكتبية والإلكترونيات والألعاب وأدوات البحث والمزيد. على الرغم من أن الطلاء قد يكون مقاومًا للتشقق عند تطبيقه لأول مرة على الطلاء المعدني ، إلا أن الخصائص قد تتغير بمرور الوقت عند حدوث بعض العوامل الجوية على العينة. هذا هو السبب في أنه من المهم جدًا اختبار عينات الطلاء في مرحلة التجوية. على الرغم من أن التشقق تحت حمولة عالية من الضغط قد يكون أمرًا لا مفر منه ، يجب على المُصنِّع أن يتنبأ بمدى إضعاف التغييرات بمرور الوقت ومدى عمق الخدش المؤثر من أجل تزويد المستهلكين بأفضل المنتجات الممكنة.

هدف القياس

يجب علينا محاكاة عملية الخدش بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة لملاحظة تأثيرات سلوك العينة. في هذا التطبيق ، يتم استخدام جهاز اختبار NANOVEA PB1000 الميكانيكي في وضع اختبار النانو للخدش لقياس الحمل المطلوب للتسبب في فشل عينة طلاء بسمك 30-50 ميكرومتر يبلغ من العمر 7 سنوات تقريبًا على ركيزة معدنية.

يتم استخدام قلم ذو رأس ماسي بحجم 2 ميكرومتر عند حمل تدريجي يتراوح من 0.015 ملي نيوتن إلى 20.00 ملي نيوتن لخدش الطلاء. قمنا بإجراء مسح ضوئي مسبق وبعده للطلاء بحمل 0.2 ملي نيوتن لتحديد قيمة العمق الحقيقي للخدش. يحلل العمق الحقيقي التشوه البلاستيكي والمرن للعينة أثناء الاختبار ؛ في حين أن الفحص اللاحق يحلل فقط تشوه البلاستيك للخدش. يتم أخذ النقطة التي فشل فيها الطلاء عن طريق التكسير على أنها نقطة الفشل. استخدمنا ASTMD7187 كدليل لتحديد معايير الاختبار الخاصة بنا.

يمكننا أن نستنتج أنه بعد استخدام عينة مجوية ؛ لذلك ، فإن اختبار عينة الطلاء في مرحلتها الأضعف ، قدم لنا نقاط فشل أقل.

تم إجراء خمسة اختبارات على هذه العينة من أجل

تحديد الأحمال الحرجة الفشل الدقيق.

نانوفيا

PB1000

معلمات الاختبار

التالي ASTM D7027

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.

نوع التحميل	تدريجي
التحميل الابتدائي	0.015 ملي نيوتن
التحميل النهائي	٢٠ ملي نيوتن
معدل التحميل	20 ملي نيوتن / دقيقة
طول الخدش	1.6 ملم
سرعة الخدش ، dx / dt	1.601 مم / دقيقة
تحميل ما قبل المسح	0.2 مليون نيوتن
تحميل ما بعد المسح	0.2 مليون نيوتن

نوع إندينتر

مخروطي

الماس 90 درجة مخروط

2 ميكرومتر طرف نصف قطر

نتائج

يقدم هذا القسم البيانات التي تم جمعها حول حالات الفشل أثناء اختبار الخدش. يصف القسم الأول حالات الفشل التي لوحظت في الخدش ويحدد الأحمال الحرجة التي تم الإبلاغ عنها. يحتوي الجزء التالي على جدول ملخص للأحمال الحرجة لجميع العينات ، وتمثيل رسومي. يقدم الجزء الأخير نتائج مفصلة لكل عينة: الأحمال الحرجة لكل خدش ، وميكروغرافيا لكل فشل ، والرسم البياني للاختبار.

ملاحظة الإخفاقات وتعريف الأحمال الحرجة

فشل حرج:

الضرر الأولي

هذه هي النقطة الأولى التي يتم فيها ملاحظة الضرر على طول مسار الخدش.

فشل حرج:

ضرر كامل

في هذه المرحلة ، يكون الضرر أكثر أهمية حيث يتشقق الطلاء ويتشقق على طول مسار الخدش.

النتائج التفصيلية

* تم أخذ قيم الفشل عند نقطة تكسير الركيزة.

أحمال حرجة
يخدش	الضرر الأولي [مليون]	ضرر كامل [ميكرون]
1	14.513	4.932
2	3.895	4.838
3	3.917	4.930

متوسط	3.988	4.900
الأمراض المنقولة جنسيا ديف	0.143	0.054

الشكل 2: صورة مجهرية للخدش الكامل (تكبير 1000 مرة).

الشكل 3: صورة مجهرية للضرر الأولي (تكبير 1000 مرة).

الشكل 4: صورة مجهرية للضرر الكامل (تكبير 1000 مرة).

الشكل 5: قوة الاحتكاك وقوة الاحتكاك.

الشكل 6: الملف الشخصي السطحي.

