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CONTACTO

Category: Profilometry Testing

 

Rendimiento de la abrasión del papel de lija con un tribómetro

RENDIMIENTO DE ABRASIÓN DEL PAPEL DE LIJA

UTILIZANDO UN TRIBÓMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, Doctor

INTRODUCCIÓN

El papel de lija consiste en partículas abrasivas pegadas a una cara de un papel o tela. Pueden utilizarse diversos materiales abrasivos para las partículas, como granate, carburo de silicio, óxido de aluminio y diamante. Las lijas se aplican ampliamente en diversos sectores industriales para crear acabados superficiales específicos en madera, metal y paneles de yeso. Suelen trabajar en contacto con alta presión aplicada a mano o con herramientas eléctricas.

IMPORTANCIA DE EVALUAR EL RENDIMIENTO A LA ABRASIÓN DEL PAPEL DE LIJA

La eficacia del papel de lija suele venir determinada por su rendimiento de abrasión en distintas condiciones. El tamaño de grano, es decir, el tamaño de las partículas abrasivas incrustadas en la lija, determina la velocidad de desgaste y el tamaño de rayado del material lijado. Las lijas con un número de grano más alto tienen partículas más pequeñas, lo que se traduce en velocidades de lijado más bajas y acabados superficiales más finos. Las lijas con el mismo número de grano pero fabricadas con materiales diferentes pueden tener comportamientos distintos en condiciones secas o húmedas. Se necesitan evaluaciones tribológicas fiables para garantizar que el papel de lija fabricado posee el comportamiento abrasivo deseado. Estas evaluaciones permiten a los usuarios comparar cuantitativamente los comportamientos de desgaste de diferentes tipos de lijas de forma controlada y monitorizada con el fin de seleccionar el mejor candidato para la aplicación deseada.

Tribómetro neumático de alta carga

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, mostramos la capacidad del Tribómetro NANOVEA para evaluar cuantitativamente el rendimiento de abrasión de varias muestras de papel de lija en condiciones secas y húmedas.

NANOVEA

T2000

SABER MÁS

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

El coeficiente de fricción (COF) y el rendimiento de abrasión de dos tipos de lijas se evaluaron con el tribómetro NANOVEA T100. Se utilizó una bola de acero inoxidable 440 como contramaterial. Las cicatrices de desgaste de la bola se examinaron después de cada prueba de desgaste utilizando el NANOVEA Perfilador óptico 3D sin contacto para garantizar mediciones precisas de la pérdida de volumen.

Tenga en cuenta que se eligió una bola de acero inoxidable 440 como contramaterial para crear un estudio comparativo, pero se podría sustituir por cualquier material sólido para simular una condición de aplicación diferente.

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS Y DEBATE

La FIGURA 1 muestra una comparación del COF de los papeles de lija 1 y 2 en condiciones ambientales secas y húmedas. El papel de lija 1, en condiciones secas, muestra un COF de 0,4 al principio de la prueba, que disminuye progresivamente y se estabiliza en 0,3. En condiciones húmedas, esta muestra muestra un COF medio inferior, de 0,27. En condiciones húmedas, esta muestra presenta un COF medio inferior de 0,27. Por el contrario, los resultados del COF de la muestra 2 muestran un COF en seco de 0,27 y en húmedo de ~ 0,37. 

Obsérvese que la oscilación en los datos de todos los gráficos COF fue causada por las vibraciones generadas por el movimiento de deslizamiento de la bola contra las superficies rugosas del papel de lija.

FIGURA 1: Evolución del COF durante las pruebas de desgaste.

La FIGURA 2 resume los resultados del análisis de las cicatrices de desgaste. Las cicatrices de desgaste se midieron utilizando un microscopio óptico y un perfilador óptico sin contacto NANOVEA 3D. La FIGURA 3 y la FIGURA 4 comparan las cicatrices de desgaste de las bolas SS440 desgastadas después de las pruebas de desgaste en el papel de lija 1 y 2 (condiciones húmedas y secas). Como se muestra en la FIGURA 4, el Perfilador Óptico NANOVEA captura con precisión la topografía de la superficie de las cuatro bolas y sus respectivas huellas de desgaste que luego fueron procesadas con el software de Análisis Avanzado NANOVEA Mountains para calcular la pérdida de volumen y la tasa de desgaste. En la imagen microscópica y de perfil de la bola se puede observar que la bola utilizada para la prueba de lija 1 (seca) exhibió una cicatriz de desgaste aplanada más grande en comparación con las otras, con una pérdida de volumen de 0,313 mm3. En cambio, la pérdida de volumen del papel de lija 1 (húmedo) fue de 0,131 mm3. Para el papel de lija 2 (seco) la pérdida de volumen fue de 0,163 mm3 y para la lija 2 (húmeda) la pérdida de volumen aumentó a 0,237 mm3.

Además, es interesante observar que el COF desempeñó un papel importante en el rendimiento de abrasión de las lijas. La lija 1 presentaba un COF más elevado en seco, lo que se tradujo en un mayor índice de abrasión de la bola SS440 utilizada en la prueba. En comparación, el mayor COF de la lija 2 en húmedo dio lugar a un mayor índice de abrasión. Las huellas de desgaste de las lijas tras las mediciones se muestran en la FIGURA 5.

Ambas lijas, 1 y 2, afirman funcionar tanto en seco como en húmedo. Sin embargo, mostraron un rendimiento de abrasión significativamente diferente en seco y en húmedo. NANOVEA tribómetros proporcionan capacidades de evaluación del desgaste cuantificables y fiables, bien controladas, que garantizan evaluaciones del desgaste reproducibles. Además, la capacidad de medición in situ del COF permite a los usuarios correlacionar las diferentes etapas de un proceso de desgaste con la evolución del COF, lo que resulta crítico para mejorar la comprensión fundamental del mecanismo de desgaste y las características tribológicas del papel de lija

FIGURA 2: Volumen de la cicatriz de desgaste de las bolas y COF medio en diferentes condiciones.

