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AR Kategorie: Laboruntersuchungen
Kontinuierliche Stribeck-Kurvenmessung mit Pin-on-Disk Tribometer
Einleitung:
Bei der Schmierung zur Verringerung des Verschleißes bzw. der Reibung von sich bewegenden Oberflächen kann der Schmierkontakt an der Grenzfläche zwischen verschiedenen Zuständen wie Grenz-, Misch- und hydrodynamischer Schmierung wechseln. Die Dicke des Flüssigkeitsfilms spielt bei diesem Prozess eine wichtige Rolle und wird hauptsächlich durch die Viskosität der Flüssigkeit, die auf die Schnittstelle wirkende Last und die relative Geschwindigkeit zwischen den beiden Oberflächen bestimmt. Wie die Schmiersysteme auf Reibung reagieren, wird in einer so genannten Stribeck-Kurve [1-4] dargestellt.
In dieser Studie demonstrieren wir zum ersten Mal die Fähigkeit, eine kontinuierliche Stribeck-Kurve zu messen. Verwendung von Nanovea Tribometer Fortschrittliche stufenlose Drehzahlregelung von 15.000 bis 0,01 U/min. Innerhalb von 10 Minuten liefert die Software direkt eine vollständige Stribeck-Kurve. Die einfache Ersteinrichtung erfordert lediglich die Auswahl des Exponentialrampenmodus und die Eingabe von Anfangs- und Endgeschwindigkeiten, anstatt mehrere Tests durchzuführen oder ein schrittweises Verfahren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu programmieren, was für die herkömmlichen Stribeck-Kurvenmessungen eine Datenzusammenführung erfordert. Diese Weiterentwicklung liefert präzise Daten während der gesamten Bewertung des Schmierstoffregimes und reduziert Zeit und Kosten erheblich. Der Test zeigt ein großes Potenzial für den Einsatz in verschiedenen industriellen Ingenieuranwendungen.
Oberflächenrauhigkeit und Eigenschaften einer Solarzelle
Die Bedeutung der Solarmodulprüfung
Die Maximierung der Energieabsorption einer Solarzelle ist der Schlüssel für das Überleben dieser Technologie als erneuerbare Ressource. Die verschiedenen Beschichtungs- und Glasschutzschichten ermöglichen die Absorption, Durchlässigkeit und Reflexion von Licht, die für das Funktionieren der Solarzellen erforderlich sind. Da die meisten Verbraucher-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 15-18% arbeiten, ist die Optimierung ihrer Energieausbeute ein ständiger Kampf.
Studien haben gezeigt, dass die Oberflächenrauhigkeit eine entscheidende Rolle bei der Lichtreflexion spielt. Die erste Glasschicht muss so glatt wie möglich sein, um die Lichtreflexion zu vermindern, aber die nachfolgenden Schichten folgen nicht dieser Vorgabe. An den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten ist ein gewisses Maß an Rauheit erforderlich, um die Möglichkeit der Lichtstreuung in den jeweiligen Verarmungszonen zu erhöhen und die Lichtabsorption innerhalb der Zelle zu steigern1. Die Optimierung der Oberflächenrauheit in diesen Bereichen ermöglicht es der Solarzelle, optimal zu funktionieren, und mit dem Nanovea HS2000 High Speed Sensor kann die Oberflächenrauheit schnell und genau gemessen werden.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie werden wir die Möglichkeiten des Nanovea Profilometer HS2000 mit Hochgeschwindigkeitssensor durch Messung der Oberflächenrauheit und der geometrischen Merkmale einer Solarzelle. Für diese Demonstration wird eine monokristalline Solarzelle ohne Schutzglas gemessen, aber die Methodik kann auch für verschiedene andere Anwendungen verwendet werden.
Testverfahren und -abläufe
Die folgenden Testparameter wurden zur Messung der Oberfläche der Solarzelle verwendet.
