Kategorie: Profilometrische Prüfung

Polymerriemenverschleiß und Reibung mit einem Tribometer

POLYMER-GURTE

Abnutzung und Reibung mit einem TRIBOMETER

Vorbereitet von

DUANJIE LI, PhD

EINFÜHRUNG

Riemenantriebe übertragen Leistung und verfolgen die Relativbewegung zwischen zwei oder mehr rotierenden Wellen. Als einfache und kostengünstige Lösung mit minimalem Wartungsaufwand sind Riemenantriebe in einer Vielzahl von Anwendungen weit verbreitet, z. B. bei Bügelsägen, Sägewerken, Dreschmaschinen, Silogebläsen und Förderanlagen. Riemenantriebe können die Maschinen vor Überlast schützen sowie Schwingungen dämpfen und isolieren.

BEDEUTUNG DER VERSCHLEISSBEWERTUNG FÜR RIEMENANTRIEBE

Reibung und Verschleiß sind für die Riemen in einer riemengetriebenen Maschine unvermeidlich. Eine ausreichende Reibung sorgt für eine effektive Kraftübertragung ohne Schlupf, aber eine übermäßige Reibung kann den Riemen schnell verschleißen. Während des Betriebs des Riemenantriebs treten verschiedene Arten von Verschleiß auf, wie Ermüdung, Abrieb und Reibung. Um die Lebensdauer des Riemens zu verlängern und die Kosten und den Zeitaufwand für die Reparatur und den Austausch des Riemens zu senken, ist eine zuverlässige Bewertung des Verschleißverhaltens der Riemen wünschenswert, um die Lebensdauer des Riemens, die Produktionseffizienz und die Anwendungsleistung zu verbessern. Die genaue Messung des Reibungskoeffizienten und der Verschleißrate des Riemens erleichtert die Forschung und Entwicklung sowie die Qualitätskontrolle der Riemenproduktion.

MESSZIEL

In dieser Studie haben wir das Verschleißverhalten von Riemen mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen simuliert und verglichen, um die Leistungsfähigkeit des Systems zu demonstrieren. NANOVEA T2000 Tribometer bei der kontrollierten und überwachten Simulation des Verschleißprozesses des Riemens.

NANOVEA

T2000

PRÜFVERFAHREN

Der Reibungskoeffizient (COF) und die Verschleißfestigkeit von zwei Riemen mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit und -struktur wurden mit dem NANOVEA Hohe Belastung Tribometer unter Verwendung des linear hin- und hergehenden Verschleißmoduls. Als Gegenmaterial wurde eine Kugel aus Stahl 440 (10 mm Durchmesser) verwendet. Die Oberflächenrauheit und die Verschleißspur wurden mit einem integrierten Prüfgerät untersucht Berührungsloses 3D-Profilometer. Die Verschleißrate, Kwurde anhand der folgenden Formel bewertet K=Vl(Fxs), wobei V ist das abgenutzte Volumen, F ist die Normalbelastung und s ist die Gleitstrecke.

Bitte beachten Sie, dass in dieser Studie eine glatte 440er Stahlkugel als Beispiel verwendet wurde. Jedes feste Material mit unterschiedlichen Formen und Oberflächenbeschaffenheiten kann mit Hilfe spezieller Vorrichtungen verwendet werden, um die tatsächliche Anwendungssituation zu simulieren.

ERGEBNISSE & DISKUSSION

Der strukturierte Gürtel und der glatte Gürtel haben eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 33,5 bzw. 8,7 um, wie aus den analysierten Oberflächenprofilen hervorgeht, die mit einer NANOVEA Berührungsloser optischer 3D-Profiler. Der COF und die Verschleißrate der beiden getesteten Riemen wurden bei 10 N bzw. 100 N gemessen, um das Verschleißverhalten der Riemen bei unterschiedlichen Belastungen zu vergleichen.

ABBILDUNG 1 zeigt die Entwicklung des COF der Riemen während der Verschleißtests. Die Riemen mit unterschiedlichen Texturen weisen ein deutlich unterschiedliches Verschleißverhalten auf. Interessanterweise erreicht der strukturierte Riemen nach der Einlaufphase, in der der COF allmählich ansteigt, einen niedrigeren COF von ~0,5 in beiden Tests, die mit einer Last von 10 N und 100 N durchgeführt wurden. Im Vergleich dazu weist der glatte Riemen, der mit einer Last von 10 N getestet wurde, einen deutlich höheren COF von ~1,4 auf, wenn der COF stabil wird, und bleibt für den Rest des Tests über diesem Wert. Der mit einer Belastung von 100 N getestete Glattriemen wurde durch die Stahlkugel 440 schnell verschlissen und bildete eine große Verschleißspur. Der Test wurde daher bei 220 Umdrehungen abgebrochen.

ABBILDUNG 1: Entwicklung des COF der Riemen bei unterschiedlichen Belastungen.

ABBILDUNG 2 vergleicht die 3D-Verschleißspurenbilder nach den Tests mit 100 N. Das berührungslose 3D-Profilometer NANOVEA bietet ein Werkzeug zur Analyse der detaillierten Morphologie der Verschleißspuren, das weitere Einblicke in das grundlegende Verständnis des Verschleißmechanismus ermöglicht.

TABELLE 1: Ergebnis der Analyse der Verschleißspuren.

ABBILDUNG 2: 3D-Ansicht der beiden Bänder
nach den Tests bei 100 N.

Das 3D-Verschleißspurprofil ermöglicht eine direkte und genaue Bestimmung des von der fortschrittlichen Analysesoftware berechneten Verschleißspurvolumens, wie in TABELLE 1 dargestellt. Bei einem Verschleißtest mit 220 Umdrehungen weist der Glattriemen eine viel größere und tiefere Verschleißspur mit einem Volumen von 75,7 mm3 auf, während das Verschleißvolumen des Strukturriemens nach einem Verschleißtest mit 600 Umdrehungen 14,0 mm3 beträgt. Die deutlich höhere Reibung des Glattriemens an der Stahlkugel führt zu einer 15-fach höheren Verschleißrate im Vergleich zum strukturierten Riemen.

Ein solch drastischer Unterschied der COF zwischen dem strukturierten und dem glatten Gürtel hängt möglicherweise mit der Größe der Kontaktfläche zwischen dem Gürtel und der Stahlkugel zusammen, was auch zu ihrem unterschiedlichen Verschleißverhalten führt. ABBILDUNG 3 zeigt die Verschleißspuren der beiden Riemen unter dem Lichtmikroskop. Die Untersuchung der Verschleißspuren stimmt mit der Beobachtung der COF-Entwicklung überein: Der strukturierte Gurt, der einen niedrigen COF von ~0,5 aufweist, zeigt nach dem Verschleißtest bei einer Belastung von 10 N keine Anzeichen von Verschleiß. Der glatte Gurt zeigt eine kleine Verschleißspur bei 10 N. Die Verschleißtests bei 100 N erzeugen sowohl auf dem strukturierten als auch auf dem glatten Gurt wesentlich größere Verschleißspuren, und die Verschleißrate wird anhand von 3D-Profilen berechnet, wie im folgenden Abschnitt erläutert wird.

ABBILDUNG 3: Abnutzungsspuren unter dem Lichtmikroskop.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Studie haben wir die Fähigkeit des NANOVEA T2000 Tribometers aufgezeigt, den Reibungskoeffizienten und die Verschleißrate von Riemen kontrolliert und quantitativ zu bestimmen. Die Oberflächentextur spielt eine entscheidende Rolle für die Reibung und den Verschleißwiderstand der Riemen während ihres Einsatzes. Der strukturierte Riemen weist einen stabilen Reibungskoeffizienten von ~0,5 auf und besitzt eine lange Lebensdauer, was zu einem geringeren Zeit- und Kostenaufwand für die Reparatur oder den Austausch von Werkzeugen führt. Die übermäßige Reibung des glatten Riemens an der Stahlkugel führt dagegen zu einer schnellen Abnutzung des Riemens. Außerdem ist die Belastung des Riemens ein entscheidender Faktor für seine Lebensdauer. Eine Überlastung erzeugt eine sehr hohe Reibung, die zu einem beschleunigten Verschleiß des Riemens führt.