الشكل 7: العمق الحقيقي والعمق المتبقي.

خاتمة

النانو اختبار ميكانيكي في ال نانو سكراتش تستر يسمح الوضع بمحاكاة العديد من حالات الفشل الواقعية لطلاء الطلاء والمعاطف الصلبة. من خلال تطبيق الأحمال المتزايدة بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة عن كثب ، تسمح الأداة بتحديد حالات فشل التحميل. يمكن بعد ذلك استخدام هذا كطريقة لتحديد القيم الكمية لمقاومة الخدش. من المعروف أن الطلاء الذي تم اختباره ، بدون أي عوامل جوية ، به تشققات أولية عند حوالي 22 مليون نيوتن. مع قيم تقترب من 5 ملي نيوتن ، من الواضح أن ال 7 سنوات قد أدت إلى تدهور الطلاء.

يسمح التعويض عن ملف التعريف الأصلي بالحصول على عمق مصحح أثناء الخدش وقياس العمق المتبقي بعد الخدش. هذا يعطي معلومات إضافية عن البلاستيك مقابل السلوك المرن للطلاء تحت الحمل المتزايد. يمكن أن يكون كل من التكسير والمعلومات الخاصة بالتشوه مفيدًا بشكل كبير لتحسين الطبقة الصلبة. تُظهر الانحرافات المعيارية الصغيرة جدًا إمكانية استنساخ تقنية الأداة التي يمكن أن تساعد الشركات المصنعة على تحسين جودة الطلاء / الطلاء الصلب ودراسة تأثيرات التجوية.

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

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؟

درجة حرارة عالية للصلابة للخدش باستخدام مقياس الضغط

درجة حرارة عالية تصلب الخدش

استخدام ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي ، دكتوراه

مقدمة

تقيس الصلابة مقاومة المواد للتشوه الدائم أو البلاستيكي. تم تطويره في الأصل من قبل عالم المعادن الألماني فريدريش موس في عام 1820 ، اختبار صلابة الخدش يحدد صلابة المادة للخدوش والتآكل بسبب الاحتكاك من جسم حاد¹. مقياس موس هو مؤشر مقارن وليس مقياسًا خطيًا ، لذلك تم تطوير قياس صلابة الخدش بدقة ونوعية كما هو موضح في معيار ASTM G171-03². يقيس متوسط عرض الخدش الناتج عن قلم ماسي ويحسب رقم صلابة الخدش (HSP).

أهمية قياس صلابة الخدوش في درجات الحرارة العالية

يتم اختيار المواد بناءً على متطلبات الخدمة. بالنسبة للتطبيقات التي تنطوي على تغيرات كبيرة في درجات الحرارة وتدرجات حرارية ، فمن الأهمية بمكان فحص الخواص الميكانيكية للمواد عند درجات حرارة عالية لتكون على دراية كاملة بالحدود الميكانيكية. المواد ، وخاصة البوليمرات ، عادة ما تنعم في درجات حرارة عالية. تحدث الكثير من الأعطال الميكانيكية بسبب التشوه الزاحف والتعب الحراري الذي يحدث فقط في درجات حرارة مرتفعة. لذلك ، هناك حاجة إلى تقنية موثوقة لقياس الصلابة في درجات حرارة عالية لضمان الاختيار المناسب للمواد لتطبيقات درجات الحرارة العالية.

هدف القياس

في هذه الدراسة، يقيس مقياس Tribometer NANOVEA T50 صلابة الخدش لعينة تفلون في درجات حرارة مختلفة من درجة حرارة الغرفة إلى 300 درجة مئوية. القدرة على إجراء قياس صلابة الصفر في درجات الحرارة العالية تجعل NANOVEA ثلاثي الأبعاد نظام متعدد الاستخدامات للتقييمات الاحتكاكية والميكانيكية للمواد لتطبيقات درجات الحرارة العالية.

نانوفيا

T50

شروط الاختبار

تم استخدام مقياس التثبيومتر القياسي NANOVEA T50 للوزن الحر لإجراء اختبارات صلابة الخدش على عينة من التفلون في درجات حرارة تتراوح من درجة حرارة الغرفة (RT) إلى 300 درجة مئوية. تبلغ درجة انصهار التفلون 326.8 درجة مئوية. تم استخدام قلم ماسي مخروطي بزاوية قمة 120 درجة ونصف قطر طرف يبلغ 200 ميكرومتر. تم تثبيت عينة التفلون على مرحلة العينة الدورانية بمسافة 10 ملم إلى مركز المرحلة. تم تسخين العينة بواسطة فرن واختبارها عند درجات حرارة RT و 50 درجة مئوية و 100 درجة مئوية و 150 درجة مئوية و 200 درجة مئوية و 250 درجة مئوية و 300 درجة مئوية.