FIGURA 3: Cicatrices de desgaste de las bolas después de las pruebas.

FIGURA 4: Morfología 3D de las cicatrices de desgaste en las bolas.

FIGURA 5: Huellas de desgaste en las lijas en diferentes condiciones.

CONCLUSIÓN

En este estudio se evaluó el rendimiento de abrasión de dos tipos de lijas del mismo número de grano en condiciones secas y húmedas. Las condiciones de servicio de la lija desempeñan un papel fundamental en la eficacia del rendimiento de trabajo. La lija 1 tuvo un comportamiento de abrasión significativamente mejor en condiciones secas, mientras que la lija 2 obtuvo mejores resultados en condiciones húmedas. La fricción durante el proceso de lijado es un factor importante a considerar cuando se evalúa el rendimiento de abrasión. El Perfilador Óptico NANOVEA mide con precisión la morfología 3D de cualquier superficie, como las cicatrices de desgaste en una bola, garantizando una evaluación fiable sobre el rendimiento de abrasión del papel de lija en este estudio. El Tribómetro NANOVEA mide el coeficiente de fricción in situ durante una prueba de desgaste, proporcionando una visión de las diferentes etapas de un proceso de desgaste. También ofrece pruebas repetibles de desgaste y fricción utilizando modos rotativos y lineales conformes a las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste y lubricación a alta temperatura disponibles en un sistema preintegrado. Esta gama inigualable permite a los usuarios simular diferentes entornos de trabajo severos de los rodamientos de bolas, incluyendo alta tensión, desgaste y alta temperatura, etc. También proporciona una herramienta ideal para evaluar cuantitativamente los comportamientos tribológicos de materiales superiores resistentes al desgaste bajo cargas elevadas.

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Acabado superficial del cuero procesado mediante perfilometría 3D

CUERO PROCESADO

ACABADO SUPERFICIAL MEDIANTE PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUCCIÓN

Una vez finalizado el proceso de curtido de la piel, la superficie del cuero puede someterse a varios procesos de acabado para obtener una gran variedad de aspectos y tactos. Estos procesos mecánicos pueden incluir estirado, pulido, lijado, repujado, recubrimiento, etc. Dependiendo del uso final de la piel, algunos pueden requerir un proceso más preciso, controlado y repetible.

IMPORTANCIA DE LA INSPECCIÓN POR PERFILOMETRÍA PARA I+D Y CONTROL DE CALIDAD

Debido a la gran variación y poca fiabilidad de los métodos de inspección visual, las herramientas capaces de cuantificar con precisión las características de micro y nanoescala pueden mejorar los procesos de acabado del cuero. Comprender el acabado de la superficie del cuero en un sentido cuantificable puede conducir a una mejor selección del procesamiento de la superficie basada en datos para lograr resultados óptimos de acabado. NANOVEA 3D sin contacto Perfilómetros utilizan tecnología confocal cromática para medir superficies de cuero acabadas y ofrecen la mayor repetibilidad y precisión del mercado. Donde otras técnicas no consiguen proporcionar datos fiables, debido al contacto de la sonda, la variación de la superficie, el ángulo, la absorción o la reflectividad, los perfilómetros NANOVEA lo consiguen.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, el NANOVEA ST400 se utiliza para medir y comparar el acabado superficial de dos muestras de cuero diferentes pero estrechamente procesadas. Varios parámetros de superficie se calculan automáticamente a partir del perfil de superficie.

Aquí nos centraremos en la rugosidad de la superficie, la profundidad del hoyuelo, el paso del hoyuelo y el diámetro del hoyuelo para la evaluación comparativa.

NANOVEA

ST400

SABER MÁS

RESULTADOS: MUESTRA 1

ISO 25178

PARÁMETROS DE ALTURA

OTROS PARÁMETROS 3D

RESULTADOS: MUESTRA 2

ISO 25178

PARÁMETROS DE ALTURA

OTROS PARÁMETROS 3D

PROFUNDIDAD COMPARATIVA

Distribución en profundidad de cada muestra.
Se observó un gran número de hoyuelos profundos en MUESTRA 1.

PASO COMPARATIVO

Paso entre hoyuelos en MUESTRA 1 es ligeramente inferior
que MUESTRA 2pero ambos tienen una distribución similar

 DIÁMETRO MEDIO COMPARATIVO

Distribuciones similares del diámetro medio de los hoyuelos,
con MUESTRA 1 mostrando diámetros medios ligeramente inferiores por término medio.

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos demostrado cómo el perfilómetro 3D NANOVEA ST400 puede caracterizar con precisión el acabado superficial de la piel procesada. En este estudio, tener la capacidad de medir la rugosidad de la superficie, la profundidad del hoyuelo, el paso del hoyuelo y el diámetro del hoyuelo nos permitió cuantificar las diferencias entre el acabado y la calidad de las dos muestras que pueden no ser evidentes mediante inspección visual.

En general, no se observaron diferencias visibles en el aspecto de los escaneados 3D entre la MUESTRA 1 y la MUESTRA 2. Sin embargo, en el análisis estadístico hay una clara distinción entre las dos muestras. En comparación con la MUESTRA 2, la MUESTRA 1 contiene una mayor cantidad de hoyuelos de menor diámetro, mayor profundidad y menor distancia entre hoyuelos.

Tenga en cuenta que hay estudios adicionales disponibles. Las áreas especiales de interés podrían haberse analizado más a fondo con un módulo integrado de AFM o Microscopio. Las velocidades del Perfilómetro 3D NANOVEA van de 20 mm/s a 1 m/s para laboratorio o investigación para satisfacer las necesidades de inspección de alta velocidad; se puede construir con tamaño personalizado, velocidades, capacidades de escaneo, cumplimiento de sala limpia Clase 1, transportador de indexación o para integración en línea o en línea.