Das NANOVEA T2000 Tribometer bietet präzise und wiederholbare Verschleiß- und Reibungstests mit ISO- und ASTM-konformen Rotations- und Linearmodi, mit optionalen Modulen für Hochtemperaturverschleiß, Schmierung und Tribokorrosion in einem vorintegrierten System. NANOVEAs unmatched ist die ideale Lösung für die Bestimmung der gesamten Bandbreite tribologischer Eigenschaften von dünnen oder dicken, weichen oder harten Beschichtungen, Filmen und Substraten.

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Fossiles Mikrogefüge mit 3D-Profilometrie

FOSSILES GEFÜGE

3D-PROFILOMETRIE VERWENDEN

Vorbereitet von

DUANJIE LI, PhD

EINFÜHRUNG

Fossilien sind die konservierten Überreste von Pflanzen, Tieren und anderen Organismen, die im Sediment unter alten Meeren, Seen und Flüssen vergraben sind. Das weiche Körpergewebe zerfällt normalerweise nach dem Tod, aber die harten Schalen, Knochen und Zähne versteinern. Mikrostrukturelle Oberflächenmerkmale bleiben oft erhalten, wenn die ursprünglichen Schalen und Knochen durch Mineralien ersetzt werden, was Aufschluss über die Entwicklung der Witterung und den Entstehungsmechanismus der Fossilien gibt.

BEDEUTUNG EINES BERÜHRUNGSLOSEN 3D-PROFILOMETERS FÜR DIE UNTERSUCHUNG VON FOSSILIEN

3D-Profile des Fossils ermöglichen es uns, die detaillierten Oberflächenmerkmale der Fossilprobe aus einem näheren Blickwinkel zu betrachten. Die hohe Auflösung und Genauigkeit des NANOVEA-Profilometers sind mit bloßem Auge möglicherweise nicht erkennbar. Die Analysesoftware des Profilometers bietet eine breite Palette von Studien, die auf diese einzigartigen Oberflächen anwendbar sind. Im Gegensatz zu anderen Techniken wie Touch Probes bietet der NANOVEA Berührungsloses 3D-Profilometer Misst die Oberflächenmerkmale, ohne die Probe zu berühren. Dies ermöglicht die Erhaltung der wahren Oberflächenmerkmale bestimmter empfindlicher Fossilienproben. Darüber hinaus ermöglicht das tragbare Profilometer Modell Jr25 3D-Messungen an Fossilienstandorten, was die Fossilanalyse und den Schutz nach der Ausgrabung erheblich erleichtert.

MESSZIEL

In dieser Studie wird das NANOVEA Jr25 Profilometer verwendet, um die Oberfläche von zwei repräsentativen Fossilienproben zu messen. Die gesamte Oberfläche jedes Fossils wurde gescannt und analysiert, um die Oberflächenmerkmale zu charakterisieren, darunter Rauheit, Kontur und Texturrichtung.

NANOVEA

Jr25

FOSSIL EINES BRACHIOPODEN

Die erste fossile Probe, die in diesem Bericht vorgestellt wird, ist ein Brachiopod-Fossil, das von einem Meerestier stammt, das an der Ober- und Unterseite harte "Klappen" (Schalen) hat. Sie traten erstmals im Kambrium auf, das heißt vor mehr als 550 Millionen Jahren.

Die 3D-Ansicht des Scans ist in ABBILDUNG 1 und die Falschfarbenansicht in ABBILDUNG 2 dargestellt.

ABBILDUNG 1: 3D-Ansicht der fossilen Brachiopodenprobe.

ABBILDUNG 2: Falschfarbenansicht der fossilen Brachiopodenprobe.

Die Gesamtform wurde dann von der Oberfläche entfernt, um die lokale Oberflächenmorphologie und -kontur des Brachiopodenfossils zu untersuchen (siehe ABBILDUNG 3). Auf dem Brachiopoden-Fossil ist nun eine eigentümliche, divergierende Rillentextur zu beobachten.

ABBILDUNG 3: Falschfarbenansicht und Konturlinienansicht nach dem Entfernen der Form.

Aus dem strukturierten Bereich wird ein Linienprofil extrahiert, um eine Querschnittsansicht der fossilen Oberfläche zu zeigen (ABBILDUNG 4). Die Stufenhöhenstudie misst die genauen Abmessungen der Oberflächenmerkmale. Die Rillen weisen eine durchschnittliche Breite von ~0,38 mm und eine Tiefe von ~0,25 mm auf.

ABBILDUNG 4: Studien zum Linienprofil und zur Stufenhöhe der strukturierten Oberfläche.

SEELILIENSTAMM-FOSSIL

Bei der zweiten fossilen Probe handelt es sich um ein Stammfossil einer Seelilie. Stachelhäuter tauchten erstmals in den Meeren des mittleren Kambriums auf, etwa 300 Millionen Jahre vor den Dinosauriern.

Die 3D-Ansicht des Scans ist in ABBILDUNG 5 und die Falschfarbenansicht in ABBILDUNG 6 dargestellt.

ABBILDUNG 5: 3D-Ansicht der fossilen Crinoidenprobe.

Die Isotropie der Oberflächentextur und die Rauheit des Crinoiden-Stammfossils werden in ABBILDUNG 7 analysiert.

Dieses Fossil weist eine bevorzugte Texturrichtung in einem Winkel nahe 90° auf, was zu einer Isotropie der Textur von 69% führt.

ABBILDUNG 6: Falschfarbenansicht des Stiel einer Seelilie Probe.

ABBILDUNG 7: Isotropie der Oberflächentextur und Rauheit des Stammfossils der Crinoide.

Das 2D-Profil entlang der axialen Richtung des Crinoiden-Stammfossils ist in ABBILDUNG 8 dargestellt.

Die Größe der Spitzen der Oberflächentextur ist ziemlich einheitlich.

ABBILDUNG 8: 2D-Profilanalyse des Crinoiden-Stammfossils.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Anwendung haben wir die 3D-Oberflächenmerkmale eines fossilen Brachiopoden- und Crinoidenstamms mit dem tragbaren berührungslosen Profilometer NANOVEA Jr25 umfassend untersucht. Wir zeigen, dass das Gerät die 3D-Morphologie der fossilen Proben präzise charakterisieren kann. Die interessanten Oberflächenmerkmale und Texturen der Proben werden dann weiter analysiert. Die Brachiopodenprobe weist eine divergente Rillentextur auf, während das Crinoidenstammfossil eine bevorzugte Texturisotropie zeigt. Die detaillierten und präzisen 3D-Oberflächenscans erweisen sich als ideale Werkzeuge für Paläontologen und Geologen, um die Entwicklung des Lebens und die Entstehung von Fossilien zu untersuchen.

Die hier gezeigten Daten stellen nur einen Teil der in der Analysesoftware verfügbaren Berechnungen dar. NANOVEA Profilometer messen praktisch jede Oberfläche in Bereichen wie Halbleiter, Mikroelektronik, Solar, Faseroptik, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Metallurgie, Bearbeitung, Beschichtungen, Pharmazeutik, Biomedizin, Umwelt und vielen anderen.

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Abriebverhalten von Sandpapier mit einem Tribometer

SCHLEIFPAPIER ABRIEBLEISTUNG

MIT EINEM TRIBOMETER

Vorbereitet von

DUANJIE LI, PhD

EINFÜHRUNG

Schleifpapier besteht aus Schleifpartikeln, die auf eine Seite eines Papiers oder Gewebes geklebt sind. Für die Partikel können verschiedene Schleifmaterialien verwendet werden, z. B. Granat, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid und Diamant. Schleifpapier wird in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, um bestimmte Oberflächen auf Holz, Metall und Trockenbauwänden zu bearbeiten. Sie arbeiten oft unter hohem Druck, der mit Hand- oder Elektrowerkzeugen ausgeübt wird.