Ergebnisse und Diskussion
Die folgende Abbildung zeigt die 2D-Falschfarbenansicht der Solarzelle und eine Flächenextraktion der Oberfläche mit den entsprechenden Höhenparametern. Auf beide Oberflächen wurde ein Gauß-Filter angewendet und ein aggressiverer Index verwendet, um die extrahierte Fläche zu glätten. Dadurch werden Formen (oder Welligkeiten), die größer als der Cut-off-Index sind, ausgeschlossen, so dass Merkmale zurückbleiben, die die Rauheit der Solarzelle darstellen.
Zur Messung der geometrischen Merkmale wurde ein Profil senkrecht zur Ausrichtung der Rasterlinien aufgenommen, das unten abgebildet ist. Die Breite der Gitterlinien, die Stufenhöhe und der Abstand können an jeder beliebigen Stelle der Solarzelle gemessen werden.
Schlussfolgerung
In dieser Studie konnten wir die Fähigkeit des Nanovea HS2000 Zeilensensors zur Messung der Oberflächenrauhigkeit und -merkmale einer monokristallinen Photovoltaikzelle zeigen. Mit der Möglichkeit, genaue Messungen mehrerer Proben zu automatisieren und Grenzwerte für das Bestehen und Nichtbestehen festzulegen, ist der Nanovea HS2000 Zeilensensor eine perfekte Wahl für Qualitätskontrollprüfungen.
Referenz
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influence of Surface Roughness on Optical Characteristics of Multilayer Solar Cells " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.
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Kratzfestigkeit von Displayschutzfolien für Handys
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Bedeutung der Prüfung von Bildschirmschutzvorrichtungen
Obwohl die Bildschirme von Mobiltelefonen so konzipiert sind, dass sie nicht zerbrechen oder zerkratzen können, sind sie dennoch anfällig für Schäden. Durch die tägliche Nutzung des Telefons werden sie abgenutzt, z. B. durch Kratzer und Risse. Da die Reparatur dieser Bildschirme teuer sein kann, sind Displayschutzfolien ein erschwinglicher Schutz, der häufig gekauft und verwendet wird, um die Haltbarkeit des Bildschirms zu erhöhen.
Mit dem Makromodul des Nanovea PB1000 Mechanical Tester in Verbindung mit dem Sensor für akustische Emissionen (AE) können wir eindeutig die kritischen Belastungen identifizieren, bei denen Bildschirmschutzfolien aufgrund von Kratzern1 versagen, um eine vergleichende Studie zwischen zwei Arten von Bildschirmschutzfolien zu erstellen.
Zwei gängige Arten von Bildschirmschutzmaterialien sind TPU (thermoplastisches Polyurethan) und gehärtetes Glas. Gehärtetes Glas gilt als das beste Material, da es einen besseren Schutz vor Stößen und Kratzern bietet. Allerdings ist es auch am teuersten. TPU-Bildschirmschutzfolien hingegen sind preiswerter und eine beliebte Wahl für Verbraucher, die Kunststoff-Bildschirmschutzfolien bevorzugen. Da Bildschirmschutzfolien Kratzer und Stöße absorbieren sollen und in der Regel aus Materialien mit spröden Eigenschaften bestehen, ist die kontrollierte Kratzprüfung in Verbindung mit der In-situ-AE-Detektion ein optimaler Prüfaufbau, um die Belastungen zu bestimmen, bei denen kohäsive Fehler (z. B. Risse, Abplatzungen und Brüche) und/oder adhäsive Fehler (z. B. Delamination und Abplatzungen) auftreten.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie wurden drei Kratztests an zwei verschiedenen handelsüblichen Bildschirmschutzfolien mit dem Makromodul des PB1000 Mechanik-Testers von Nanovea durchgeführt. Mithilfe eines Sensors für akustische Emissionen und eines optischen Mikroskops wurden die kritischen Belastungen ermittelt, bei denen die einzelnen Schutzfolien versagten.
