AR 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
PL المحفوظات الشهرية: السنة المالية
ترايبولوجي البوليمرات
مقدمة
تم استخدام البوليمرات على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات وأصبحت جزءًا لا غنى عنه في الحياة اليومية. لعبت البوليمرات الطبيعية مثل العنبر والحرير والمطاط الطبيعي دورًا أساسيًا في تاريخ البشرية. يمكن تحسين عملية تصنيع البوليمرات الاصطناعية لتحقيق خصائص فيزيائية فريدة مثل المتانة ، والمرونة اللزجة ، والتشحيم الذاتي ، وغيرها الكثير.
أهمية احتكاك البوليمرات
تستخدم البوليمرات بشكل شائع للتطبيقات الترايبولوجية ، مثل الإطارات والمحامل وسيور النقل.
تحدث آليات تآكل مختلفة اعتمادًا على الخصائص الميكانيكية للبوليمر ، وظروف التلامس ، وخصائص الحطام أو فيلم النقل المتكون أثناء عملية التآكل. للتأكد من أن البوليمرات تمتلك مقاومة تآكل كافية في ظل ظروف الخدمة ، من الضروري إجراء تقييم ترايبولوجي موثوق وقابل للقياس الكمي. يسمح لنا التقييم الترايبولوجي بإجراء مقارنة كمية لسلوكيات التآكل للبوليمرات المختلفة بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة لتحديد المادة المرشحة للتطبيق المستهدف.
يوفر Nanovea Tribometer اختبار التآكل والاحتكاك القابل للتكرار باستخدام أوضاع الدوران والخطية المتوافقة مع ISO و ASTM ، مع وحدات التآكل والتشحيم الاختيارية لدرجات الحرارة العالية المتاحة في نظام واحد متكامل مسبقًا. يتيح هذا النطاق الذي لا مثيل له للمستخدمين محاكاة بيئات العمل المختلفة للبوليمرات بما في ذلك الإجهاد المركّز والتآكل ودرجة الحرارة المرتفعة ، إلخ.
هدف القياس
في هذه الدراسة، أظهرنا أن النانوفيا ثلاثي الأبعاد هي أداة مثالية لمقارنة الاحتكاك ومقاومة التآكل للبوليمرات المختلفة بطريقة كمية ومراقبة بشكل جيد.
إجراء الاختبار
تم تقييم معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل للبوليمرات الشائعة المختلفة بواسطة مقياس Nanovea Tribometer. تم استخدام كرة Al2O3 كمادة مضادة (دبوس، عينة ثابتة). تم قياس مسارات التآكل على البوليمرات (عينات دوارة ديناميكية) باستخدام أ مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد والمجهر الضوئي بعد انتهاء الاختبارات. تجدر الإشارة إلى أنه يمكن استخدام جهاز استشعار بالمنظار غير متصل لقياس عمق اختراق الدبوس للعينة الديناميكية أثناء اختبار التآكل كخيار. يتم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1. تم تقييم معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=Vl(Fxs)، حيث V هو الحجم البالي، وF هو الحمل العادي، وs هي مسافة الانزلاق.
يرجى ملاحظة أنه تم استخدام كرات Al2O3 كمادة مضادة في هذه الدراسة. يمكن استبدال أي مادة صلبة لمحاكاة أداء عينتين عن كثب في ظل ظروف التطبيق الفعلية.
النتائج والمناقشة
يعد معدل التآكل عاملاً حيويًا لتحديد عمر خدمة المواد ، بينما يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا أثناء التطبيقات الترايبولوجية. يقارن الشكل 2 تطور COF للبوليمرات المختلفة مقابل كرة Al2O3 أثناء اختبارات التآكل. يعمل COF كمؤشر على وقت حدوث الفشل ودخول عملية التآكل مرحلة جديدة. من بين البوليمرات المختبرة ، يحافظ HDPE على أدنى COF ثابت يبلغ 0.15 تقريبًا طوال اختبار التآكل. يشير COF السلس إلى تكوين اتصال ثلاثي ثابت.