BEDEUTUNG DER BEWERTUNG DES ABRIEBVERHALTENS VON SCHLEIFPAPIER

Die Wirksamkeit von Schleifpapier wird häufig durch seine Abriebleistung unter verschiedenen Bedingungen bestimmt. Die Korngröße, d. h. die Größe der im Schleifpapier eingebetteten Schleifpartikel, bestimmt die Abnutzungsrate und die Kratzergröße des zu schleifenden Materials. Schleifpapiere mit höheren Kornzahlen haben kleinere Partikel, was zu niedrigeren Schleifgeschwindigkeiten und feineren Oberflächen führt. Schleifpapiere mit der gleichen Körnungszahl, aber aus unterschiedlichen Materialien, können sich unter trockenen oder nassen Bedingungen unterschiedlich verhalten. Zuverlässige tribologische Bewertungen sind erforderlich, um sicherzustellen, dass das hergestellte Schleifpapier das gewünschte Schleifverhalten aufweist. Diese Auswertungen ermöglichen es den Anwendern, das Verschleißverhalten verschiedener Schleifpapiersorten kontrolliert und überwacht quantitativ zu vergleichen, um den besten Kandidaten für die jeweilige Anwendung auszuwählen.

MESSZIEL

In dieser Studie zeigen wir die Fähigkeit des pneumatischen Tribometers NANOVEA T2000 High Load, die Abriebleistung verschiedener Schleifpapierproben unter trockenen und nassen Bedingungen quantitativ zu bewerten.

NANOVEA T2000 Hohe Belastung
Pneumatisches Tribometer

PRÜFVERFAHREN

Der Reibungskoeffizient (COF) und die Abriebleistung von zwei Arten von Schleifpapieren wurden mit dem NANOVEA T100 Tribometer bewertet. Als Gegenmaterial wurde eine Kugel aus 440er Edelstahl verwendet. Die Ballverschleißnarben wurden nach jedem Verschleißtest mit dem NANOVEA untersucht Berührungsloser optischer 3D-Profiler um präzise Volumenverlustmessungen zu gewährleisten.

Bitte beachten Sie, dass eine 440er Edelstahlkugel als Gegenmaterial gewählt wurde, um eine vergleichende Studie zu erstellen, aber jedes feste Material könnte ersetzt werden, um eine andere Anwendungsbedingung zu simulieren.

TESTERGEBNISSE & DISKUSSION

ABBILDUNG 1 zeigt einen COF-Vergleich von Sandpapier 1 und 2 unter trockenen und nassen Umgebungsbedingungen. Sandpapier 1 weist unter trockenen Bedingungen zu Beginn des Tests einen COF von 0,4 auf, der dann schrittweise abnimmt und sich auf 0,3 stabilisiert. Unter nassen Bedingungen weist diese Probe einen niedrigeren durchschnittlichen COF von 0,27 auf. Im Gegensatz dazu zeigen die COF-Ergebnisse von Probe 2 einen trockenen COF von 0,27 und einen nassen COF von ~ 0,37.

Bitte beachten Sie, dass die Oszillation in den Daten aller COF-Diagramme durch die Vibrationen verursacht wird, die durch die Gleitbewegung der Kugel auf den rauen Sandpapieroberflächen entstehen.

ABBILDUNG 1: Entwicklung der COF während der Verschleißtests.

ABBILDUNG 2 fasst die Ergebnisse der Verschleißnarbenanalyse zusammen. Die Verschleißnarben wurden mit einem optischen Mikroskop und einem berührungslosen optischen 3D-Profiler NANOVEA gemessen. ABBILDUNG 3 und ABBILDUNG 4 vergleichen die Verschleißnarben der abgenutzten SS440-Kugeln nach Verschleißtests auf Sandpapier 1 und 2 (nass und trocken). Wie in ABBILDUNG 4 zu sehen ist, erfasst der NANOVEA Optical Profiler präzise die Oberflächentopographie der vier Kugeln und ihre jeweiligen Verschleißspuren, die anschließend mit der NANOVEA Mountains Advanced Analysis Software verarbeitet wurden, um den Volumenverlust und die Verschleißrate zu berechnen. Auf dem Mikroskop- und Profilbild der Kugel ist zu erkennen, dass die für den Test mit Sandpapier 1 (trocken) verwendete Kugel im Vergleich zu den anderen eine größere abgeflachte Verschleißnarbe mit einem Volumenverlust von 0,313 mm³. Im Gegensatz dazu betrug der Volumenverlust bei Schleifpapier 1 (nass) 0,131 mm³. Bei Schleifpapier 2 (trocken) betrug der Volumenverlust 0,163 mm³ und für Sandpapier 2 (nass) stieg der Volumenverlust auf 0,237 mm³.

Darüber hinaus ist es interessant zu beobachten, dass der COF eine wichtige Rolle für die Abriebleistung der Schleifpapiere spielte. Schleifpapier 1 wies im trockenen Zustand einen höheren COF auf, was zu einer höheren Abriebrate für die im Test verwendete SS440-Kugel führte. Im Vergleich dazu führte der höhere COF von Sandpapier 2 im nassen Zustand zu einer höheren Abriebrate. Die Verschleißspuren der Schleifpapiere nach den Messungen sind in ABBILDUNG 5 dargestellt.

Beide Schleifpapiere 1 und 2 sollen sowohl in trockenen als auch in nassen Umgebungen funktionieren. Sie zeigten jedoch deutlich unterschiedliche Abriebleistungen unter trockenen und nassen Bedingungen. NANOVEA Tribometer bieten gut kontrollierte, quantifizierbare und zuverlässige Funktionen zur Verschleißbewertung, die reproduzierbare Verschleißbewertungen gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht die Fähigkeit der In-situ-COF-Messung Benutzern, verschiedene Phasen eines Verschleißprozesses mit der Entwicklung des COF zu korrelieren, was für die Verbesserung des grundlegenden Verständnisses des Verschleißmechanismus und der tribologischen Eigenschaften von Schleifpapier von entscheidender Bedeutung ist

ABBILDUNG 2: Verschleißnarbenvolumen der Kugeln und durchschnittliche COF unter verschiedenen Bedingungen.

ABBILDUNG 3: Abnutzungsspuren der Bälle nach den Tests.

ABBILDUNG 4: 3D-Morphologie der Verschleißnarben auf den Kugeln.

ABBILDUNG 5: Abnutzungsspuren auf den Schleifpapieren unter verschiedenen Bedingungen.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Studie wurde die Schleifleistung von zwei Arten von Schleifpapieren mit derselben Körnungszahl unter trockenen und nassen Bedingungen bewertet. Die Einsatzbedingungen des Schleifpapiers spielen eine entscheidende Rolle für die Effektivität der Arbeitsleistung. Schleifpapier 1 wies unter trockenen Bedingungen ein deutlich besseres Abriebverhalten auf, während Schleifpapier 2 unter nassen Bedingungen besser abschnitt. Die Reibung während des Schleifvorgangs ist ein wichtiger Faktor, der bei der Bewertung der Abriebleistung zu berücksichtigen ist. Der NANOVEA Optical Profiler misst präzise die 3D-Morphologie jeder Oberfläche, wie z.B. die Verschleißnarben auf einer Kugel, und ermöglicht so eine zuverlässige Bewertung des Abriebverhaltens des Sandpapiers in dieser Studie. Das NANOVEA Tribometer misst den Reibungskoeffizienten an Ort und Stelle während eines Verschleißtests und gibt so einen Einblick in die verschiedenen Phasen eines Verschleißprozesses. Es bietet außerdem wiederholbare Verschleiß- und Reibungstests mit ISO- und ASTM-konformen Rotations- und Linearmodi, wobei optionale Hochtemperaturverschleiß- und Schmiermodule in einem vorintegrierten System erhältlich sind. Mit diesem unübertroffenen Angebot können Benutzer verschiedene schwere Arbeitsumgebungen für Kugellager simulieren, darunter hohe Belastung, Verschleiß und hohe Temperaturen usw. Es ist auch ein ideales Werkzeug zur quantitativen Bewertung des tribologischen Verhaltens von hochverschleißfesten Materialien unter hohen Belastungen.

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Bearbeitete Lederoberfläche mit 3D-Profilometrie

VERARBEITETES LEDER

OBERFLÄCHENGÜTE MIT 3D-PROFILOMETRIE

Vorbereitet von

CRAIG LEISING

EINFÜHRUNG

Sobald der Gerbungsprozess einer Lederhaut abgeschlossen ist, kann die Lederoberfläche verschiedenen Veredelungsprozessen unterzogen werden, um eine Vielfalt von Aussehen und Haptik zu erzielen. Zu diesen mechanischen Verfahren gehören Dehnen, Schwabbeln, Schleifen, Prägen, Beschichten usw. Je nach Verwendungszweck des Leders kann eine präzisere, kontrollierte und wiederholbare Bearbeitung erforderlich sein.