Testverfahren und -abläufe
Der Nanovea PB1000 Mechanical Tester wurde verwendet, um zwei Bildschirmschutzfolien zu testen, die auf einen Telefonbildschirm aufgebracht und auf einen Tisch mit Reibungssensor geklemmt wurden. Die Testparameter für alle Kratzer sind in Tabelle 1 unten aufgeführt.
Ergebnisse und Diskussion
Da die Bildschirmschutzfolien aus einem anderen Material bestanden, wiesen sie jeweils unterschiedliche Arten von Fehlern auf. Bei der TPU-Schutzfolie wurde nur ein kritischer Fehler beobachtet, während die Schutzfolie aus gehärtetem Glas zwei Fehler aufwies. Die Ergebnisse für jede Probe sind in Tabelle 2 dargestellt. Die kritische Last #1 ist definiert als die Last, bei der die Bildschirmschutzfolien unter dem Mikroskop Anzeichen von kohäsivem Versagen zeigten. Die kritische Last #2 wird durch die erste Spitzenveränderung in den Daten der akustischen Emissionskurve definiert.
Bei der TPU-Displayschutzfolie entspricht die kritische Belastung #2 der Stelle, an der sich die Schutzfolie zusammen mit dem Kratzer sichtbar vom Handy-Display abzulösen begann. Ein Kratzer erschien auf der Oberfläche des Telefondisplays, sobald die kritische Last #2 für den Rest der Kratztests überschritten wurde. Die kritische Last #1 für die gehärtete Glasschutzfolie entspricht der Stelle, an der radiale Brüche auftreten. Die kritische Last #2 tritt gegen Ende des Kratzers bei höheren Lasten auf. Die Schallemission ist größer als bei der TPU-Schutzfolie, der Bildschirm des Telefons wurde jedoch nicht beschädigt. In beiden Fällen entsprach die kritische Last #2 einer großen Tiefenänderung, was darauf hindeutet, dass der Eindringkörper die Displayschutzfolie durchstoßen hatte.
Schlussfolgerung
In dieser Studie stellen wir die Fähigkeit des Nanovea PB1000 Mechanik-Testers vor, kontrollierte und wiederholbare Kratztests durchzuführen und gleichzeitig die akustische Emissionsdetektion zu nutzen, um die Belastungen, bei denen adhäsives und kohäsives Versagen bei Displayschutzfolien aus TPU und gehärtetem Glas auftritt, genau zu bestimmen. Die in diesem Dokument vorgestellten experimentellen Daten stützen die ursprüngliche Annahme, dass gehärtetes Glas am besten zum Schutz vor Kratzern auf Telefonbildschirmen geeignet ist.
Der mechanische Tester von Nanovea bietet genaue und wiederholbare Funktionen zur Messung von Eindrücken, Kratzern und Verschleiß mithilfe von ISO- und ASTM-konformen Nano- und Mikromodulen. Der Mechanischer Tester ist ein Komplettsystem und damit die ideale Lösung zur Bestimmung des gesamten Spektrums mechanischer Eigenschaften dünner oder dicker, weicher oder harter Beschichtungen, Filme und Substrate.
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Vergleich von schmierenden Augentropfen mit dem Tribometer Nanovea T50
Bedeutung der Prüfung von Augentropfenlösungen
Augentropfen werden zur Linderung von Symptomen eingesetzt, die durch eine Reihe von Augenproblemen verursacht werden. So können sie beispielsweise zur Behandlung kleinerer Augenreizungen (z. B. Trockenheit und Rötung), zur Verzögerung des Auftretens eines Glaukoms oder zur Behandlung von Infektionen eingesetzt werden. Freiverkäufliche Augentropfen werden hauptsächlich zur Behandlung von Trockenheit eingesetzt. Ihre Wirksamkeit bei der Befeuchtung des Auges kann mit einem Reibungskoeffiziententest verglichen und gemessen werden.
