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Kompression auf weichen, flexiblen Materialien
Wichtigkeit der Prüfung weicher, flexibler Materialien
Ein Beispiel für sehr weiche und flexible Proben ist ein mikroelektromechanisches System. MEMS werden in alltäglichen kommerziellen Produkten wie Druckern, Mobiltelefonen und Autos verwendet [1]. Sie werden auch für spezielle Funktionen wie Biosensoren [2] und Energiegewinnung [3] verwendet. Für ihre Anwendungen müssen MEMS in der Lage sein, wiederholt reversibel zwischen ihrer ursprünglichen Konfiguration und einer komprimierten Konfiguration zu wechseln [4]. Um zu verstehen, wie die Strukturen auf mechanische Kräfte reagieren, können Kompressionstests durchgeführt werden. Kompressionstests können genutzt werden, um verschiedene MEMS-Konfigurationen zu testen und abzustimmen sowie obere und untere Kraftgrenzen für diese Proben zu testen.
Der Nanovea Mechanischer Tester Nano Die Fähigkeit des Moduls, Daten bei sehr geringen Lasten und einer Distanz von über 1 mm genau zu erfassen, macht es ideal für die Prüfung weicher und flexibler Proben. Durch die Verwendung unabhängiger Last- und Tiefensensoren hat eine große Eindringkörperverschiebung keinen Einfluss auf die Messwerte des Lastsensors. Die Möglichkeit, Schwachlasttests über einen Bereich von mehr als 1 mm Eindringkörperweg durchzuführen, macht unser System im Vergleich zu anderen Nanoindentationssystemen einzigartig. Im Vergleich dazu liegt eine angemessene Verfahrstrecke für ein nanoskaliges Eindrucksystem typischerweise unter 250 μm.
Messung Zielsetzung
In dieser Fallstudie führte Nanovea Kompressionstests an zwei völlig unterschiedlichen flexiblen, federähnlichen Proben durch. Wir zeigen, dass wir in der Lage sind, Kompressionstests bei sehr geringen Belastungen durchzuführen und große Auslenkungen aufzuzeichnen, während wir gleichzeitig genaue Daten bei geringen Belastungen erhalten, und wie dies in der MEMS-Industrie angewendet werden kann. Aus Gründen des Datenschutzes werden die Proben und ihre Herkunft in dieser Studie nicht veröffentlicht.
Messparameter
Hinweis: Die Belastungsrate von 1 V/min ist proportional zu einer Verschiebung von etwa 100 μm, wenn sich der Eindringkörper in der Luft befindet.
Ergebnisse und Diskussion
Die Reaktion der Probe auf die mechanischen Kräfte ist aus den Kurven Last/Tiefe ersichtlich. Probe A zeigt nur eine lineare elastische Verformung mit den oben genannten Prüfparametern. Abbildung 2 ist ein gutes Beispiel für die Stabilität, die für eine Last-Tiefen-Kurve bei 75μN erreicht werden kann. Aufgrund der Stabilität der Last- und Tiefensensoren wäre es einfach, eine signifikante mechanische Reaktion der Probe zu erkennen.
Probe B zeigt eine andere mechanische Reaktion als Probe A. Nach 750 μm Tiefe beginnt das Diagramm ein bruchähnliches Verhalten zu zeigen. Dies ist an den starken Lastabfällen bei 850 und 975 μm Tiefe zu erkennen. Trotz einer hohen Belastungsrate von mehr als 1 mm über einen Bereich von 8 mN ermöglichen unsere hochempfindlichen Belastungs- und Tiefensensoren dem Benutzer, die nachstehenden glatten Kurven zwischen Belastung und Tiefe zu erhalten.
Die Steifigkeit wurde aus dem Entlastungsanteil der Last-Tiefen-Kurven berechnet. Die Steifigkeit gibt an, wie viel Kraft erforderlich ist, um die Probe zu verformen. Für diese Steifigkeitsberechnung wurde eine Pseudo-Poissonzahl von 0,3 verwendet, da die tatsächliche Zahl des Materials nicht bekannt ist. In diesem Fall erwies sich Probe B als steifer als Probe A.