BEDEUTUNG DER PROFILOMETRISCHEN PRÜFUNG FÜR FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG UND QUALITÄTSKONTROLLE

Aufgrund der großen Schwankungen und der Unzuverlässigkeit visueller Inspektionsmethoden können Werkzeuge, die in der Lage sind, mikro- und nanoskalige Merkmale genau zu quantifizieren, die Lederzurichtungsverfahren verbessern. Das Verständnis der Oberflächenbeschaffenheit von Leder in einem quantifizierbaren Sinne kann zu einer verbesserten datengesteuerten Auswahl der Oberflächenbearbeitung führen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. NANOVEA 3D Berührungslos Profilometer nutzen die chromatisch konfokale Technologie zur Messung fertiger Lederoberflächen und bieten die höchste Wiederholbarkeit und Genauigkeit auf dem Markt. Wo andere Techniken aufgrund von Sondenkontakt, Oberflächenvariationen, Winkeln, Absorption oder Reflektivität keine zuverlässigen Daten liefern, sind die NANOVEA Profilometer erfolgreich.

MESSZIEL

In dieser Anwendung wird das NANOVEA ST400 zur Messung und zum Vergleich der Oberflächenbeschaffenheit von zwei unterschiedlichen, aber eng bearbeiteten Lederproben eingesetzt. Mehrere Oberflächenparameter werden automatisch aus dem Oberflächenprofil berechnet.

Hier konzentrieren wir uns auf die Oberflächenrauhigkeit, die Grübchentiefe, den Grübchenabstand und den Grübchendurchmesser für eine vergleichende Bewertung.

NANOVEA

ST400

ERGEBNISSE: PROBE 1

ISO 25178

HÖHENPARAMETER

ANDERE 3D-PARAMETER

ERGEBNISSE: STICHPROBE 2

ISO 25178

HÖHENPARAMETER

ANDERE 3D-PARAMETER

TIEFENKOMPARATIV

Tiefenverteilung für jede Probe.
Eine große Anzahl tiefer Grübchen wurde beobachtet in BEISPIEL 1.

TONHÖHE VERGLEICHEND

Abstand zwischen den Vertiefungen auf BEISPIEL 1 ist etwas kleiner
als BEISPIEL 2aber beide haben eine ähnliche Verteilung

MITTLERER DURCHMESSER VERGLEICHEND

Ähnliche Verteilungen des mittleren Durchmessers der Grübchen,
mit BEISPIEL 1 mit durchschnittlich etwas kleineren Durchmessern.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie das NANOVEA ST400 3D-Profilometer die Oberflächenbeschaffenheit von verarbeitetem Leder präzise charakterisieren kann. In dieser Studie konnten wir dank der Möglichkeit, Oberflächenrauheit, Grübchentiefe, Grübchenabstand und Grübchendurchmesser zu messen, Unterschiede zwischen der Oberfläche und der Qualität der beiden Proben quantifizieren, die bei einer visuellen Inspektion möglicherweise nicht offensichtlich sind.

Insgesamt gab es keine sichtbaren Unterschiede im Aussehen der 3D-Scans zwischen PROBE 1 und PROBE 2. In der statistischen Analyse gibt es jedoch einen klaren Unterschied zwischen den beiden Proben. PROBE 1 enthält im Vergleich zu PROBE 2 eine größere Anzahl von Grübchen mit kleineren Durchmessern, größerer Tiefe und geringerem Abstand zwischen den Grübchen.

Bitte beachten Sie, dass zusätzliche Studien verfügbar sind. Spezielle Bereiche von Interesse können mit einem integrierten AFM- oder Mikroskop-Modul weiter analysiert werden. Die Geschwindigkeiten des NANOVEA 3D-Profilometers reichen von 20 mm/s bis 1 m/s für Labor- oder Forschungszwecke, um den Anforderungen der Hochgeschwindigkeitsprüfung gerecht zu werden.

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Kolbenverschleißprüfung

KOLBENVERSCHLEISSPRÜFUNGMIT NANOVEA TRIBOMETER

Vorbereitet von

FRANK LIU

Was ist eine Kolbenverschleißprüfung?

Bei der Kolbenverschleißprüfung werden Reibung, Schmierung und Materialbeständigkeit zwischen Kolbenmantel und Zylinderlaufbuchse unter kontrollierten Laborbedingungen bewertet. Unter Verwendung eines Tribometer, können Ingenieure reale Hin- und Herbewegungen nachbilden und den Reibungskoeffizienten, die Verschleißrate und die 3D-Oberflächentopografie präzise messen. Diese Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse über das tribologische Verhalten von Beschichtungen, Schmierstoffen und Legierungen, die in Motorkolben verwendet werden, und tragen zur Optimierung von Leistung, Kraftstoffeffizienz und langfristiger Zuverlässigkeit bei.

Schematische Darstellung des Antriebszylindersystems und der Schnittstellen Kolbenschaft-Schmiermittel-Zylinderlaufbuchse.

💡 Möchten Sie die Verschleißrate und Reibung Ihrer eigenen Proben quantifizieren? Fordern Sie einen maßgeschneiderten Tribologietest für Ihre Anwendung an.

Warum die Kolbenverschleißprüfung bei der Motorenentwicklung wichtig ist

Motoröl ist ein Schmiermittel, das speziell für seine Anwendung entwickelt wurde. Zusätzlich zum Grundöl werden Additive wie Reinigungsmittel, Dispergiermittel, Viskositätsverbesserer (VI), Verschleißschutz-/Friktionsschutzmittel und Korrosionsinhibitoren zugesetzt, um die Leistung des Öls zu verbessern. Diese Additive wirken sich darauf aus, wie sich das Öl unter verschiedenen Betriebsbedingungen verhält. Das Verhalten des Öls wirkt sich auf die P-L-C-Grenzflächen aus und bestimmt, ob erheblicher Verschleiß durch Metall-Metall-Kontakt oder hydrodynamische Schmierung (sehr geringer Verschleiß) auftritt.

Es ist schwierig, die P-L-C-Schnittstellen zu verstehen, ohne den Bereich von externen Variablen zu isolieren. Es ist praktischer, das Ereignis unter Bedingungen zu simulieren, die für die reale Anwendung repräsentativ sind. Die Website NANOVEA Tribometer ist dafür ideal geeignet. Ausgestattet mit mehreren Kraftsensoren, einem Tiefensensor, einem Drop-by-Drop-Schmierstoffmodul und einem linearen Wechseltisch, ist das NANOVEA T2000 ist in der Lage, die Vorgänge in einem Motorblock genau nachzuahmen und wertvolle Daten zum besseren Verständnis der P-L-C-Schnittstellen zu gewinnen.

Flüssigkeitsmodul auf dem Tribometer NANOVEA T2000

Das Drop-by-Drop-Modul ist für diese Studie von entscheidender Bedeutung. Da sich Kolben sehr schnell bewegen können (über 3000 U/min), ist es schwierig, durch Eintauchen der Probe einen dünnen Schmierstofffilm zu erzeugen. Um dieses Problem zu beheben, ist das Drop-by-Drop-Modul in der Lage, eine konstante Menge an Schmiermittel auf die Oberfläche des Kolbenschafts aufzutragen.

Die Verwendung von frischem Schmierstoff beseitigt auch die Gefahr, dass gelöste Verschleißverunreinigungen die Eigenschaften des Schmierstoffs beeinträchtigen.

Wie Tribometer simulieren
Echter Kolben-Liner-Verschleiß

In diesem Bericht werden die Schnittstellen zwischen Kolbenschaft, Schmiermittel und Zylinderlaufbuchse untersucht. Die Schnittstellen werden durch die Durchführung einer linearen Hin- und Herbewegung nachgebildet Verschleißprüfung mit Drop-by-Drop-Schmierstoffmodul.

Der Schmierstoff wird bei Raumtemperatur und unter erwärmten Bedingungen aufgetragen, um Kaltstart- und optimale Betriebsbedingungen zu vergleichen. Die COF und die Verschleißrate werden beobachtet, um besser zu verstehen, wie sich die Schnittstellen in realen Anwendungen verhalten.