Trockene Augen können durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden, z. B. durch Überanstrengung der Augen am Computer oder durch Aufenthalt im Freien bei extremen Wetterbedingungen. Gute feuchtigkeitsspendende Augentropfen tragen dazu bei, die Feuchtigkeit auf der Außenfläche der Augen zu erhalten und zu ergänzen. Dadurch werden die mit trockenen Augen verbundenen Beschwerden wie Brennen, Reizung und Rötung gelindert. Durch die Messung des Reibungskoeffizienten (COF) einer Augentropfenlösung lässt sich ihre Schmierwirkung ermitteln und mit anderen Lösungen vergleichen.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie wurde der Reibungskoeffizient (COF) von drei verschiedenen schmierenden Augentropfenlösungen mit Hilfe des Stift-auf-Scheibe-Aufbaus auf dem Nanovea T50 Tribometer gemessen.
Testverfahren und -abläufe
Ein kugelförmiger Stift aus Aluminiumoxid mit einem Durchmesser von 6 mm wurde auf einem Glasobjektträger angebracht, wobei jede Augentropfenlösung als Schmiermittel zwischen den beiden Oberflächen diente. Die für alle Experimente verwendeten Testparameter sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Ergebnisse und Diskussion
Die Maximal-, Minimal- und Durchschnittswerte des Reibungskoeffizienten für die drei getesteten Augentropfenlösungen sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. Die Diagramme COF gegen Umdrehungen für jede Augentropfenlösung sind in den Abbildungen 2-4 dargestellt. Der Reibungskoeffizient blieb bei jedem Test während des größten Teils der gesamten Testdauer relativ konstant. Probe A hatte den niedrigsten durchschnittlichen COF, was darauf hindeutet, dass sie die besten Schmiereigenschaften aufwies.
Schlussfolgerung
In dieser Studie zeigen wir die Fähigkeit des Nanovea T50 Tribometers, den Reibungskoeffizienten von drei Augentropfenlösungen zu messen. Anhand dieser Werte zeigen wir, dass Probe A einen niedrigeren Reibungskoeffizienten hat und daher im Vergleich zu den anderen beiden Proben eine bessere Schmierung aufweist.
Nanovea Tribometer bietet präzise und wiederholbare Verschleiß- und Reibungstests mit ISO- und ASTM-konformen Rotations- und Linearmodulen. Es bietet außerdem optionale Hochtemperatur-Verschleiß-, Schmier- und Tribokorrosionsmodule, die in einem vorintegrierten System verfügbar sind. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es Benutzern, die reale Anwendungsumgebung besser zu simulieren und das grundlegende Verständnis des Verschleißmechanismus und der tribologischen Eigenschaften verschiedener Materialien zu verbessern.
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Multi-Scratch-Automatisierung ähnlicher Proben mit dem mechanischen Prüfgerät PB1000
Einführung :
Beschichtungen werden aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Härte, Erosionsbeständigkeit, geringe Reibung und hohe Verschleißfestigkeit sind nur einige der vielen Eigenschaften, die Beschichtungen wichtig machen. Eine gängige Methode zur Quantifizierung dieser Eigenschaften ist die Kratzprüfung, die eine wiederholbare Messung der adhäsiven und/oder kohäsiven Eigenschaften einer Beschichtung ermöglicht. Durch den Vergleich der kritischen Belastungen, bei denen ein Versagen auftritt, können die intrinsischen Eigenschaften einer Beschichtung bewertet werden.