يقارن الشكل 3 والشكل 4 مسارات التآكل لعينات البوليمر بعد أن يتم قياس الاختبار بواسطة المجهر الضوئي. يحدد مقياس التآكل ثلاثي الأبعاد في الموقع بدقة حجم التآكل لعينات البوليمر ، مما يجعل من الممكن حساب معدلات التآكل بدقة 0.0029 و 0.0020 و 0.0032 متر مكعب / نيوتن متر على التوالي. بالمقارنة ، تُظهر عينة CPVC أعلى معدل تآكل قدره 0.1121m3 / N · m. توجد ندبات تآكل متوازية عميقة في مسار التآكل في أنابيب CPVC.
خاتمة
تلعب مقاومة التآكل للبوليمرات دورًا حيويًا في أداء خدمتهم. في هذه الدراسة ، أوضحنا أن Nanovea Tribometer يقيم معامل الاحتكاك ومعدل التآكل للبوليمرات المختلفة في
بطريقة جيدة التحكم والكمية. يُظهر HDPE أدنى COF بحوالي 0.15 بين البوليمرات المختبرة. تمتلك عينات HDPE و Nylon 66 و Polypropylene معدلات تآكل منخفضة تبلغ 0.0029 و 0.0020 و 0.0032 متر مكعب / نيوتن متر على التوالي. إن الجمع بين الاحتكاك المنخفض ومقاومة التآكل الكبيرة يجعل HDPE مرشحًا جيدًا لتطبيقات البوليمر الترايبولوجي.
يتيح مقياس التشكيل الجانبي ثلاثي الأبعاد غير المتصل في الموقع قياسًا دقيقًا لحجم التآكل ويوفر أداة لتحليل الشكل التفصيلي لمسارات التآكل ، مما يوفر مزيدًا من التبصر في الفهم الأساسي لآليات التآكل
الآن ، لنتحدث عن طلبك
إنهاء سطح لوحة قرص العسل مع قياس الأبعاد ثلاثية الأبعاد
مقدمة
تعتبر الخشونة والمسامية والملمس لسطح لوحة قرص العسل ضرورية لتحديد تصميم اللوحة النهائي. يمكن أن ترتبط صفات السطح هذه ارتباطًا مباشرًا بالجماليات والخصائص الوظيفية لسطح اللوحة. يمكن أن يساعد الفهم الأفضل لنسيج السطح والمسامية في تحسين معالجة سطح اللوحة وقابلية التصنيع. هناك حاجة إلى قياس سطح كمي ودقيق وموثوق للوحة قرص العسل للتحكم في معلمات السطح لمتطلبات التطبيق والطلاء. تستخدم مستشعرات Nanovea 3D غير المتلامسة تقنية متحد البؤر لونية فريدة قادرة على قياس أسطح الألواح هذه بدقة.
هدف القياس
في هذه الدراسة، تم استخدام منصة Nanovea HS2000 المجهزة بمستشعر خطي عالي السرعة لقياس ومقارنة لوحين على شكل قرص العسل بتشطيبات سطحية مختلفة. نعرض النانوفيا مقياس عدم الاتصالقدرة الشركة على توفير قياسات ملفات تعريف ثلاثية الأبعاد سريعة ودقيقة وتحليل شامل ومتعمق للتشطيب السطحي.
النتائج والمناقشة
تم قياس سطح عينتين من ألواح أقراص العسل ذات التشطيبات السطحية المتنوعة ، العينة 1 والعينة 2. يظهر اللون الخاطئ والعرض ثلاثي الأبعاد لأسطح العينات 1 و 2 في الشكل 3 والشكل 4 ، على التوالي. تم حساب قيم الخشونة والتسطيح بواسطة برنامج تحليل متقدم وتمت مقارنتها في الجدول 1. تُظهر العينة 2 سطحًا مساميًا أكثر مقارنة بالعينة 1. ونتيجة لذلك ، تمتلك العينة 2 خشونة أعلى Sa تبلغ 14.7 ميكرومتر ، مقارنة بقيمة Sa 4.27 ميكرومتر للعينة 1.