NANOVEA T2000
Tribometer für hohe Belastungen

Kolbenverschleißtest Parameter & Aufbau

LOAD ............................ 100 N

TESTDAUER ............................ 30 min

SPEED ............................ 2000 Umdrehungen pro Minute

AMPLITUDE ............................ 10 mm

GESAMTE ENTFERNUNG ............................ 1200 m

SKIRT-BESCHICHTUNG ............................ Molybdän-Graphit

PIN-MATERIAL ............................ Aluminiumlegierung 5052

PIN-DIAMETER ............................ 10 mm

SCHMIERMITTEL ............................ Motoröl (10W-30)

ANSCHLUSS. DURCHFLUSSRATE ............................ 60 mL/min

TEMPERATUR ............................ Raumtemperatur & 90°C

Relevanz in der realen Welt von
Kolbenverschleißprüfung

Tribometergestützte Kolbenverschleißtests liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie sich Materialauswahl und Schmierungsstrategien auf die Zuverlässigkeit von Motoren auswirken. Anstatt sich auf kostspielige Volltriebwerkstests zu verlassen, können Labore Beschichtungen, Öle und Legierungsoberflächen unter realistischen mechanischen Belastungs- und Temperaturbedingungen bewerten. NANOVEAs 3D-Profilometrie und Tribologie-Module ermöglichen eine präzise Abbildung von Verschleißtiefe und Reibungsstabilität und helfen F&E-Teams, die Leistung zu optimieren und Entwicklungszyklen zu verkürzen.

Ergebnisse und Analyse der Kolbenverschleißprüfung

In diesem Versuch wurde A5052 als Gegenmaterial verwendet. Während Motorblöcke normalerweise aus gegossenem Aluminium wie A356 hergestellt werden, hat A5052 für diese simulative Prüfung ähnliche mechanische Eigenschaften wie A356 [1].

Unter den Testbedingungen wurde bei Raumtemperatur ein erheblicher Verschleiß am Kolbenschaft im Vergleich zu 90°C festgestellt. Die tiefen Kratzer auf den Proben deuten darauf hin, dass es während des Tests häufig zu einem Kontakt zwischen dem statischen Material und dem Kolbenschaft kommt. Die hohe Viskosität bei Raumtemperatur könnte das Öl daran hindern, die Zwischenräume an den Grenzflächen vollständig zu füllen und einen Metall-Metall-Kontakt herzustellen. Bei höherer Temperatur wird das Öl dünner und kann zwischen Bolzen und Kolben fließen. Infolgedessen ist der Verschleiß bei höherer Temperatur deutlich geringer. ABBILDUNG 5 zeigt, dass eine Seite der Verschleißnarbe deutlich weniger abgenutzt ist als die andere Seite. Dies ist höchstwahrscheinlich auf die Lage des Ölaustritts zurückzuführen. Die Dicke des Schmierfilms war auf einer Seite dicker als auf der anderen, was zu ungleichmäßigem Verschleiß führte.

[1] “5052-Aluminium vs. 356.0-Aluminium”. MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminium/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminium

Der COF von linearen Tribologietests mit Hin- und Herbewegung kann in einen hohen und einen niedrigen Durchgang unterteilt werden. Der hohe Durchlauf bezieht sich auf die Bewegung der Probe in Vorwärts- oder positiver Richtung und der niedrige Durchlauf auf die Bewegung der Probe in Rückwärts- oder negativer Richtung. Der durchschnittliche COF für das RT-Öl lag in beiden Richtungen unter 0,1. Der durchschnittliche COF zwischen den Durchgängen betrug 0,072 und 0,080. Der durchschnittliche COF des 90°C-Öls wurde zwischen den Durchgängen unterschiedlich festgestellt. Es wurden durchschnittliche COF-Werte von 0,167 und 0,09 festgestellt. Der Unterschied im COF ist ein weiterer Beweis dafür, dass das Öl nur eine Seite des Stifts richtig benetzen konnte. Ein hoher COF-Wert wurde erreicht, wenn sich aufgrund der hydrodynamischen Schmierung ein dicker Film zwischen dem Bolzen und dem Kolbenschaft bildete. Ein niedrigerer COF wird in der anderen Richtung beobachtet, wenn eine Mischschmierung auftritt. Weitere Informationen über hydrodynamische Schmierung und Mischschmierung finden Sie in unserem Anwendungshinweis auf Stribeck-Kurven.

Tabelle 1: Ergebnisse der geschmierten Verschleißprüfung an Kolben.

ABBILDUNG 1: COF-Diagramme für den Ölverschleißtest bei Raumtemperatur A Rohprofil B Hochpass C Tiefpass.

ABBILDUNG 2: COF-Diagramme für den 90°C-Verschleißöltest A Rohprofil B Hochpass C Tiefpass.

ABBILDUNG 3: Optisches Bild der Verschleißnarbe aus dem RT-Motorölverschleißtest.

ABBILDUNG 4: Volumen einer Lochanalyse der Verschleißnarbe aus dem RT-Motorölverschleißtest.

ABBILDUNG 5: Profilometrischer Scan der Verschleißnarbe aus dem RT-Motorölverschleißtest.

ABBILDUNG 6: Optisches Bild einer Verschleißnarbe aus einem 90°C-Motorölverschleißtest

ABBILDUNG 7: Volumen einer Lochanalyse der Verschleißnarbe aus dem 90°C-Motorölverschleißtest.

ABBILDUNG 8: Profilometrischer Scan der Verschleißnarbe aus dem 90°C-Motorölverschleißtest.

Schlussfolgerung: Motorverschleißbewertung mit NANOVEA Tribometern

An einem Kolben mit geschmierter linearer Hin- und Herbewegung wurde ein Verschleißtest durchgeführt, um die Vorgänge in einem realen, in Betrieb befindlichen Motor zu simulieren. Die Schnittstelle zwischen Kolbenschaft, Schmiermittel und Zylinderlaufbuchse ist für den Betrieb eines Motors von entscheidender Bedeutung. Die Schmierstoffdicke an der Schnittstelle ist für den Energieverlust durch Reibung oder Verschleiß zwischen Kolbenschaft und Zylinderlaufbuchse verantwortlich. Um den Motor zu optimieren, muss die Schichtdicke so dünn wie möglich sein, ohne dass sich Kolbenschaft und Zylinderlaufbuchse berühren. Die Herausforderung besteht jedoch darin, wie sich Temperatur-, Geschwindigkeits- und Kraftänderungen auf die P-L-C-Grenzflächen auswirken.

Mit seinem breiten Belastungs- (bis zu 2000 N) und Drehzahlbereich (bis zu 15000 U/min) ist das NANOVEA T2000 Tribometer in der Lage, verschiedene in einem Motor mögliche Bedingungen zu simulieren. Mögliche zukünftige Studien zu diesem Thema beinhalten, wie sich die P-L-C-Grenzflächen unter verschiedenen konstanten Lasten, oszillierenden Lasten, Schmiermitteltemperaturen, Drehzahlen und Schmiermittelauftragsmethoden verhalten. Diese Parameter können mit dem NANOVEA T2000 Tribometer leicht eingestellt werden, um ein vollständiges Verständnis der Mechanismen der Grenzflächen zwischen Kolbenschaft, Schmierstoff und Zylinderlaufbuchse zu erhalten.

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Organische Oberflächentopographie mit tragbarem 3D-Profilometer

ORGANISCHE OBERFLÄCHENTOPOGRAPHIE

MIT TRAGBAREM 3D-PROFILOMETER

Vorbereitet von

CRAIG LEISING

EINFÜHRUNG

Die Natur ist zu einer wichtigen Inspirationsquelle für die Entwicklung verbesserter Oberflächenstrukturen geworden. Das Verständnis der in der Natur vorkommenden Oberflächenstrukturen hat u. a. zu Studien über die Adhäsion von Geckofüßen, über die Widerstandsfähigkeit von Seegurken und über die Abstoßung von Blättern geführt. Diese Oberflächen haben eine Reihe potenzieller Anwendungen, von der Biomedizin bis hin zu Kleidung und Automobilen. Damit diese bahnbrechenden Oberflächen erfolgreich sein können, müssen Herstellungstechniken entwickelt werden, mit denen die Oberflächeneigenschaften nachgeahmt und reproduziert werden können. Dieser Prozess muss identifiziert und kontrolliert werden.