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Rotativer oder linearer Verschleiß & COF? (Eine umfassende Studie unter Verwendung des Nanovea Tribometers)
Unter Verschleiß versteht man den Prozess der Abtragung und Verformung von Material auf einer Oberfläche infolge der mechanischen Einwirkung der gegenüberliegenden Oberfläche. Es wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter unidirektionales Gleiten, Rollen, Geschwindigkeit, Temperatur und viele andere. Das Studium des Verschleißes, der Tribologie, umfasst viele Disziplinen, von Physik und Chemie bis hin zu Maschinenbau und Materialwissenschaften. Die komplexe Natur des Verschleißes erfordert isolierte Studien zu spezifischen Verschleißmechanismen oder -prozessen, wie z. B. adhäsiver Verschleiß, abrasiver Verschleiß, Oberflächenermüdung, Reibverschleiß und erosiver Verschleiß. Bei „industrieller Abnutzung“ handelt es sich jedoch häufig um mehrere Verschleißmechanismen, die synergetisch wirken.
Lineare hin- und hergehende und rotative Verschleißtests (Stift auf Scheibe) sind zwei weit verbreitete ASTM-konforme Aufbauten zur Messung des Gleitverschleißverhaltens von Materialien. Da der Verschleißratenwert einer Verschleißtestmethode häufig zur Vorhersage der relativen Rangfolge von Materialkombinationen verwendet wird, ist es äußerst wichtig, die Wiederholbarkeit der mit verschiedenen Testaufbauten gemessenen Verschleißrate zu bestätigen. Dadurch können Benutzer den in der Literatur angegebenen Verschleißratenwert sorgfältig berücksichtigen, was für das Verständnis der tribologischen Eigenschaften von Materialien von entscheidender Bedeutung ist.
Nanomechanische Charakterisierung von Federkonstanten
Die Fähigkeit einer Feder, mechanische Energie zu speichern, hat eine lange Nutzungsgeschichte. Von Bögen für die Jagd bis hin zu Türschlössern - die Federtechnik gibt es schon seit vielen Jahrhunderten. Heutzutage sind wir auf Federn angewiesen, sei es bei Matratzen, Kugelschreibern oder der Federung von Autos, da sie in unserem täglichen Leben eine wichtige Rolle spielen. Bei einer so großen Vielfalt an Verwendungszwecken und Konstruktionen ist die Fähigkeit, ihre mechanischen Eigenschaften zu quantifizieren, unerlässlich.
Hochgeschwindigkeitscharakterisierung einer Austernschale
Große Proben mit komplexen Geometrien können aufgrund der Probenvorbereitung, der Größe, scharfer Winkel und Krümmungen schwierig zu bearbeiten sein. In dieser Studie wird eine Austernschale gescannt, um die Fähigkeit des Nanovea HS2000 Zeilensensors zu demonstrieren, eine große, biologische Probe mit komplexer Geometrie zu scannen. Obwohl in dieser Studie eine biologische Probe verwendet wurde, können die gleichen Konzepte auch auf andere Proben angewendet werden.
Mechanische Breitansicht Kartenauswahltool
Wir alle kennen den Ausdruck "Zeit ist Geld". Deshalb suchen viele Unternehmen ständig nach Methoden, um verschiedene Prozesse zu beschleunigen und zu verbessern - das spart Zeit. Wenn es um die Prüfung von Eindrücken geht, können Geschwindigkeit, Effizienz und Präzision in einen Qualitätskontroll- oder F&E-Prozess integriert werden, wenn eines unserer mechanischen Nanovea-Prüfgeräte verwendet wird. In diesem Anwendungsbericht zeigen wir Ihnen eine einfache Möglichkeit, mit unserem Nanovea Mechanical Tester und den Softwarefunktionen Broad View Map und Selection Tool Zeit zu sparen.
Klicken Sie hier, um den vollständigen Anwendungshinweis zu lesen!
Inspektion der Oberflächenbeschaffenheit von Holzfußböden
Bedeutung der Profilierung von Holzoberflächen
In verschiedenen Industriezweigen besteht der Zweck einer Holzveredelung darin, die Holzoberfläche vor verschiedenen Arten von Schäden, z. B. chemischer, mechanischer oder biologischer Art, zu schützen und/oder ihr eine bestimmte visuelle Ästhetik zu verleihen. Für Hersteller und Käufer gleichermaßen kann die Quantifizierung der Oberflächeneigenschaften ihrer Holzoberflächen für die Qualitätskontrolle oder die Optimierung von Holzveredelungsprozessen von entscheidender Bedeutung sein. In dieser Anwendung werden wir die verschiedenen Oberflächenmerkmale untersuchen, die mit einem berührungslosen Nanovea 3D-Profilometer quantifiziert werden können.