تمت مقارنة الملامح ثنائية الأبعاد لأسطح لوحة قرص العسل في الشكل 5 ، مما يسمح للمستخدمين بإجراء مقارنة بصرية لتغير الارتفاع في مواقع مختلفة من سطح العينة. يمكننا أن نلاحظ أن العينة 1 لها اختلاف في الارتفاع يبلغ حوالي 25 ميكرومتر بين أعلى قمة وأقل موقع في الوادي. من ناحية أخرى ، يُظهر النموذج 2 العديد من المسام العميقة عبر ملف التعريف ثنائي الأبعاد. يتمتع برنامج التحليل المتقدم بالقدرة على تحديد موقع وقياس عمق ستة مسام عميقة نسبيًا تلقائيًا كما هو موضح في الجدول في الشكل 4. ب. العينة 2. يمتلك أعمق المسام بين الستة عمق أقصى يبلغ حوالي 90 ميكرومتر (الخطوة 4) .
لمزيد من التحقيق في حجم المسام وتوزيع العينة 2 ، تم إجراء تقييم المسامية ومناقشته في القسم التالي. يتم عرض طريقة العرض المقطعة في الشكل 5 ويتم تلخيص النتائج في الجدول 2. يمكننا ملاحظة أن المسام المميزة باللون الأزرق في الشكل 5 لها توزيع متجانس نسبيًا على سطح العينة. تشكل المساحة المسقطة للمسام 18.9% من سطح العينة بالكامل. حجم كل مم 2 من المسام الكلية ~ 0.06 مم. يبلغ متوسط عمق المسام 42.2 ميكرومتر ، وأقصى عمق 108.1 ميكرومتر.
خاتمة
في هذا التطبيق ، أظهرنا أن منصة Nanovea HS2000 المجهزة بمستشعر خط عالي السرعة هي أداة مثالية لتحليل ومقارنة تشطيب السطح لعينات ألواح قرص العسل بطريقة سريعة ودقيقة. تسمح عمليات المسح عالية الدقة لقياس الملامح المقترنة ببرنامج تحليل متقدم بإجراء تقييم شامل وكمي للتشطيبات السطحية لعينات ألواح قرص العسل.
تمثل البيانات الموضحة هنا جزءًا صغيرًا فقط من العمليات الحسابية المتوفرة في برنامج التحليل. تقيس مقاييس ملف تعريف نانوفيا أي سطح تقريبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات في أشباه الموصلات ، والإلكترونيات الدقيقة ، والطاقة الشمسية ، والألياف البصرية ، والسيارات ، والفضاء ، والمعادن ، والآلات ، والطلاءات ، والصناعات الدوائية ، والطب الحيوي ، والبيئة والعديد من الصناعات الأخرى.
الآن ، لنتحدث عن طلبك
قياس استرخاء الإجهاد باستخدام Nanoindentation
مقدمة
تتميز المواد اللزجة المرنة بخصائصها اللزجة والمرنة. تخضع هذه المواد لتقليل الضغط المعتمد على الوقت (الإجهاد "الاسترخاء") تحت ضغط مستمر ، مما يؤدي إلى خسارة كبيرة في قوة الاتصال الأولية. يعتمد استرخاء الإجهاد على نوع المادة والملمس ودرجة الحرارة والضغط الأولي والوقت. يعد فهم استرخاء الإجهاد أمرًا بالغ الأهمية في اختيار المواد المثلى التي تتمتع بالقوة والمرونة (الاسترخاء) المطلوبين لتطبيقات معينة.