Schlussfolgerung
Zwei verschiedene flexible Proben wurden mit dem Nanomodul des Nanovea-Mechanik-Testers auf Druck geprüft. Die Tests wurden bei sehr geringen Belastungen (1mm) durchgeführt. Die Druckprüfung im Nanomaßstab mit dem Nanomodul hat gezeigt, dass das Modul in der Lage ist, sehr weiche und flexible Proben zu prüfen. Weitere Tests für diese Studie könnten sich damit befassen, wie wiederholte zyklische Belastungen den Aspekt der elastischen Erholung der federähnlichen Proben über die Mehrfachbelastungsoption des Nanovea-Mechanik-Testers beeinflussen.
Wenn Sie weitere Informationen zu dieser Prüfmethode wünschen, wenden Sie sich bitte an [email protected]. Weitere Anwendungshinweise finden Sie in unserer umfangreichen digitalen Bibliothek mit Anwendungshinweisen.
Referenzen
[1] "Einführung und Anwendungsbereiche für MEMS". EEHerald, 1 Mar. 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Microelectromechanical Systems and Nanotechnology. A Platform for the Next Stent Technological Era". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Ultra wide bandwidth piezoelectric energy harvesting". AppliedPhysics Letters. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Morphable 3D mesostructures and microelectronic devices by multistable bucklingmechanics." Nature materials 17.3 (2018): 268.
UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG
Bewertung von Bremsbelägen mit Tribologie
Wichtigkeit der Bewertung der Bremsbelagleistung
Bremsbeläge sind Verbundwerkstoffe, d. h. ein Material, das aus mehreren Bestandteilen besteht und eine Vielzahl von Sicherheitsanforderungen erfüllen muss. Ideale Bremsbeläge haben einen hohen Reibungskoeffizienten (COF), eine geringe Verschleißrate, minimale Geräuschentwicklung und bleiben auch unter wechselnden Bedingungen zuverlässig. Um sicherzustellen, dass die Qualität der Bremsbeläge den Anforderungen entspricht, können mit Hilfe von tribologischen Tests kritische Spezifikationen ermittelt werden.
Die Zuverlässigkeit von Bremsbelägen ist von großer Bedeutung; die Sicherheit der Fahrgäste darf niemals vernachlässigt werden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Betriebsbedingungen zu reproduzieren und mögliche Fehlerstellen zu identifizieren.
Mit dem Nanovea TribometerDabei wird eine konstante Last zwischen einem Stift, einer Kugel oder einer Fläche und einem sich ständig bewegenden Gegenmaterial ausgeübt. Die Reibung zwischen den beiden Materialien wird mit einer steifen Wägezelle erfasst, was die Erfassung von Materialeigenschaften bei unterschiedlichen Belastungen und Geschwindigkeiten ermöglicht und in Umgebungen mit hohen Temperaturen, Korrosion oder Flüssigkeiten getestet wird.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie wurde der Reibungskoeffizient der Bremsbeläge unter einer kontinuierlich ansteigenden Umgebungstemperatur von Raumtemperatur bis 700°C untersucht. Die Umgebungstemperatur wurde in-situ erhöht, bis ein spürbares Versagen des Bremsbelags beobachtet wurde. Ein Thermoelement wurde auf der Rückseite des Stifts angebracht, um die Temperatur in der Nähe der Gleitfläche zu messen.
Testverfahren und -abläufe
Ergebnisse und Diskussion
Diese Studie konzentriert sich hauptsächlich auf die Temperatur, bei der Bremsbeläge zu versagen beginnen. Die ermittelten COF entsprechen nicht den realen Werten; das Material der Stifte ist nicht dasselbe wie das der Bremsscheiben. Außerdem ist zu beachten, dass es sich bei den erfassten Temperaturdaten um die Temperatur des Stifts und nicht um die Temperatur der Gleitfläche handelt
Zu Beginn des Tests (Raumtemperatur) ergab der COF zwischen dem SS440C-Stift und dem Bremsbelag einen konstanten Wert von etwa 0,2. Mit steigender Temperatur nahm der COF stetig zu und erreichte bei 350°C einen Spitzenwert von 0,26. Nach 390°C beginnt der COF schnell zu sinken. Bei 450°C beginnt der COF wieder auf 0,2 anzusteigen, sinkt aber kurz darauf auf einen Wert von 0,05.
Die Temperatur, bei der die Bremsbeläge durchweg versagten, wurde bei Temperaturen über 500°C ermittelt. Jenseits dieser Temperatur war der COF nicht mehr in der Lage, den Ausgangswert von 0,2 beizubehalten.