BEDEUTUNG EINES TRAGBAREN BERÜHRUNGSLOSEN OPTISCHEN 3D-PROFILERS FÜR ORGANISCHE OBERFLÄCHEN

Der NANOVEA Jr25 Portable nutzt die Chromatic Light-Technologie Optischer Profiler verfügt über eine hervorragende Fähigkeit, nahezu jedes Material zu messen. Dazu gehören die einzigartigen und steilen Winkel sowie die reflektierenden und absorbierenden Oberflächen, die in der breiten Palette an Oberflächeneigenschaften der Natur zu finden sind. Berührungslose 3D-Messungen liefern ein vollständiges 3D-Bild, um ein umfassenderes Verständnis der Oberflächenmerkmale zu ermöglichen. Ohne 3D-Fähigkeiten würde die Identifizierung natürlicher Oberflächen ausschließlich auf 2D-Informationen oder Mikroskopaufnahmen beruhen, die nicht genügend Informationen liefern, um die untersuchte Oberfläche richtig nachzubilden. Das Verständnis des gesamten Spektrums der Oberflächeneigenschaften, einschließlich Textur, Form, Abmessung und vielem mehr, ist für eine erfolgreiche Fertigung von entscheidender Bedeutung.

Die Möglichkeit, vor Ort auf einfache Weise Ergebnisse in Laborqualität zu erhalten, öffnet die Tür für neue Forschungsmöglichkeiten.

MESSZIEL

Bei dieser Anwendung ist die NANOVEA Jr25 wird verwendet, um die Oberfläche eines Blattes zu messen. Es gibt eine endlose Liste von Oberflächenparametern, die nach dem 3D-Oberflächenscan automatisch berechnet werden können.

Hier werden wir die 3D-Oberfläche überprüfen und wählen
Bereiche von Interesse, die weiter analysiert werden sollen, darunter
Quantifizierung und Untersuchung der Oberflächenrauhigkeit, der Kanäle und der Topografie

NANOVEA

JR25

TESTBEDINGUNGEN

PFEILTIEFE

Mittlere Dichte der Furchen: 16,471 cm/cm2
Mittlere Tiefe der Furchen: 97,428 μm
Maximale Tiefe: 359,769 μm

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie die NANOVEA Der tragbare, berührungslose optische 3D-Profiler Jr25 kann sowohl die Topografie als auch die Details im Nanometerbereich einer Blattoberfläche im Feld präzise charakterisieren. Anhand dieser 3D-Oberflächenmessungen können Bereiche von Interesse schnell identifiziert und dann mit einer Liste von endlosen Studien analysiert werden (Abmessung, Rauheit, Textur, Form, Topographie, Ebenheit, Verzug, Ebenheit, Volumen, Stufenhöhe und andere). Ein 2D-Querschnitt kann leicht ausgewählt werden, um weitere Details zu analysieren. Mit diesen Informationen können organische Oberflächen mit einem kompletten Satz von Oberflächenmessmitteln umfassend untersucht werden. Spezielle Bereiche von Interesse können mit dem integrierten AFM-Modul auf Tischmodellen weiter analysiert werden.

NANOVEA bietet auch tragbare Hochgeschwindigkeitsprofilometer für die Feldforschung und eine breite Palette von Laborsystemen an und erbringt Labordienstleistungen.

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Schleifpapier: Analyse von Rauheit und Partikeldurchmesser

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SANDPAPIER

Analyse von Rauhigkeit und Partikeldurchmesser

Vorbereitet von

FRANK LIU

EINFÜHRUNG

Sandpapier ist ein handelsübliches Produkt, das als Schleifmittel verwendet wird. Der häufigste Verwendungszweck von Schleifpapier ist das Entfernen von Beschichtungen oder das Polieren einer Oberfläche mit Hilfe seiner abrasiven Eigenschaften. Diese abrasiven Eigenschaften werden in Körnungen eingeteilt, die jeweils angeben, wie glatt oder
eine raue Oberfläche erzielt wird. Um die gewünschten Schleifeigenschaften zu erzielen, müssen die Hersteller von Schleifpapier sicherstellen, dass die Schleifpartikel eine bestimmte Größe haben und nur geringfügige Abweichungen aufweisen. Um die Qualität des Schleifpapiers zu quantifizieren, hat NANOVEAs 3D Non-Contact Profilometer kann verwendet werden, um den arithmetischen Mittelwert (Sa) des Höhenparameters und den durchschnittlichen Partikeldurchmesser einer Probenfläche zu erhalten.

BEDEUTUNG DES BERÜHRUNGSLOSEN OPTISCHEN 3D PROFILER FÜR SCHLEIFPAPIER

Bei der Verwendung von Schleifpapier muss die Interaktion zwischen den Schleifpartikeln und der zu schleifenden Oberfläche gleichmäßig sein, um eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Um dies zu quantifizieren, kann die Oberfläche des Schleifpapiers mit dem berührungslosen optischen 3D-Profiler von NANOVEA beobachtet werden, um Abweichungen bei den Partikelgrößen, -höhen und -abständen zu erkennen.

MESSZIEL

In dieser Studie wurden fünf verschiedene Schleifpapierkörnungen (120,
180, 320, 800 und 2000) werden mit dem Scannertool
NANOVEA ST400 3D Berührungsloser optischer Profiler.
Das Sa wird aus dem Scan extrahiert und die Partikel
Größe wird durch eine Motifs-Analyse berechnet, um
ihren äquivalenten Durchmesser zu finden

NANOVEA

ST400

ERGEBNISSE & DISKUSSION

Die Oberflächenrauheit (Sa) und die Partikelgröße des Schleifpapiers nehmen mit zunehmender Körnung erwartungsgemäß ab. Die Sa reichte von 42,37 μm bis 3,639 μm. Die Partikelgröße reicht von 127 ± 48,7 bis 21,27 ± 8,35. Größere Partikel und große Höhenunterschiede erzeugen eine stärkere Abrasionswirkung auf Oberflächen als kleinere Partikel mit geringen Höhenunterschieden.
Bitte beachten Sie, dass alle Definitionen der angegebenen Höhenparameter auf Seite A.1. aufgeführt sind.

TABELLE 1: Vergleich zwischen Schleifpapierkörnungen und Höhenparametern.

TABELLE 2: Vergleich zwischen Schleifpapierkörnungen und Partikeldurchmesser.

2D & 3D ANSICHT VON SCHLEIFPAPIER

Unten sehen Sie die Falschfarben- und die 3D-Ansicht für die Sandpapierproben.
Ein Gaußfilter von 0,8 mm wurde verwendet, um die Form oder Welligkeit zu entfernen.

MOTIF-ANALYSE

Um die Partikel an der Oberfläche genau zu finden, wurde der Schwellenwert für die Höhenskala neu definiert, so dass nur die obere Schicht des Schleifpapiers angezeigt wird. Anschließend wurde eine Motivanalyse durchgeführt, um die Peaks zu erkennen.

SCHLUSSFOLGERUNG

Der berührungslose optische 3D-Profiler von NANOVEA wurde zur Prüfung der Oberflächeneigenschaften verschiedener Schleifpapierkörnungen eingesetzt, da er Oberflächen mit Mikro- und Nanomerkmalen präzise scannen kann.

Die Parameter für die Oberflächenhöhe und die äquivalenten Partikeldurchmesser wurden mit Hilfe einer fortschrittlichen Software zur Analyse der 3D-Scans von jeder der Sandpapierproben ermittelt. Es wurde festgestellt, dass mit zunehmender Korngröße die Oberflächenrauhigkeit (Sa) und die Partikelgröße erwartungsgemäß abnahmen.

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Grenzflächenmessung

Grenzflächenmessung mit 3D-Profilometrie

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OBERFLÄCHENGRENZFLÄCHENMESSUNG

3D-PROFILOMETRIE VERWENDEN

Vorbereitet von

Craig Leising

EINFÜHRUNG

Bei Studien, in denen die Schnittstelle von Oberflächenmerkmalen, Mustern, Formen usw. zur Orientierung ausgewertet wird, ist es nützlich, schnell Bereiche von Interesse über das gesamte Messprofil zu identifizieren. Durch die Segmentierung einer Oberfläche in signifikante Bereiche kann der Benutzer schnell Grenzen, Spitzen, Vertiefungen, Flächen, Volumina und vieles mehr bewerten, um ihre funktionelle Rolle im gesamten untersuchten Oberflächenprofil zu verstehen. Wie zum Beispiel bei der Korngrenzenabbildung von Metallen ist die Bedeutung der Analyse die Schnittstelle vieler Strukturen und ihre Gesamtausrichtung. Durch das Verständnis jedes einzelnen Bereichs von Interesse können Defekte und Anomalien innerhalb des Gesamtbereichs identifiziert werden. Obwohl die Korngrenzenabbildung in der Regel in einem Bereich untersucht wird, der die Möglichkeiten des Profilometers übersteigt, und es sich nur um eine 2D-Bildanalyse handelt, ist sie eine hilfreiche Referenz, um das Konzept dessen zu veranschaulichen, was hier in größerem Maßstab zusammen mit den Vorteilen der 3D-Oberflächenmessung gezeigt wird.