أهمية قياس استرخاء الإجهاد
وفقًا لـ ASTM E328i ، "طرق الاختبار القياسية لاسترخاء الإجهاد للمواد والتركيبات" ، يتم تطبيق قوة خارجية مبدئيًا على مادة أو هيكل مع مسافة داخلية حتى تصل إلى أقصى قوة محددة مسبقًا. بمجرد الوصول إلى الحد الأقصى للقوة ، يتم تثبيت موضع المسافة البادئة عند هذا العمق. ثم يتم قياس التغيير في القوة الخارجية اللازمة للحفاظ على وضع indenter كدالة للوقت. تكمن الصعوبة في اختبار استرخاء الإجهاد في الحفاظ على ثبات العمق. مختبر نانوفيا الميكانيكي nanoindentation وحدة قياس استرخاء الإجهاد بدقة من خلال تطبيق حلقة مغلقة (تغذية راجعة) للتحكم في العمق باستخدام مشغل كهربائي بيزو. يتفاعل المشغل في الوقت الفعلي للحفاظ على ثبات العمق ، بينما يتم قياس التغيير في الحمل وتسجيله بواسطة مستشعر حمل شديد الحساسية. يمكن إجراء هذا الاختبار على جميع أنواع المواد تقريبًا دون الحاجة إلى متطلبات صارمة لأبعاد العينة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إجراء اختبارات متعددة على عينة مسطحة واحدة لضمان تكرار الاختبار
هدف القياس
في هذا التطبيق، تقوم وحدة التحسس النانوي الخاصة بجهاز اختبار Nanovea الميكانيكي بقياس سلوك تخفيف الضغط لعينة من الأكريليك والنحاس. نعرض أن النانوفيا اختبار ميكانيكي هي أداة مثالية لتقييم السلوك اللزج المرن المعتمد على الوقت للمواد البوليمرية والمعادن.
شروط الاختبار
تم قياس استرخاء الإجهاد لعينة من الأكريليك والنحاس بواسطة وحدة nanoindentation في Nanovea Mechanical Tester. تم تطبيق معدلات تحميل مختلفة للمسافة البادئة تتراوح من 1 إلى 10 ميكرومتر / دقيقة. تم قياس الاسترخاء على عمق ثابت بمجرد الوصول إلى الحد الأقصى للحمل المستهدف. تم تنفيذ فترة حجز مدتها 100 ثانية على عمق ثابت وتم تسجيل التغيير في الحمل مع مرور وقت الحجز. أجريت جميع الاختبارات في ظروف محيطة (درجة حرارة الغرفة 23 درجة مئوية) وتم تلخيص معلمات اختبار المسافة البادئة في الجدول 1.
النتائج والمناقشة
الشكل 2 يوضح تطور الإزاحة والحمل كدالة للوقت أثناء قياس استرخاء الإجهاد لعينة أكريليك ومعدل تحميل مسافة بادئة يبلغ 3 ميكرومتر / دقيقة كمثال. يمكن تقسيم هذا الاختبار بالكامل إلى ثلاث مراحل: التحميل والاسترخاء والتفريغ. أثناء مرحلة التحميل ، زاد العمق خطيًا مع زيادة الحمل تدريجيًا. بدأت مرحلة الاسترخاء بمجرد الوصول إلى الحد الأقصى للحمل. خلال هذه المرحلة ، تم الحفاظ على عمق ثابت لمدة 100 ثانية باستخدام ميزة التحكم في عمق حلقة التغذية الراجعة المغلقة للأداة ولوحظ أن الحمل انخفض بمرور الوقت. انتهى الاختبار بأكمله بمرحلة تفريغ لإزالة البادئة من عينة الأكريليك.
تم إجراء اختبارات المسافة البادئة الإضافية باستخدام نفس معدلات تحميل المسافة البادئة ولكن باستثناء فترة الاسترخاء (الزحف). تم الحصول على مؤامرات التحميل مقابل الإزاحة من هذه الاختبارات وتم دمجها في الرسوم البيانية في الشكل 3 لعينات الأكريليك والنحاس. نظرًا لانخفاض معدل تحميل indenter من 10 إلى 1 ميكرومتر / دقيقة ، تحول منحنى الحمل والإزاحة تدريجياً نحو أعماق اختراق أعلى لكل من الأكريليك والنحاس. تنتج هذه الزيادة المعتمدة على الوقت في الإجهاد عن تأثير الزحف اللزج المرن للمواد. يسمح معدل التحميل المنخفض للمادة المرنة اللزجة بالحصول على مزيد من الوقت للتفاعل مع الإجهاد الخارجي الذي تتعرض له والتشوه وفقًا لذلك ..