Schlussfolgerung
Die Bremsbeläge haben bei einer Temperatur von über 500°C durchweg versagt. Ihr COF von 0,2 steigt langsam auf einen Wert von 0,26 an, bevor er am Ende des Tests (580°C) auf 0,05 sinkt. Der Unterschied zwischen 0,05 und 0,2 ist ein Faktor von 4. Das bedeutet, dass die Normalkraft bei 580°C viermal so hoch sein muss wie bei Raumtemperatur, um die gleiche Bremskraft zu erreichen!
Das Nanovea Tribometer ist zwar nicht Teil dieser Studie, kann aber auch Tests durchführen, um eine andere wichtige Eigenschaft von Bremsbelägen zu beobachten: die Verschleißrate. Durch den Einsatz unserer berührungslosen 3D-Profilometer kann das Volumen der Verschleißspur ermittelt werden, um zu berechnen, wie schnell sich die Proben abnutzen. Verschleißtests können mit dem Nanovea Tribometer unter verschiedenen Testbedingungen und Umgebungen durchgeführt werden, um die Betriebsbedingungen bestmöglich zu simulieren.
UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG
Qualitätsanalyse von durch Funkenerosion bearbeiteten Metallen
Die Funkenerosion (EDM) ist ein Fertigungsverfahren, bei dem Material durch elektrische Spannung abgetragen wird.
Entladungen [1]. Dieses Bearbeitungsverfahren wird im Allgemeinen bei leitfähigen Metallen eingesetzt, die schwierig zu bearbeiten wären.
mit herkömmlichen Methoden zu bearbeiten.
Wie bei allen Bearbeitungsprozessen müssen Präzision und Genauigkeit hoch sein, um akzeptable Ergebnisse zu erzielen.
Toleranzwerte. In diesem Anwendungshinweis wird die Qualität der bearbeiteten Metalle anhand eines
Nanovea Berührungsloses 3D-Profilometer.
Viskoelastische Analyse von Gummi
Viskoelastische Analyse von Gummi
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Reifen sind im Straßenverkehr zyklisch hohen Verformungen ausgesetzt. Wenn sie rauen Straßenbedingungen ausgesetzt sind, wird die Lebensdauer der Reifen durch viele Faktoren gefährdet, wie z. B. den Verschleiß des Gewindes, die durch Reibung erzeugte Wärme, die Alterung des Gummis und andere.
Infolgedessen haben Reifen in der Regel Verbundschichtstrukturen aus kohlenstoffgefülltem Gummi, Nylonfäden, Stahldrähten usw. Insbesondere wird die Gummizusammensetzung in den verschiedenen Bereichen des Reifensystems optimiert, um unterschiedliche funktionale Eigenschaften zu erzielen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf verschleißfeste Fäden, Gummipuffer und Hartgummibasisschicht.
Ein zuverlässiger und wiederholbarer Test des viskoelastischen Verhaltens von Gummi ist für die Qualitätskontrolle und Forschung und Entwicklung neuer Reifen sowie für die Bewertung der Lebensdauer alter Reifen von entscheidender Bedeutung. Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) während Nanoindentation ist eine Technik zur Charakterisierung der Viskoelastizität. Wenn eine kontrollierte oszillierende Belastung ausgeübt wird, wird die resultierende Dehnung gemessen, sodass Benutzer den komplexen Modul der getesteten Materialien bestimmen können.
Ein besserer Blick auf Papier
Papier hat seit seiner Erfindung im 2. Jahrhundert eine große Rolle bei der Informationsverbreitung gespielt [1]. Papier besteht aus ineinander verschlungenen Fasern, die in der Regel von Bäumen stammen und zu dünnen Blättern getrocknet worden sind. Als Medium zur Informationsspeicherung hat Papier die Verbreitung von Ideen, Kunst und Geschichte über weite Entfernungen und im Laufe der Zeit ermöglicht.
Heutzutage wird Papier häufig für Bargeld, Bücher, Toilettenartikel, Verpackungen und mehr verwendet. Papier wird auf unterschiedliche Weise verarbeitet, um Eigenschaften zu erhalten, die zu seiner Anwendung passen. Beispielsweise unterscheidet sich das optisch ansprechende, glänzende Papier einer Zeitschrift von rauem, kaltgepresstem Aquarellpapier. Die Art und Weise, wie Papier hergestellt wird, beeinflusst die Oberflächeneigenschaften des Papiers. Dies beeinflusst, wie sich Tinte (oder ein anderes Medium) auf dem Papier absetzt und darauf erscheint. Um zu untersuchen, wie sich verschiedene Papierprozesse auf die Oberflächeneigenschaften auswirken, untersuchte Nanovea die Rauheit und Textur verschiedener Papierarten, indem es mit unserem einen großflächigen Scan durchführte Berührungsloses 3D-Profilometer.