BEDEUTUNG DES BERÜHRUNGSLOSEN 3D-PROFILOMETERS FÜR DIE UNTERSUCHUNG DER OBERFLÄCHENTRENNUNG

Im Gegensatz zu anderen Techniken wie Touch Probes oder Interferometrie ist die 3D berührungsloses ProfilometerMithilfe des axialen Chromatismus kann nahezu jede Oberfläche gemessen werden, die Probengröße kann aufgrund des offenen Stagings stark variieren und es ist keine Probenvorbereitung erforderlich. Der Nano- bis Makrobereich wird während der Oberflächenprofilmessung ohne Einfluss des Probenreflexionsvermögens oder der Probenabsorption erzielt, verfügt über eine erweiterte Fähigkeit zur Messung großer Oberflächenwinkel und es gibt keine Softwaremanipulation der Ergebnisse. Messen Sie ganz einfach jedes Material: transparent, undurchsichtig, spiegelnd, diffus, poliert, rau usw. Die Technik des berührungslosen Profilometers bietet eine ideale, umfassende und benutzerfreundliche Möglichkeit, Oberflächenstudien zu maximieren, wenn eine Analyse der Oberflächengrenzen erforderlich ist; zusammen mit den Vorteilen der kombinierten 2D- und 3D-Fähigkeit.

MESSZIEL

In dieser Anwendung wird das Nanovea ST400 Profilometer verwendet, um die Oberfläche von Styropor zu messen. Die Grenzen wurden durch die Kombination einer Datei mit der reflektierten Intensität und der Topografie festgelegt, die gleichzeitig mit dem NANOVEA ST400 erfasst wurden. Diese Daten wurden dann zur Berechnung der verschiedenen Form- und Größeninformationen der einzelnen Styropor-"Körner" verwendet.

NANOVEA

ST400

ERGEBNISSE & DISKUSSION: 2D-Oberflächengrenzflächenmessung

Topographiebild (unten links), maskiert mit dem Bild der reflektierten Intensität (unten rechts), um die Korngrenzen klar zu definieren. Alle Körner unter 565 µm Durchmesser wurden durch Anwendung des Filters ignoriert.

Gesamtzahl der Körner: 167
Gesamte projizierte Fläche, die von den Körnern eingenommen wird: 166,917 mm² (64,5962 %)
Projizierte Gesamtfläche der Grenzen: (35.4038 %)
Dichte der Körner: 0,646285 Körner / mm2

Fläche = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm²
Umfang = 9114,15 µm +/- 4570,38 µm
Äquivalenter Durchmesser = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Mittlerer Durchmesser = 945,373 µm +/- 248,344 µm
Mindestdurchmesser = 675,898 µm +/- 246,850 µm
Maximaler Durchmesser = 1312,43 µm +/- 295,258 µm

ERGEBNISSE & DISKUSSION: 3D-Oberflächengrenzflächenmessung

Anhand der gewonnenen 3D-Topographiedaten können das Volumen, die Höhe, die Spitze, das Seitenverhältnis und allgemeine Forminformationen zu jedem Korn analysiert werden. Belegte 3D-Gesamtfläche: 2,525 mm3

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie das berührungslose 3D-Profilometer NANOVEA die Oberfläche von Styropor präzise charakterisieren kann. Statistische Informationen können über die gesamte Oberfläche von Interesse oder über einzelne Körner gewonnen werden, unabhängig davon, ob es sich um Spitzen oder Vertiefungen handelt. In diesem Beispiel wurden alle Körner, die größer als eine benutzerdefinierte Größe sind, verwendet, um die Fläche, den Umfang, den Durchmesser und die Höhe anzuzeigen. Die hier gezeigten Merkmale können für die Forschung und die Qualitätskontrolle natürlicher und vorgefertigter Oberflächen von entscheidender Bedeutung sein, von biomedizinischen bis hin zu Mikrobearbeitungsanwendungen und vielen anderen.

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Messung der Reifenprofiltiefe und der Rauheit der Gummioberfläche | 3D-Optischer Profiler

MESSUNG DER REIFENPROFILTIEFE UND DER RAUHIGKEIT DER GUMMIOBERFLÄCHE Verwendung eines optischen 3D-Profilmessgeräts

Vorbereitet von

ANDREA HERRMANN

Während die Profiltiefe von Reifen zur Sicherheit der Verbraucher üblicherweise mit Handmessgeräten gemessen wird, benötigen industrielle Forschungs- und Entwicklungsabteilungen sowie Reifenhersteller fortschrittlichere Methoden. Diese Anwendungsbeschreibung zeigt, wie ein optisches 3D-Profilometer präzise Messungen der Profiltiefe, Konturkartierungen und Analysen der Rauheit der Gummioberfläche für hochgenaue Untersuchungen ermöglicht.

EINFÜHRUNG

Wie bei allen Materialien hängt auch der Reibungskoeffizient von Gummi zum Teil von seiner Oberflächenrauheit ab. Bei Fahrzeugreifen wirken sich sowohl die Profiltiefe als auch die Oberflächenrauheit direkt auf die Traktion, das Bremsverhalten und den Verschleiß aus. In dieser Studie werden die Rauheit und die Abmessungen der Gummioberfläche und des Profils mithilfe einer berührungslosen 3D-Profilometrie analysiert.

DIE PROBE

BEDEUTUNG DER BERÜHRUNGSLOSEN 3D-PROFILOMETRIE FÜR DIE MESSUNG DER REIFENPROFILTIEFE

Im Gegensatz zu anderen Techniken wie Tastköpfen oder Interferometrie, Die berührungslosen 3D-Optikprofiler von NANOVEA Verwenden Sie den axialen Chromatismus, um nahezu jede Oberfläche zu messen.

Das offene Staging-System des Profilers ermöglicht eine Vielzahl von Probengrößen und erfordert keinerlei Probenvorbereitung. Mit einem einzigen Scan können Benutzer sowohl die gesamte Profiltiefe des Reifens als auch die Oberflächenrauheit auf Mikroebene erfassen, ohne dass die Reflektivität oder Absorption der Probe einen Einfluss hat. Darüber hinaus verfügen diese Profiler über die fortschrittliche Fähigkeit, hohe Oberflächenwinkel zu messen, ohne dass die Ergebnisse softwaremäßig manipuliert werden müssen.

Diese Vielseitigkeit macht die Profilermessgeräte von NANOVEA ideal sowohl für die Prüfung des Reifenprofils als auch für die fortgeschrittene Forschung im Bereich Gummimaterialien.

MESSZIEL

In dieser Anwendung zeigen wir Ihnen die NANOVEA ST400, ein berührungsloses 3D-Optikprofilometer, das die Profiltiefe, Konturgeometrie und Oberflächenrauheit von Reifen misst. Für diese Studie wurde nach dem Zufallsprinzip eine Probefläche ausgewählt, die groß genug war, um die gesamte Reifenoberfläche zu repräsentieren. Zur Quantifizierung der Eigenschaften des Gummis haben wir die Analysesoftware NANOVEA Ultra 3D verwendet, um die Abmessungen der Rillen, die Profiltiefe, die Oberflächenrauheit und die entwickelte Fläche im Vergleich zur projizierten Fläche zu messen.

NANOVEA ST400 Standard
Optisches 3D-Profilometer

ANALYSE: REIFENFADEN

Die 3D-Ansicht und die Falschfarbenansicht der Laufflächen zeigen den Wert der Kartierung von 3D-Oberflächendesigns. Dies bietet Ingenieuren ein einfaches Werkzeug, um die Gleichmäßigkeit der Profiltiefe, das Rillendesign und den Verschleiß aus verschiedenen Blickwinkeln zu bewerten. Die erweiterte Konturanalyse und die Stufenhöhenanalyse sind beide äußerst leistungsstarke Werkzeuge zur präzisen Messung der Abmessungen von Musterformen und -designs.