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Pruebas de desgaste del pistón

Pruebas de desgaste del pistón

Using a Tribometer

Preparado por

FRANK LIU

INTRODUCCIÓN

Friction loss accounts for approximately 10% of total energy in fuel for a diesel engine[1]. 40-55% of the friction loss comes from the power cylinder system. The loss of energy from friction can be diminished with better understanding of the tribological interactions occurring in the power cylinder system.

A significant portion of the friction loss in the power cylinder system stems from the contact between the piston skirt and the cylinder liner. The interaction between the piston skirt, lubricant, and cylinder interfaces is quite complex due to the constant changes in force, temperature, and speed in a real life engine. Optimizing each factor is key to obtaining optimal engine performance. This study will focus on replicating the mechanisms causing friction forces and wear at the piston skirt-lubricant-cylinder liner (P-L-C) interfaces.

 Schematic of power cylinders system and piston skirt-lubricant-cylinder liner interfaces.

[1] Bai, Dongfang. Modeling piston skirt lubrication in internal combustion engines. Diss. MIT, 2012

IMPORTANCE OF TESTING PISTONS WITH TRIBOMETERS

Motor oil is a lubricant that is well-designed for its application. In addition to the base oil, additives such as detergents, dispersants, viscosity improver (VI), anti-wear/anti-friction agents, and corrosion inhibitors are added to improve its performance. These additives affect how the oil behaves under different operating conditions. The behavior of oil affects the P-L-C interfaces and determines if significant wear from metal-metal contact or if hydrodynamic lubrication (very little wear) is occurring.

It is difficult to understand the P-L-C interfaces without isolating the area from external variables. It is more practical to simulate the event with conditions that are representative of its real-life application. The NANOVEA Tribómetro is ideal for this. Equipped with multiple force sensors, depth sensor, a drop-by-drop lubricant module, and linear reciprocating stage, the NANOVEA T2000 is able to closely mimic events occurring within an engine block and obtain valuable data to better understand the P-L-C interfaces.

Liquid Module on the NANOVEA T2000 Tribometer

The drop-by-drop module is crucial for this study. Since pistons can move at a very fast rate (above 3000 rpm), it is difficult to create a thin film of lubricant by submerging the sample. To remedy this issue, the drop-by-drop module is able to consistently apply a constant amount of lubricant onto the piston skirt surface.

Application of fresh lubricant also removes concern of dislodged wear contaminants influencing the lubricant’s properties.

Tribómetro neumático de alta carga

NANOVEA T2000

High Load Tribometer

OBJETIVO DE MEDICIÓN

The piston skirt-lubricant-cylinder liner interfaces will be studied in this report. The interfaces will be replicated by conducting a linear reciprocating wear test with drop-by-drop lubricant module.

The lubricant will be applied at room temperature and heated conditions to compare cold start and optimal operation conditions. The COF and wear rate will be observed to better understand how the interfaces behaves in real-life applications.

PARÁMETROS DE PRUEBA

for tribology testing on pistons

CARGAR ………………………. 100 N

DURACIÓN DE LA PRUEBA ………………………. 30 min

VELOCIDAD ………………………. 2000 rpm

AMPLITUD ………………………. 10 mm

TOTAL DISTANCE ………………………. 1200 m

SKIRT COATING ………………………. Moly-graphite

PIN MATERIAL ………………………. Aluminum Alloy 5052

PIN DIAMETER ………………………. 10 mm

LUBRICANTE ………………………. Motor Oil (10W-30)

APPROX. FLOW RATE ………………………. 60 mL/min

TEMPERATURA ………………………. Room temp & 90°C

LINEAR RECIPROCATING TEST RESULTS

In this experiment, A5052 was used as the counter material. While engine blocks are usually made of cast aluminum such as A356, A5052 have mechanical properties similar to A356 for this simulative testing [2].

Under the testing conditions, significant wear was
observed on the piston skirt at room temperature
compared to at 90°C. The deep scratches seen on the samples suggest that contact between the static material and the piston skirt occurs frequently throughout the test. The high viscosity at room temperature may be restricting the oil from completely filling gaps at the interfaces and creating metal-metal contact. At higher temperature, the oil thins and is able to flow between the pin and the piston. As a result, significantly less wear is observed at higher temperature. FIGURE 5 shows one side of the wear scar wore significantly less than the other side. This is most likely due to the location of the oil output. The lubricant film thickness was thicker on one side than the other, causing uneven wearing.

 

 

[2] “5052 Aluminum vs 356.0 Aluminum.” MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

The COF of linear reciprocating tribology tests can be split into a high and low pass. High pass refers to the sample moving in the forward, or positive, direction and low pass refers to the sample moving in the reverse, or negative, direction. The average COF for the RT oil was observed to be under 0.1 for both directions. The average COF between passes were 0.072 and 0.080. The average COF of the 90°C oil was found to be different between passes. Average COF values of 0.167 and 0.09 were observed. The difference in COF gives additional proof that the oil was only able to properly wet one side of the pin. High COF was obtained when a thick film was formed between the pin and the piston skirt due to hydrodynamic lubrication occurring. Lower COF is observed in the other direction when mixed lubrication is occurring. For more information on hydrodynamic lubrication and mixed lubrication, please visit our application note on Stribeck Curves.

Cuadro 1: Results from lubricated wear test on pistons.

FIGURA 1: COF graphs for room temperature oil wear test A raw profile B high pass C low pass.

FIGURA 2: COF graphs for 90°C wear oil test A raw profile B high pass C low pass.

FIGURA 3: Optical image of wear scar from RT motor oil wear test.

FIGURA 4: Volume of a hole analysis of wear scar from RT motor oil wear test.

FIGURA 5: Profilometry scan of wear scar from RT motor oil wear test.