Klicken Sie hier, um mehr über die Oberflächenrauhigkeit von Papier!
Ein BESSERER Blick auf Polycarbonatlinsen
Ein BESSERER Blick auf Polycarbonatlinsen
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Polycarbonatlinsen werden in vielen optischen Anwendungen eingesetzt. Ihre hohe Stoßfestigkeit, ihr geringes Gewicht und die günstigen Kosten für die Großserienproduktion machen sie für verschiedene Anwendungen praktischer als herkömmliches Glas [1].
Einige dieser Anwendungen erfordern Sicherheits- (z. B. Schutzbrillen), Komplexitäts- (z. B. Fresnel-Linse) oder Haltbarkeitskriterien (z. B. Ampel-Linse), die ohne den Einsatz von Kunststoffen nur schwer zu erfüllen sind. Kunststofflinsen zeichnen sich dadurch aus, dass sie viele Anforderungen kostengünstig erfüllen können und gleichzeitig ausreichende optische Eigenschaften aufweisen. Polycarbonatgläser haben aber auch ihre Grenzen. Die größte Sorge der Verbraucher ist, dass sie leicht zerkratzt werden können. Um dies zu kompensieren, kann eine zusätzliche Beschichtung gegen Kratzer aufgebracht werden.
Nanovea wirft einen Blick auf einige wichtige Eigenschaften von Kunststoffgläsern, indem wir unsere drei Messinstrumente einsetzen: Profilometer, Tribometerund Mechanischer Tester.
Klicken Sie, um mehr zu lesen!
Nanovea 2018 Rebranding Besuchen Sie uns auf der MRS Boston
Besuchen Sie Nanovea @ MRS BostonNanovea ist stolz darauf, alle Geräte ausstellen zu können! Dazu gehören das völlig neu gestaltete mechanische Prüfgerät PB1000 und die neu gebrandeten Profilometer PS50 und Tribometer T50. Zusammen mit dem neuen Branding haben alle Instrumente eine neue Abstufung für erhöhte Genauigkeit und akustische Dämpfung erhalten. Bleiben Sie dran, Nanovea hat in Kürze weitere bahnbrechende technische Neuerungen in petto! Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Kontakt Nanovea.
Zyklische Nanoindentation Spannungs-Dehnungs-Messung
Zyklische Nanoindentation Spannungs-Dehnungs-Messung
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Bedeutung der Nanoindentation
Kontinuierliche Steifigkeitsmessungen (CSM), die durch Nanoindentation zeigt die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung von Materialien mit minimalinvasiven Methoden auf. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zugprüfungsmethoden liefert die Nanoindentation Spannungs-Dehnungs-Daten auf der Nanoskala, ohne dass ein großes Instrument benötigt wird. Die Spannungs-Dehnungskurve liefert entscheidende Informationen über die Schwelle zwischen elastischem und plastischem Verhalten, wenn die Probe steigenden Belastungen ausgesetzt wird. CSM ermöglicht die Bestimmung der Fließspannung eines Materials ohne gefährliche Geräte.
Die Nanoindentation bietet eine zuverlässige und benutzerfreundliche Methode zur schnellen Untersuchung von Spannungs-/Dehnungsdaten. Darüber hinaus ermöglicht die Messung des Spannungs-Dehnungsverhaltens auf der Nanoskala die Untersuchung wichtiger Eigenschaften an kleinen Beschichtungen und Partikeln in Werkstoffen, die immer weiter entwickelt werden. Die Nanoindentation liefert Informationen über die Elastizitätsgrenze und die Streckgrenze sowie über Härte, Elastizitätsmodul, Kriechverhalten, Bruchzähigkeit usw. und ist damit ein vielseitiges Messinstrument.
Die Spannungs-Dehnungs-Daten, die die Nanoindentation in dieser Studie liefert, identifizieren die Elastizitätsgrenze des Materials, während sie nur 1,2 Mikrometer tief in die Oberfläche eindringen. Wir verwenden CSM, um festzustellen, wie sich die mechanischen Eigenschaften von Materialien entwickeln, wenn ein Eindringkörper tiefer in die Oberfläche eindringt. Dies ist besonders bei Dünnschichtanwendungen nützlich, bei denen die Eigenschaften von der Tiefe abhängen können. Die Nanoindentation ist eine minimal invasive Methode zur Bestätigung von Materialeigenschaften in Testproben.