ERWEITERTE KONTURANALYSE

STUFENHÖHENANALYSE

ANALYSE: GUMMI OBERFLÄCHE

Die Gummioberfläche kann mithilfe integrierter Softwaretools auf vielfältige Weise quantifiziert werden, wie in den folgenden Abbildungen dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Oberflächenrauheit 2,688 μm beträgt und das Verhältnis von entwickelter Fläche zu projizierter Fläche 9,410 mm² zu 8,997 mm² beträgt. Diese Ergebnisse zeigen, wie sich die Rauheit der Gummioberfläche auf die Traktion und Leistung auswirkt, und ermöglichen Vergleiche zwischen verschiedenen Gummimischungen oder unterschiedlichen Abnutzungsgraden der Oberfläche.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie der berührungslose optische 3D-Profiler von NANOVEA die Profiltiefe, Konturmaße und Oberflächenrauheit von Reifen präzise charakterisieren kann. Die Daten zeigen eine Oberflächenrauheit von 2,69 µm und eine entwickelte Fläche von 9,41 mm² bei einer projizierten Fläche von 9 mm². Außerdem wurden verschiedene Abmessungen und Radien der Gummiprofile gemessen. Diese Informationen können von Reifenherstellern, Automobilforschern und Werkstoffingenieuren verwendet werden, um Profildesigns, Gummimischungen oder Reifen mit unterschiedlichem Verschleißgrad zu vergleichen. Die hier gezeigten Daten stellen nur einen Teil der Berechnungen dar, die in der Ultra 3D-Analysesoftware verfügbar sind.

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Analyse der Fischschuppenoberfläche mit einem optischen 3D-Profiler

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OBERFLÄCHENANALYSE VON FISCHSCHUPPEN

mit 3D OPTICAL PROFILER

Vorbereitet von

Andrea Nowitzki

EINFÜHRUNG

Die Morphologie, Muster und andere Merkmale einer Fischschuppe werden mit dem NANOVEA untersucht Berührungsloser optischer 3D-Profiler. Die empfindliche Beschaffenheit dieser biologischen Probe sowie ihre sehr kleinen und stark abgewinkelten Rillen unterstreichen auch die Bedeutung der berührungslosen Technik des Profilers. Die Rillen auf der Skala werden Zirkuli genannt und können untersucht werden, um das Alter des Fisches abzuschätzen und sogar Perioden mit unterschiedlichen Wachstumsraten zu unterscheiden, ähnlich den Ringen eines Baumes. Dies sind sehr wichtige Informationen für das Management wildlebender Fischbestände, um Überfischung zu verhindern.

Bedeutung der berührungslosen 3D-Profilometrie für BIOLOGISCHE STUDIEN

Im Gegensatz zu anderen Techniken wie Taster oder Interferometrie kann der berührungslose optische 3D-Profiler unter Verwendung von Axialchromatismus nahezu jede Oberfläche messen. Die Probengröße kann aufgrund der offenen Anordnung stark variieren und es ist keine Probenvorbereitung erforderlich. Merkmale im Nano- bis Makrobereich werden während einer Oberflächenprofilmessung ohne Beeinflussung durch Reflexion oder Absorption der Probe erfasst. Das Gerät bietet die Möglichkeit, hohe Oberflächenwinkel ohne Softwaremanipulation der Ergebnisse zu messen. Jedes Material kann leicht gemessen werden, egal ob es transparent, undurchsichtig, spiegelnd, diffus, poliert oder rau ist. Die Technik bietet eine ideale, umfassende und benutzerfreundliche Möglichkeit zur Maximierung von Oberflächenstudien zusammen mit den Vorteilen der kombinierten 2D- und 3D-Funktionen.

MESSZIEL

In dieser Anwendung stellen wir NANOVEA ST400 vor, einen berührungslosen 3D-Profiler mit einem Hochgeschwindigkeitssensor, der eine umfassende Analyse der Oberfläche einer Waage ermöglicht.

Mit dem Gerät wurde die gesamte Probe gescannt, zusammen mit einem höher aufgelösten Scan des mittleren Bereichs. Zum Vergleich wurde auch die äußere und innere Oberflächenrauheit des Maßstabs gemessen.

NANOVEA

ST400

3D- und 2D-Oberflächencharakterisierung von Outer Scale

Die 3D-Ansicht und die Falschfarbenansicht des äußeren Maßstabs zeigen eine komplexe Struktur, die einem Fingerabdruck oder den Ringen eines Baumes ähnelt. Dies bietet dem Benutzer ein einfaches Werkzeug, um die Oberflächenbeschaffenheit des Maßstabs aus verschiedenen Blickwinkeln direkt zu betrachten. Verschiedene andere Messungen des äußeren Maßstabs werden zusammen mit dem Vergleich der Außen- und Innenseite des Maßstabs gezeigt.

VERGLEICH DER OBERFLÄCHENRAUHIGKEIT

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie der berührungslose optische 3D-Profiler NANOVEA eine Fischschuppe auf vielfältige Weise charakterisieren kann.

Die Außen- und Innenflächen der Schuppe lassen sich allein durch die Oberflächenrauheit leicht unterscheiden, mit Rauheitswerten von 15,92μm bzw. 1,56μm. Darüber hinaus können präzise und genaue Informationen über eine Fischschuppe durch die Analyse der Rillen oder Zirkuli auf der Außenfläche der Schuppe gewonnen werden. Der Abstand der Bänder der Zirkuli vom Mittelpunkt wurde gemessen, und auch die Höhe der Zirkuli betrug im Durchschnitt etwa 58μm.

Die hier gezeigten Daten stellen nur einen Teil der in der Analysesoftware verfügbaren Berechnungen dar.

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Produkte

Profilometer

PS50 - Advanced Compact

JR25 - Portable Compact

JR100 - Portable High Speed

ST400 - Modular Standard

ST500 - Modular Large Area

AFM Pro - Extended Range

In-Line QC - Roughness, Texture & Finish

Nanoindenters & Scratch Testers

CB500 - Advanced Compact

PB1000 - Advanced Large Platform

Vakuum-Systeme

Tribometer

T50 - Free Weight Benchtop

T200 - Pneumatic Compact

T2000 - Pneumatic High Load

T2000 MAX - High Torque Friction Tester

CR-8R - Ball Cratering Coating Thickness

Vakuum-Systeme

Labor-Dienstleistungen

Berührungslose profilometrische Analyse

Eindrückung & Kratzprüfung

Prüfung von Reibung und Verschleiß

Oberflächentopologie und chemische Analyse

Prüf-Methoden

Profilometrie

Rauhigkeit & Oberfläche

Geometrie & Form

Ebenheit und Verzug

Volumen & Fläche

Stufenhöhe und -dicke

Textur & Maserung

Mechanische Prüfung

Eindrücken | Härte & Elastizität

Eindrücken | Spannung vs. Dehnung

Einrückung | Kriechen & Relaxation

Vertiefung | Verlust & Lagerung

Eindrücken | Bruchzähigkeit

Eindrücken | Streckgrenze & Ermüdung

Hohe Temperatur

Luftfeuchtigkeit

Vakuum

Scratch | Versagen des Klebers

Scratch | Kohäsives Versagen

Scratch | Ritzhärte

Scratch | Multi-Pass-Verschleiß

Reibung | Reibungskoeffizient

Niedrige Temperatur

Flüssig

Tribologische Prüfung

Linear

Rotation

Block on Ring

Ring on Ring

Scratch Test

Bremsen-Reibungsprüfung

Hohe Temperatur

Niedrige Temperatur

Korrosion

Flüssig

Luftfeuchtigkeit & Inertgase

Vakuum

Anwendungen

Nach Industrie

Bio und Biotechnologie

Baumaterialien

Konsumgüter

Medizinische Geräte

Metallherstellung und -bearbeitung

Öl und Bergbau

Optik

Farbe und Beschichtung

Pharmazeutische

Halbleiter und Elektronik

Textilien, Leder und Papier

Werkzeuge und Maschinen

Bodentransport

Raumfahrt & Luftfahrt

Militär & Verteidigung