FIGURA 6: Optical image of wear scar from 90°C motor oil wear test

FIGURA 7: Volume of a hole analysis of wear scar from 90°C motor oil wear test.

FIGURA 8: Profilometry scan of wear scar from 90°C motor oil wear test.

CONCLUSIÓN

Lubricated linear reciprocating wear testing was conducted on a piston to simulate events occurring in a
real-life operational engine. The piston skirt-lubricant-cylinder liner interfaces is crucial to the operations of an engine. The lubricant thickness at the interface is responsible for energy loss due to friction or wear between the piston skirt and cylinder liner. To optimize the engine, the film thickness must be as thin as possible without allowing the piston skirt and cylinder liner to touch. The challenge, however, is how changes in temperature, speed, and force will affect the P-L-C interfaces.

With its wide range of loading (up to 2000 N) and speed (up to 15000 rpm), the NANOVEA T2000 tribometer is able to simulate different conditions possible in an engine. Possible future studies on this topic include how the P-L-C interfaces will behave under different constant load, oscillated load, lubricant temperature, speed, and lubricant application method. These parameters can be easily adjusted with the NANOVEA T2000 tribometer to give a complete understanding on the mechanisms of the piston skirt-lubricant-cylinder liner interfaces.

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Organic Surface Topography using Portable 3D Profilometer

ORGANIC SURFACE TOPOGRAPHY

USING PORTABLE 3D PROFILOMETER

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUCCIÓN

Nature has become a vital pool of inspiration for the development of improved surface structure. Understanding the surface structures found in nature has led to adhesion studies based on gecko’s feet, resistance studies based on a sea cucumbers textural change and repellency studies based from leaves, among many others. These surfaces have a number of potential applications from biomedical to clothing and automotive. For any of these surface breakthroughs to be successful, fabrication techniques must be developed so surface characteristics can be mimicked and reproduced. It is this process that will require identification and control.

IMPORTANCE OF PORTABLE 3D NON-CONTACT OPTICAL PROFILER FOR ORGANIC SURFACES

Utilizing Chromatic Light technology, the NANOVEA Jr25 Portable Optical Profiler has superior capability to measure nearly any material. That includes the unique and steep angles, reflective and absorbing surfaces found within natures broad range of surface characteristics. 3D non-contact measurements provide a full 3D image to give a more complete understanding of surface features. Without 3D capabilities, identification of nature’s surfaces would be solely relying on 2D information or microscope imaging, which does not provide sufficient information to properly mimic the surface studied. Understanding the full range of the surface characteristics including texture, form, dimension, among many others, will be critical to successful fabrication.

The ability to easily obtain lab-quality results in the field opens the door for new research opportunities.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, el NANOVEA Jr25 is used to measure the surface of a leaf. There is an endless list of surface parameters that can be automatically calculated after the 3D surface scan.

Here we will review the 3D surface and select
areas of interest to further analyze, including
quantifying and investigating the surface roughness, channels and topography

NANOVEA

JR25

CONDICIONES DE ENSAYO

FURROW DEPTH

Mean density of furrows: 16.471 cm/cm2
Mean depth of furrows: 97.428 μm
Maximum depth: 359.769 μm

CONCLUSIÓN

In this application, we have shown how the NANOVEA Jr25 portable 3D Non-Contact Optical Profiler can precisely characterize both the topography and the nanometer scale details of a leaf surface in the field. From these 3D surface measurements, areas of interest can quickly be identified and then analyzed with a list of endless studies (Dimension, Roughness Finish Texture, Shape Form Topography, Flatness Warpage Planarity, Volume Area, Step-Height and others). A 2D cross section can be easily chosen to analyze further details. With this information organic surfaces can be broadly investigated with a complete set of surface measurement resources. Special areas of interest could have been further analyzed with integrated AFM module on table top models.

NANOVEA also offers portable high-speed profilometers for field research and a wide range of lab-based systems, as well as provides laboratory services.

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Perfilómetro de rugosidad del papel de lija

Papel de lija: Rugosidad y análisis del diámetro de las partículas

Papel de lija: Rugosidad y análisis del diámetro de las partículas

Más información

SANDPAPER

Análisis de rugosidad y diámetro de partículas

Preparado por

FRANK LIU

INTRODUCCIÓN

El papel de lija es un producto común disponible en el mercado que se utiliza como abrasivo. El uso más habitual del papel de lija es eliminar revestimientos o pulir una superficie gracias a sus propiedades abrasivas. Estas propiedades abrasivas se clasifican en granos, cada uno relacionado con lo suave o
de la superficie. Para conseguir las propiedades abrasivas deseadas, los fabricantes de papel de lija deben asegurarse de que las partículas abrasivas tengan un tamaño específico y presenten poca desviación. Para cuantificar la calidad del papel de lija, el sistema 3D sin contacto de NANOVEA Perfilómetro puede utilizarse para obtener el parámetro de altura media aritmética (Sa) y el diámetro medio de las partículas de una zona de muestra.

IMPORTANCIA DEL PERFILADOR ÓPTICO 3D SIN CONTACTO PERFILADOR PARA PAPEL DE LIJA

Cuando se utiliza papel de lija, la interacción entre las partículas abrasivas y la superficie que se lija debe ser uniforme para obtener acabados superficiales consistentes. Para cuantificarlo, se puede observar la superficie de la lija con el perfilador óptico 3D sin contacto de NANOVEA para ver las desviaciones en los tamaños, alturas y espaciado de las partículas.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, se utilizaron cinco granos diferentes de papel de lija (120,
180, 320, 800 y 2000) se escanean con el
Perfilador óptico 3D sin contacto NANOVEA ST400.
La Sa se extrae de la exploración y la partícula
El tamaño se calcula realizando un análisis de Motivos para
hallar su diámetro equivalente

NANOVEA

ST400

SABER MÁS
RESULTADOS Y DEBATE

La lija disminuye en rugosidad superficial (Sa) y tamaño de partícula a medida que aumenta el grano, como era de esperar. La Sa osciló entre 42,37 μm y 3,639 μm. El tamaño de las partículas oscila entre 127 ± 48,7 y 21,27 ± 8,35. Las partículas más grandes y las variaciones de altura elevadas crean una acción abrasiva más fuerte sobre las superficies, a diferencia de las partículas más pequeñas con una variación de altura baja.
Todas las definiciones de los parámetros de altura figuran en la página A.1.