تم رسم تطور الحمل عند إجهاد ثابت باستخدام معدلات تحميل مختلفة المسافة البادئة في الشكل 4 لكلتا المادتين المختبرتين. انخفض الحمل بمعدل أعلى في المراحل الأولى من مرحلة الاسترخاء (فترة الانتظار 100 ثانية) من الاختبارات وتباطأ بمجرد وصول وقت الانتظار إلى ~ 50 ثانية. تُظهر المواد اللزجة المرنة ، مثل البوليمرات والمعادن ، معدل فقد أكبر للحمل عندما تتعرض لمعدلات تحميل أعلى مسافة بادئة. زاد معدل فقد الحمل أثناء الاسترخاء من 51.5 إلى 103.2 مليون نيوتن للأكريليك ، ومن 15.0 إلى 27.4 مليون نيوتن للنحاس ، على التوالي ، حيث زاد معدل تحميل المسافة البادئة من 1 إلى 10 ميكرومتر / دقيقة ، كما تم تلخيصه في الشكل 5.
كما هو مذكور في ASTM Standard E328ii ، فإن المشكلة الرئيسية التي تمت مواجهتها في اختبارات استرخاء الإجهاد هي عدم قدرة الأداة على الحفاظ على إجهاد / عمق ثابت. يوفر جهاز الفحص الميكانيكي Nanovea قياسات دقيقة وممتازة لاسترخاء الضغط نظرًا لقدرته على تطبيق التحكم في حلقة التغذية الراجعة المغلقة للعمق بين المشغل الكهربائي البيزو سريع المفعول ومستشعر عمق المكثف المستقل. أثناء مرحلة الاسترخاء ، يقوم المشغل الكهربائي بيزو بضبط المسافة البادئة للحفاظ على قيد العمق الثابت في الوقت الفعلي بينما يتم قياس التغيير في الحمل وتسجيله بواسطة مستشعر حمل عالي الدقة مستقل.
خاتمة
تم قياس استرخاء الإجهاد لعينة من الأكريليك والنحاس باستخدام وحدة nanoindentation لجهاز Nanovea الميكانيكي بمعدلات تحميل مختلفة. يتم الوصول إلى أقصى عمق أكبر عندما يتم إجراء المسافات البادئة بمعدلات تحميل منخفضة بسبب تأثير الزحف للمادة أثناء التحميل. يُظهر كل من عينة الأكريليك والنحاس سلوك استرخاء للضغط عندما يكون موضع indenter عند أقصى حمل مستهدف ثابتًا. لوحظت تغييرات أكبر في فقد الحمل أثناء مرحلة الاسترخاء للاختبارات ذات معدلات تحميل المسافة البادئة الأعلى.
يُظهر اختبار استرخاء الإجهاد الذي تم إنتاجه بواسطة جهاز اختبار Nanovea الميكانيكي قدرة الأدوات على تحديد وقياس سلوك اللزوجة المرتبط بالوقت للمواد المعدنية والبوليمر. يحتوي على وحدات Nano و Micro متعددة الوظائف لا مثيل لها على منصة واحدة. يمكن إقران وحدات التحكم في الرطوبة ودرجة الحرارة بهذه الأدوات لإمكانيات الاختبار البيئي المطبقة على مجموعة واسعة من الصناعات. تشتمل كل من وحدات Nano و Micro على اختبار الخدش واختبار الصلابة وأوضاع اختبار التآكل ، مما يوفر أوسع نطاق من إمكانات الاختبار الميكانيكي المتاحة في نظام واحد وأكثرها سهولة في الاستخدام.