Die CSM-Prüfung ist nützlich, um die Materialeigenschaften in Abhängigkeit von der Tiefe zu messen. Um komplexere Materialeigenschaften zu bestimmen, können zyklische Tests mit konstanten Lasten durchgeführt werden. Dies kann nützlich sein, um die Ermüdung zu untersuchen oder den Effekt der Porosität zu eliminieren, um den wahren Elastizitätsmodul zu erhalten.
Messung Zielsetzung
In dieser Anwendung verwendet das Nanovea-Mechanikprüfgerät CSM zur Untersuchung von Härte und Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von der Tiefe sowie von Spannungs-Dehnungs-Daten an einer Standardstahlprobe. Stahl wurde aufgrund seiner allgemein anerkannten Eigenschaften ausgewählt, um die Kontrolle und Genauigkeit der Spannungs-Dehnungs-Daten im Nanomaßstab zu zeigen. Eine kugelförmige Spitze mit einem Radius von 5 Mikrometern wurde verwendet, um ausreichend hohe Spannungen jenseits der Elastizitätsgrenze für Stahl zu erreichen.
Testbedingungen und -verfahren
Es wurden die folgenden Eindringungsparameter verwendet:
Ergebnisse:
Die Zunahme der Last während der Oszillationen ergibt die folgende Kurve zwischen Tiefe und Last. Während der Belastung wurden über 100 Oszillationen durchgeführt, um die Spannungs-Dehnungs-Daten zu ermitteln, wenn der Eindringkörper in das Material eindringt.
Anhand der bei jedem Zyklus gewonnenen Informationen wurden Spannung und Dehnung bestimmt. Anhand der maximalen Belastung und Tiefe bei jedem Zyklus lässt sich die maximale Spannung berechnen, die bei jedem Zyklus auf das Material einwirkt. Die Dehnung wird anhand der Resttiefe bei jedem Zyklus aus der Teilentlastung berechnet. Daraus lässt sich der Radius des verbleibenden Abdrucks berechnen, indem der Radius der Spitze geteilt wird, um den Dehnungsfaktor zu erhalten. Die Aufzeichnung von Spannung und Dehnung für das Material zeigt die elastischen und plastischen Zonen mit der entsprechenden elastischen Grenzspannung. Unsere Tests ergaben, dass der Übergang zwischen der elastischen und der plastischen Zone des Materials bei etwa 0,076 Dehnung mit einer Elastizitätsgrenze von 1,45 GPa liegt.
Jeder Zyklus wirkt wie ein einzelner Eindruck, so dass wir mit zunehmender Belastung Tests in verschiedenen kontrollierten Tiefen des Stahls durchführen. So können Härte und Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von der Tiefe direkt aus den für jeden Zyklus erhaltenen Daten aufgetragen werden.
Wenn der Eindringkörper in das Material eindringt, nimmt die Härte zu und der Elastizitätsmodul ab.
Schlussfolgerung
Wir haben gezeigt, dass der Nanovea-Mechanik-Tester zuverlässige Spannungs-Dehnungs-Daten liefert. Die Verwendung einer kugelförmigen Spitze mit CSM-Eindruck ermöglicht die Messung von Materialeigenschaften unter erhöhter Belastung. Die Belastung und der Radius des Eindringkörpers können verändert werden, um verschiedene Materialien in kontrollierter Tiefe zu testen. Die mechanischen Prüfgeräte von Nanovea ermöglichen diese Eindringtests im Bereich von unter mN bis 400N.
5 AXIS Chromatische konfokale Messung
Nanovea hat die Anfrage nach einem 5-Achsen-Messsystem in Kombination mit einem chromatischen konfokalen Zeilensensor für die schnelle Qualitätskontrolle von Spezialteilen erfüllt. Kurz ansehen Video. Um mehr über Nanoveas Profilometer zu erfahren Mehr erfahren
Nanovea Asien Besuch 2016
Nanovea hat gerade eine erfolgreiche Seminartour durch Japan beendet und trifft sich nun in China. Wir möchten unseren Vertriebshändlern und bestehenden/potenziellen Kunden für ihre Zeit und Gastfreundschaft danken.