TABLA 1: Comparación entre granos de lija y parámetros de altura.

TABLA 2: Comparación entre los granos de lija y el diámetro de las partículas.

VISTA 2D Y 3D DEL PAPEL DE LIJA 

A continuación se muestran las vistas en falso color y en 3D de las muestras de papel de lija.
Se utilizó un filtro gaussiano de 0,8 mm para eliminar la forma u ondulación.

ANÁLISIS DEL MOTIVO

Para encontrar con precisión las partículas en la superficie, se redefinió el umbral de la escala de altura para que sólo mostrara la capa superior del papel de lija. A continuación, se realizó un análisis de motivos para detectar los picos.

CONCLUSIÓN

El perfilador óptico 3D sin contacto de NANOVEA se utilizó para inspeccionar las propiedades superficiales de varios granos de lija gracias a su capacidad para escanear con precisión superficies con micro y nano características.

Se obtuvieron los parámetros de altura superficial y los diámetros de partícula equivalentes de cada una de las muestras de papel de lija utilizando un software avanzado para analizar los escaneados 3D. Se observó que, a medida que aumentaba el tamaño de grano, disminuían la rugosidad superficial (Sa) y el tamaño de partícula, como era de esperar.

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Perfilometría de medición de límites de superficies de espuma de poliestireno

Medición de límites de superficie

Medición de límites superficiales mediante perfilometría 3D

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MEDICIÓN DE LÍMITES DE SUPERFICIE

UTILIZANDO LA PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

Craig Leising

INTRODUCCIÓN

En los estudios en los que se evalúa la orientación de la interfaz de características superficiales, patrones, formas, etc., será útil identificar rápidamente las áreas de interés en todo el perfil de medición. Al segmentar una superficie en áreas significativas, el usuario puede evaluar rápidamente límites, picos, hoyos, áreas, volúmenes y muchos otros para comprender su papel funcional en todo el perfil de la superficie en estudio. Por ejemplo, como en el caso de las imágenes de los límites de grano de los metales, la importancia del análisis es la interfaz de muchas estructuras y su orientación general. La comprensión de cada zona de interés permite identificar defectos o anomalías en el conjunto. Aunque las imágenes de límites de grano suelen estudiarse en un rango que supera la capacidad del Profilometer, y se trata sólo de análisis de imágenes 2D, es una referencia útil para ilustrar el concepto de lo que se mostrará aquí a mayor escala junto con las ventajas de la medición de superficies 3D.

IMPORTANCIA DEL PERFILÓMETRO 3D SIN CONTACTO PARA EL ESTUDIO DE LA SEPARACIÓN DE SUPERFICIES

A diferencia de otras técnicas, como los palpadores o la interferometría, la Perfilómetro 3D sin contactoMediante el cromatismo axial, puede medirse prácticamente cualquier superficie, el tamaño de las muestras puede variar ampliamente gracias a la puesta en escena abierta y no es necesaria la preparación de la muestra. Durante la medición del perfil de superficie se obtiene un rango de nano a macro con influencia cero de la reflectividad o absorción de la muestra, tiene capacidad avanzada para medir ángulos de superficie elevados y no hay manipulación de los resultados por software. Mide fácilmente cualquier material: transparente, opaco, especular, difusivo, pulido, rugoso, etc. La técnica del perfilómetro sin contacto proporciona una capacidad ideal, amplia y fácil de usar para maximizar los estudios de superficie cuando se necesitará el análisis de los límites de la superficie; junto con las ventajas de la capacidad combinada 2D y 3D.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación se utiliza el perfilómetro Nanovea ST400 para medir la superficie de la espuma de poliestireno. Los límites se establecieron combinando un archivo de intensidad reflejada junto con la topografía, que se adquieren simultáneamente utilizando el NANOVEA ST400. A continuación, estos datos se utilizaron para calcular información sobre la forma y el tamaño de cada "grano" de espuma de poliestireno.

NANOVEA

ST400

RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Medición del límite superficial en 2D

Imagen topográfica (abajo a la izquierda) enmascarada por la imagen de intensidad reflejada (abajo a la derecha) para definir claramente los límites de los granos. Todos los granos con un diámetro inferior a 565 µm se han ignorado aplicando un filtro.

Número total de granos: 167
Superficie total proyectada ocupada por los granos 166,917 mm² (64,5962 %)
Superficie total proyectada ocupada por los límites: (35,4038 %)
Densidad de granos: 0,646285 granos / mm2

Superficie = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm².
Perímetro = 9114,15 µm +/- 4570,38 µm
Diámetro equivalente = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Diámetro medio = 945,373 µm +/- 248,344 µm
Diámetro mínimo = 675,898 µm +/- 246,850 µm
Diámetro máximo = 1312,43 µm +/- 295,258 µm

RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Medición del límite superficial en 3D

Utilizando los datos topográficos 3D obtenidos, se puede analizar el volumen, la altura, el pico, la relación de aspecto y la información general sobre la forma de cada grano. Superficie 3D total ocupada: 2,525 mm3

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos demostrado cómo el perfilómetro 3D sin contacto NANOVEA puede caracterizar con precisión la superficie de la espuma de poliestireno. Se puede obtener información estadística sobre toda la superficie de interés o sobre granos individuales, ya sean picos u hoyos. En este ejemplo se utilizaron todos los granos mayores que un tamaño definido por el usuario para mostrar el área, el perímetro, el diámetro y la altura. Las características que se muestran aquí pueden ser fundamentales para la investigación y el control de calidad de superficies naturales y prefabricadas, desde aplicaciones biomédicas a micromecanizado, entre muchas otras. 