معلمات الاختبار

من قياس صلابة خدش ارتفاع درجة الحرارة

قوى طبيعية	2 ن
سرعة انزلاق	1 مم / ثانية
مسافة انزلاق	8 مم لكل درجة حرارة
أَجواء	هواء
درجة حرارة	RT ، 50 درجة مئوية ، 100 درجة مئوية ، 150 درجة مئوية ، 200 درجة مئوية ، 250 درجة مئوية ، 300 درجة مئوية.

النتائج والمناقشة

يتم عرض ملفات تعريف مسار الخدش لعينة Teflon عند درجات حرارة مختلفة في الشكل 1 لمقارنة صلابة الخدش عند درجات حرارة مرتفعة مختلفة. تتشكل المواد المتراكمة على حواف مسار الخدش عندما ينتقل القلم بحمل ثابت يبلغ 2 نيوتن ويتدفق في عينة التفلون ، مما يدفع ويشوه المادة في مسار الخدش إلى الجانب.

تم فحص مسارات الخدش تحت المجهر البصري كما هو موضح في الشكل 2. تم تلخيص عرض مسار الخدش المقاس وأرقام صلابة الخدش المحسوبة (HSP) ومقارنتها في الشكل 3. عرض مسار الخدش الذي تم قياسه بواسطة المجهر يتوافق مع ذلك المقاس باستخدام NANOVEA Profiler - تعرض عينة Teflon عرضًا أوسع للخدش في درجات حرارة أعلى. يزيد عرض مسار الخدش من 281 إلى 539 ميكرومتر حيث ترتفع درجة الحرارة من RT إلى 300 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى انخفاض HSP من 65 إلى 18 ميجا باسكال.

يمكن قياس صلابة الخدش في درجات الحرارة المرتفعة بدقة عالية وقابلية التكرار باستخدام NANOVEA T50 Tribometer. إنه يوفر حلاً بديلاً من قياسات الصلابة الأخرى ويجعل NANOVEA Tribometer نظامًا أكثر اكتمالاً لإجراء تقييمات شبه ميكانيكية شاملة لدرجات الحرارة العالية.

شكل ١: ملامح مسار الخدش بعد اختبارات صلابة الخدش في درجات حرارة مختلفة.

الشكل 2: مسارات سكراتش تحت المجهر بعد القياسات في درجات حرارة مختلفة.

الشكل 3: تطور عرض مسار الخدش وصلابة الخدش مقابل درجة الحرارة.

خاتمة

في هذه الدراسة ، نعرض كيف يقيس NANOVEA Tribometer صلابة الخدش في درجات حرارة مرتفعة بما يتوافق مع ASTM G171-03. يوفر اختبار صلابة الخدش عند حمل ثابت حلاً بديلاً بسيطًا لمقارنة صلابة المواد باستخدام مقياس الاحتكاك. إن القدرة على إجراء قياسات صلابة الخدش في درجات حرارة مرتفعة تجعل NANOVEA Tribometer أداة مثالية لتقييم الخواص الميكانيكية للمركبات ذات درجة الحرارة العالية للمواد.

يوفر NANOVEA Tribometer أيضًا 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. يتوفر ملف التعريف الاختياري ثلاثي الأبعاد غير المتصل للتصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة لمسارات التآكل بالإضافة إلى قياسات السطح الأخرى مثل الخشونة.

1 Wredenberg ، فريدريك ؛ بل لارسون (2009). "اختبار خدش المعادن والبوليمرات: التجارب والأعداد". ارتداء 266 (1-2): 76
2 ASTM G171-03 (2009) ، "طريقة الاختبار القياسية لصلابة خدش المواد باستخدام قلم ماسي"

هل لديك تطبيق مماثل؟

الصفحة 1 من 1012 3 4 5 التالي >آخر "

منتجات

بروفایلومتر

PS50 (مدمج متقدم)

JR25 (مدمج محمول)

ST400 (قياسي معياري)

أفبرو (القوة الذرية)

ST500 (مساحة معيارية كبيرة)

JR100 (محمول عالي السرعة)

مراقبة الجودة في الخط (الخشونة والملمس والنهاية)

أجهزة فحوصات الميكانيكية

CB500 (مدمج متقدم)

PB1000 (منصة كبيرة)

أنظمة الفراغ

ترايبومتر

T50 (قياسي معياري)

T200 (هوائي مدمج)

T2000 (هوائي عالي التحميل)

CR-8R (سماكة طلاء الحفرة الكروية)

أنظمة الفراغ

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

تآكل

سائل

درجة حرارة منخفضة

الرطوبة والغازات الخاملة

مكنسة

خدمات المختبر

تحليل بروفيلوميتري عدم الاتصال

المسافة البادئة واختبار الخدش

اختبار الاحتكاك والتآكل

طوبولوجيا السطح والتحليل الكيميائي

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

طاقة

هدف اختبار الخدش:
قياس أحمال الفشل في واقيات الشاشة

الأسئلة المتداولة
حول اختبار مقاومة الخدش