Die Quantifizierung der Rauheit und Textur einer Holzoberfläche kann von entscheidender Bedeutung sein, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der jeweiligen Anwendung gerecht wird. Die Verfeinerung des Veredelungsprozesses oder die Überprüfung der Qualität von Holzoberflächen auf der Grundlage einer quantifizierbaren, wiederholbaren und zuverlässigen Oberflächeninspektionsmethode würde es den Herstellern ermöglichen, kontrollierte Oberflächenbehandlungen zu entwickeln, und den Käufern die Möglichkeit geben, Holzwerkstoffe entsprechend ihren Anforderungen zu prüfen und auszuwählen.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie der Hochgeschwindigkeits-Nanovea HS2000 profilometer Ausgestattet mit einem berührungslosen Profilliniensensor wurde die Oberflächenbeschaffenheit von drei Bodenbelagsproben gemessen und verglichen: Antiker Birken-Hartholzboden, Courtship Grey Oak-Bodenbelag und Santos Mahagoni-Bodenbelag. Wir demonstrieren die Fähigkeit des Nanovea Non-Tact Profilometers, bei der Messung von drei Arten von Oberflächenbereichen sowohl Geschwindigkeit als auch Präzision zu liefern und eine umfassende, tiefgehende Analyse der Scans durchzuführen.
Testverfahren und -abläufe
Ergebnisse und Diskussion
Beschreibung der Muster: Courtship Grey Oak und Santos Mahogany sind Laminatfußböden. Courtship Grey Oak ist ein niedrigglänzendes, strukturiertes schiefergraues Muster mit einer EIR-Oberfläche. Santos Mahagoni ist ein hochglänzendes, dunkles burgunderrotes Muster, das vorlackiert wurde. Antique Birch Hardwood ist mit einer 7-schichtigen Aluminiumoxid-Beschichtung versehen, die Schutz vor täglicher Abnutzung bietet.
Antike Birke Hartholz
Brautwerbung Graue Eiche
Santos Mahagoni
Diskussion
Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen den Sa-Werten aller Proben. Am glattesten war Antique Birch Hardwood mit einem Sa-Wert von 1,716 µm, gefolgt von Santos Mahogany mit einem Sa-Wert von 2,388 µm und einem signifikanten Anstieg bei Courtship Grey Oak mit einem Sa-Wert von 11,17 µm. P-Werte und R-Werte sind ebenfalls gängige Rauheitswerte, die zur Beurteilung der Rauheit bestimmter Profile entlang der Oberfläche verwendet werden können. Die Courtship Grey Oak besitzt eine grobe Textur mit rissartigen Merkmalen entlang der Zell- und Faserrichtung des Holzes. Aufgrund der strukturierten Oberfläche wurde die Probe der Grauen Eiche Courtship einer zusätzlichen Analyse unterzogen. Bei der Probe der Eiche Courtship Grey wurden Scheiben verwendet, um die Tiefe und das Volumen der Risse von der flacheren, gleichmäßigen Oberfläche zu trennen und zu berechnen.
Schlussfolgerung
In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie das Hochgeschwindigkeitsprofilometer Nanovea HS2000 zur effektiven und effizienten Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Holzproben verwendet werden kann. Messungen der Oberflächenbeschaffenheit können sowohl für Hersteller als auch für Verbraucher von Hartholzfußböden wichtig sein, um zu verstehen, wie sie einen Herstellungsprozess verbessern oder das geeignete Produkt auswählen können, das für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist.