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Medición de contornos mediante perfilómetro de NANOVEA

Medición del contorno de la banda de rodadura

Medición del contorno de la banda de rodadura

Más información

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MEDICIÓN DEL CONTORNO DE LA BANDA DE RODADURA

USO DEL PERFILADOR ÓPTICO 3D

Medición del contorno de la banda de rodadura - NANOVEA Profiler

Preparado por

ANDREA HERRMANN

INTRODUCCIÓN

Como todos los materiales, el coeficiente de fricción del caucho está relacionado con en parte a la rugosidad de su superficie. En las aplicaciones de neumáticos para vehículos, la tracción con la carretera es muy importante. Tanto la rugosidad de la superficie como la banda de rodadura del neumático desempeñan un papel en este sentido. En este estudio se analizan la rugosidad y las dimensiones de la superficie de goma y de la banda de rodadura.

* LA MUESTRA

IMPORTANCIA

DE LA PERFILOMETRÍA 3D SIN CONTACTO

PARA ESTUDIOS SOBRE EL CAUCHO

A diferencia de otras técnicas, como las sondas táctiles o la interferometría, NANOVEA Perfiladores ópticos 3D sin contacto utilizar el cromatismo axial para medir casi cualquier superficie. 

La puesta en escena abierta del sistema Profiler permite una amplia variedad de tamaños de muestra y no requiere preparación alguna. Las características de rango nanométrico a macrométrico pueden detectarse durante una sola exploración sin influencia alguna de la reflectividad o absorción de la muestra. Además, estos perfiladores tienen la capacidad avanzada de medir ángulos de superficie elevados sin necesidad de manipular los resultados mediante software.

Mide fácilmente cualquier material: transparente, opaco, especular, difusivo, pulido, rugoso, etc. La técnica de medición de los perfiladores sin contacto NANOVEA 3D proporciona una capacidad ideal, amplia y fácil de usar para maximizar los estudios de superficie junto con los beneficios de la capacidad combinada 2D & 3D.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, mostramos la NANOVEA ST400, un perfilador óptico 3D sin contacto que mide la superficie y las bandas de rodadura de un neumático de caucho.

Una superficie de muestra lo suficientemente grande como para representar se seleccionó al azar toda la superficie del neumático para este estudio. 

Para cuantificar las características del caucho, utilizamos el software de análisis NANOVEA Ultra 3D para medir las dimensiones del contorno, la profundidad, rugosidad y área desarrollada de la superficie.

NANOVEA

ST400

ANÁLISIS: BANDA DE RODADURA

La vista en 3D y la vista en falso color de las bandas de rodadura muestran el valor del mapeado de diseños de superficie en 3D. Proporcionan a los usuarios una herramienta sencilla para observar directamente el tamaño y la forma de las bandas de rodadura desde distintos ángulos. El Análisis avanzado de contornos y el Análisis de altura de escalones son herramientas muy potentes para medir con precisión las dimensiones de las formas y el diseño de las muestras.

ANÁLISIS AVANZADO DE CONTORNOS

ANÁLISIS DE LA ALTURA DE LOS ESCALONES

ANÁLISIS: SUPERFICIE DE GOMA

La superficie del caucho puede cuantificarse de numerosas maneras utilizando herramientas de software incorporadas, como se muestra en las siguientes figuras a modo de ejemplo. Puede observarse que la rugosidad de la superficie es de 2,688 μm, y el área desarrollada frente al área proyectada es de 9,410 mm² frente a 8,997 mm². Esta información nos permite examinar la relación entre el acabado superficial y la tracción de diferentes formulaciones de caucho o incluso de caucho con diferentes grados de desgaste superficial.

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos demostrado cómo el NANOVEA El perfilador óptico 3D sin contacto puede caracterizar con precisión la rugosidad de la superficie y las dimensiones de la banda de rodadura del caucho.

Los datos muestran una rugosidad superficial de 2,69 µm y un área desarrollada de 9,41 mm² con un área proyectada de 9 mm². Las bandas de rodadura de caucho tenían diferentes dimensiones y radios. medido también.

La información presentada en este estudio puede utilizarse para comparar el rendimiento de neumáticos de caucho con diferentes diseños de banda de rodadura, formulaciones o distintos grados de desgaste. Los datos que se muestran aquí representan sólo una parte de la cálculos disponibles en el software de análisis Ultra 3D.

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Análisis de la superficie de escamas de peces mediante un perfilador óptico 3D

Análisis de la superficie de escamas de peces mediante un perfilador óptico 3D

Más información

ANÁLISIS DE LA SUPERFICIE DE LAS ESCAMAS DE PESCADO

utilizando el PERFILADOR ÓPTICO 3D

Perfilómetro de escamas de pescado

Preparado por

Andrea Novitsky

INTRODUCCIÓN

La morfología, los patrones y otras características de una escama de pez se estudian utilizando el NANOVEA Perfilador óptico 3D sin contacto. La naturaleza delicada de esta muestra biológica, junto con sus surcos muy pequeños y de gran ángulo, también pone de relieve la importancia de la técnica sin contacto del perfilador. Los surcos de la escama se denominan circuli, y pueden estudiarse para estimar la edad del pez, e incluso distinguir periodos de diferentes ritmos de crecimiento, similares a los anillos de un árbol. Se trata de una información muy importante para la gestión de las poblaciones de peces salvajes, con el fin de evitar la sobrepesca.

Importancia de la perfilometría 3D sin contacto PARA ESTUDIOS BIOLÓGICOS

A diferencia de otras técnicas como las sondas táctiles o la interferometría, el perfilómetro óptico 3D sin contacto, que utiliza el cromatismo axial, puede medir casi cualquier superficie. El tamaño de las muestras puede variar ampliamente gracias a la puesta en escena abierta y no es necesaria la preparación de la muestra. Durante la medición de un perfil de superficie se obtienen características de rango nanométrico a macrométrico sin influencia alguna de la reflectividad o absorción de la muestra. El instrumento ofrece una capacidad avanzada para medir ángulos de superficie elevados sin manipulación de los resultados mediante software. Se puede medir fácilmente cualquier material, ya sea transparente, opaco, especular, difusivo, pulido o rugoso. La técnica proporciona una capacidad ideal, amplia y fácil de usar para maximizar los estudios de superficie junto con las ventajas de las capacidades combinadas 2D y 3D.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, mostramos NANOVEA ST400, un perfilador 3D sin contacto con un sensor de alta velocidad, que proporciona un análisis exhaustivo de la superficie de una escama.

El instrumento se ha utilizado para escanear toda la muestra, junto con un escaneado de mayor resolución de la zona central. También se ha medido la rugosidad de la superficie exterior e interior de la escama a efectos comparativos.

NANOVEA

ST400

Caracterización 3D y 2D de la superficie de la escala exterior

La vista en 3D y la vista en falso color de la escama exterior muestran una estructura compleja similar a una huella dactilar o a los anillos de un árbol. Esto proporciona a los usuarios una herramienta sencilla para observar directamente la caracterización de la superficie de la báscula desde diferentes ángulos. Se muestran otras mediciones de la escama exterior junto con la comparación del lado exterior e interior de la escama.

Perfilómetro de visión 3D Fish Scale Scan
Perfilómetro 3D de volumen de escaneado de escamas de pez
Perfilador óptico 3D de altura escalonada para escaneo de peces

COMPARACIÓN DE LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL

Perfilómetro de escamas de pescado Escaneado 3D

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos mostrado cómo el perfilador óptico sin contacto NANOVEA 3D puede caracterizar una escama de pescado de diversas maneras. 

Las superficies exterior e interior de la escama pueden distinguirse fácilmente sólo por la rugosidad superficial, con valores de rugosidad de 15,92μm y 1,56μm respectivamente. Además, se puede obtener información precisa y exacta sobre una escama de pescado analizando las estrías, o circuli, de la superficie externa de la escama. Se midió la distancia de las bandas de circuli desde el foco central, y también se comprobó que la altura de los circuli era de aproximadamente 58μm de media. 

Los datos mostrados aquí representan sólo una parte de los cálculos disponibles en el software de análisis.

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Topografía de la lente Fresnel

LENTE FRESCA

DIMENSIONES MEDIANTE PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

Duanjie Li y Benjamin Mell

INTRODUCCIÓN

Una lente es un dispositivo óptico de simetría axial que transmite y refracta la luz. Una lente sencilla consta de un único componente óptico para converger o divergir la luz. Aunque las superficies esféricas no son la forma ideal para fabricar una lente, a menudo se utilizan como la forma más sencilla que puede tener el vidrio esmerilado y pulido.

Una lente de Fresnel consiste en una serie de anillos concéntricos, que son partes delgadas de una lente simple con una anchura tan pequeña como unas milésimas de pulgada. Las lentes de Fresnel tienen una gran apertura y una distancia focal corta, con un diseño compacto que reduce el peso y el volumen del material necesario, en comparación con las lentes convencionales con las mismas propiedades ópticas. Debido a la delgada geometría de la lente de Fresnel, se pierde muy poca luz por absorción.

IMPORTANCIA DE LA PERFILOMETRÍA 3D SIN CONTACTO PARA LA INSPECCIÓN DE LENTES FRESNEL

Las lentes Fresnel se utilizan mucho en la industria del automóvil, los faros, la energía solar y los sistemas ópticos de aterrizaje de los portaaviones. Moldear o estampar las lentes en plásticos transparentes puede hacer que su producción sea rentable. La calidad de servicio de las lentes Fresnel depende sobre todo de la precisión y la calidad superficial de su anillo concéntrico. A diferencia de la técnica de palpación, NANOVEA Perfiladores ópticos realizar mediciones de superficies en 3D sin tocar la superficie, evitando el riesgo de hacer nuevos arañazos. La técnica de luz cromática es ideal para escanear con precisión formas complejas, como lentes de distintas geometrías.

ESQUEMA DE LA LENTE FRESNEL

Las lentes Fresnel de plástico transparente pueden fabricarse por moldeo o estampación. Un control de calidad preciso y eficaz es fundamental para detectar moldes o estampados de producción defectuosos. Midiendo la altura y el paso de los anillos concéntricos, pueden detectarse variaciones de producción comparando los valores medidos con los valores de especificación dados por el fabricante de la lente.

La medición precisa del perfil de la lente garantiza que los moldes o sellos se mecanizan correctamente para ajustarse a las especificaciones del fabricante. Además, el sello puede desgastarse progresivamente con el tiempo, haciendo que pierda su forma inicial. Una desviación constante de las especificaciones del fabricante de la lente es un indicio positivo de que el molde necesita ser sustituido.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, mostramos NANOVEA ST400, un perfilador 3D sin contacto con un sensor de alta velocidad, que proporciona un análisis completo del perfil 3D de un componente óptico de forma compleja.Para demostrar las notables capacidades de nuestra tecnología de luz cromática, el análisis del contorno se realiza en una lente Fresnel.

NANOVEA

ST400

La lente acrílica Fresnel de 2,3" x 2,3" utilizada para este estudio consta de 

una serie de anillos concéntricos y un complejo perfil de sección transversal dentada. 

Tiene una distancia focal de 1,5" y un diámetro de tamaño efectivo de 2,0", 

125 ranuras por pulgada, y un índice de refracción de 1,49.

La exploración NANOVEA ST400 de la lente Fresnel muestra un notable aumento de la altura de los anillos concéntricos, moviéndose hacia fuera desde el centro.

2D FALSE COLOR

Representación de la altura

VISTA 3D

PERFIL EXTRAÍDO

PICO Y VALLE

Análisis dimensional del perfil

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos demostrado que el perfilómetro óptico sin contacto NANOVEA ST400 mide con precisión la topografía de la superficie de las lentes Fresnel. 

La dimensión de la altura y el paso pueden determinarse con precisión a partir del complejo perfil dentado utilizando el software de análisis NANOVEA. Los usuarios pueden inspeccionar eficazmente la calidad de los moldes o sellos de producción comparando las dimensiones de altura y paso del anillo de las lentes fabricadas con la especificación ideal del anillo.

Los datos mostrados aquí representan sólo una parte de los cálculos disponibles en el software de análisis. 

Los Perfiladores Ópticos NANOVEA miden prácticamente cualquier superficie en campos como Semiconductores, Microelectrónica, Solar, Fibra Óptica, Automoción, Aeroespacial, Metalurgia, Mecanizado, Recubrimientos, Farmacéutico, Biomédico, Medioambiental y muchos otros.

 

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Control de calidad de piezas mecanizadas

Inspección de piezas mecanizadas

PIEZAS MECANIZADAS

inspección a partir de un modelo CAD mediante perfilometría 3D

Autor:

Doctor Duanjie Li

Revisado por

Jocelyn Esparza

Inspección de piezas mecanizadas con un perfilómetro

INTRODUCCIÓN

La demanda de mecanizado de precisión capaz de crear geometrías complejas ha ido en aumento en todo un espectro de industrias. Desde la industria aeroespacial, médica y automovilística hasta los engranajes tecnológicos, la maquinaria y los instrumentos musicales, la innovación y la evolución continuas llevan las expectativas y los niveles de precisión a nuevas cotas. En consecuencia, asistimos al aumento de la demanda de técnicas e instrumentos de inspección rigurosos para garantizar la máxima calidad de los productos.

Importancia de la perfilometría 3D sin contacto para la inspección de piezas

La comparación de las propiedades de las piezas mecanizadas con sus modelos CAD es esencial para verificar las tolerancias y el cumplimiento de las normas de producción. La inspección durante el tiempo de servicio también es crucial, ya que el desgaste de las piezas puede exigir su sustitución. Identificar a tiempo cualquier desviación de las especificaciones requeridas ayudará a evitar costosas reparaciones, paradas de producción y una reputación empañada.

A diferencia de la técnica de palpación, el NANOVEA Perfiladores ópticos realizan escaneados de superficies 3D con contacto cero, lo que permite realizar mediciones rápidas, precisas y no destructivas de formas complejas con la máxima precisión.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, mostramos NANOVEA HS2000, un perfilador 3D sin contacto con un sensor de alta velocidad, que realiza una inspección completa de la superficie en cuanto a dimensión, radio y rugosidad. 

Todo en menos de 40 segundos.

NANOVEA

HS2000

MODELO CAD

Una medición precisa de la dimensión y la rugosidad superficial de la pieza mecanizada es fundamental para asegurarse de que cumple las especificaciones, tolerancias y acabados superficiales deseados. A continuación se presentan el modelo 3D y el plano de ingeniería de la pieza que se va a inspeccionar. 

VISTA EN FALSO COLOR

La vista en falso color del modelo CAD y la superficie de la pieza mecanizada escaneada se comparan en la FIGURA 3. La variación de altura en la superficie de la muestra puede observarse por el cambio de color.

Se extraen tres perfiles 2D del escaneado 3D de la superficie, como se indica en la FIGURA 2, para verificar aún más la tolerancia dimensional de la pieza mecanizada.

COMPARACIÓN DE PERFILES Y RESULTADOS

Los perfiles 1 a 3 se muestran en las FIGURAS 3 a 5. La inspección de tolerancia cuantitativa se lleva a cabo comparando el perfil medido con el modelo CAD para mantener unos estándares de fabricación rigurosos. El Perfil 1 y el Perfil 2 miden el radio de diferentes zonas de la pieza mecanizada curva. La variación de altura del Perfil 2 es de 30 µm en una longitud de 156 mm, lo que cumple el requisito de tolerancia deseado de ±125 µm. 

Estableciendo un valor límite de tolerancia, el software de análisis puede determinar automáticamente el aprobado o el suspenso de la pieza mecanizada.

Inspección de piezas de máquinas con un perfilómetro

La rugosidad y la uniformidad de la superficie de la pieza mecanizada desempeñan un papel importante para garantizar su calidad y funcionalidad. La FIGURA 6 es una superficie extraída del escaneado padre de la pieza mecanizada que se utilizó para cuantificar el acabado superficial. La rugosidad superficial media (Sa) se calculó en 2,31 µm.

CONCLUSIÓN

En este estudio, hemos mostrado cómo el perfilador sin contacto NANOVEA HS2000, equipado con un sensor de alta velocidad, realiza una inspección superficial exhaustiva de las dimensiones y la rugosidad. 

Los escaneados de alta resolución permiten a los usuarios medir con detalle la morfología y las características superficiales de las piezas mecanizadas y compararlas cuantitativamente con sus modelos CAD. El instrumento también es capaz de detectar cualquier defecto, incluidos arañazos y grietas. 

El análisis avanzado de contornos sirve como herramienta inigualable no sólo para determinar si las piezas mecanizadas cumplen las especificaciones establecidas, sino también para evaluar los mecanismos de fallo de los componentes desgastados.

Los datos mostrados aquí representan sólo una parte de los cálculos posibles con el software de análisis avanzado que viene equipado con cada Perfilador Óptico NANOVEA.

 

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