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AR Categoría: Perfilometría | Textura y grano
Medición del contorno de la banda de rodadura
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MEDICIÓN DEL CONTORNO DE LA BANDA DE RODADURA DE CAUCHO
UTILIZANDO EL PERFILADOR ÓPTICO 3D
Preparado por
ANDREA HERRMANN
INTRODUCCIÓN
Como todos los materiales, el coeficiente de fricción del caucho está relacionado en parte a su rugosidad superficial. En las aplicaciones de neumáticos para vehículos, la tracción con la carretera es muy importante. La rugosidad de la superficie y la banda de rodadura del neumático desempeñan un papel importante en este sentido. En este estudio se analizan la rugosidad y las dimensiones de la superficie del caucho 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, la de NANOVEA Perfiladores ópticos 3D sin contacto Utilice el cromatismo axial para medir casi cualquier superficie.
El sistema Profiler permite una amplia variedad de tamaños de muestra y no requiere ninguna preparación de la misma. Las características de rango nano a macro pueden detectarse durante una sola exploración con cero influencia 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 y 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 goma.
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 el área desarrollada de la superficie.
NANOVEA
ST400
ANÁLISIS: TRASERO DE NEUMÁTICOS
La vista en 3D y la vista en falso color de las bandas de rodadura muestran el valor del mapeo de los diseños de superficie en 3D. Proporciona a los usuarios una herramienta sencilla para observar directamente el tamaño y la forma de las bandas de rodadura desde diferentes ángulos. El Análisis Avanzado de Contornos y el Análisis de Altura de Peldaños son dos herramientas extremadamente potentes para medir las dimensiones precisas de las formas y el diseño de las muestras
ANÁLISIS AVANZADO DE CONTORNOS
ANÁLISIS DE LA ALTURA DEL ESCALÓN
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. Se puede observar 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 mostrado 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. Se han realizado varias dimensiones y radios de las bandas de rodadura de caucho también se mide.
La información presentada en este estudio puede utilizarse para comparar el rendimiento de los neumáticos de caucho con diferentes diseños de banda de rodadura, formulaciones o distintos grados de desgaste. Los datos mostrados aquí representan sólo una parte de la cálculos disponibles en el software de análisis Ultra 3D.
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Topografía de la lente de Fresnel
Lente de Fresnel
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 simple 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 a la que se puede rectificar y pulir el vidrio.
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 corta distancia focal, con un diseño compacto que reduce el peso y el volumen de material necesario, en comparación con las lentes convencionales con las mismas propiedades ópticas. Una cantidad muy pequeña de luz se pierde por absorción debido a la fina geometría de la lente de Fresnel.
IMPORTANCIA DE LA PERFILOMETRÍA 3D SIN CONTACTO PARA LA INSPECCIÓN DE LENTES FRESNEL
Las lentes de Fresnel se utilizan ampliamente en la industria automotriz, faros, energía solar y sistemas ópticos de aterrizaje para portaaviones. Moldear o estampar las lentes a partir de plásticos transparentes puede hacer que su producción sea rentable. La calidad de servicio de las lentes Fresnel depende principalmente de la precisión y la calidad de la superficie de su anillo concéntrico. A diferencia de la técnica de sonda táctil, NANOVEA Perfiladores ópticos Realice mediciones de superficies en 3D sin tocar la superficie, evitando el riesgo de realizar nuevos rayones. La técnica de luz cromática es ideal para escanear con precisión formas complejas, como lentes de diferentes geometrías.
ESQUEMA DE LA LENTE FRESNEL
Las lentes de Fresnel de plástico transparente pueden fabricarse por moldeo o estampación. Un control de calidad preciso y eficaz es fundamental para revelar los moldes o estampados de producción defectuosos. Mediante la medición de la altura y el paso de los anillos concéntricos, se pueden detectar 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 estén bien mecanizados para ajustarse a las especificaciones del fabricante. Además, el sello podría desgastarse progresivamente con el tiempo, haciendo que pierda su forma inicial. Una desviación constante de las especificaciones del fabricante de lentes es un indicio positivo de que el molde debe ser sustituido.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En esta aplicación, mostramos el 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 de 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.
El escaneo 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
PEAK & VALLEY
Análisis dimensional del perfil
CONCLUSIÓN
En esta aplicación, hemos demostrado que el perfilador 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 del anillo ideal.
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 los semiconductores, la microelectrónica, la energía solar, la fibra óptica, la automoción, la industria aeroespacial, la metalurgia, el mecanizado, los revestimientos, la industria farmacéutica, la biomedicina, el medio ambiente y muchos otros.
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Inspección de la rugosidad superficial de los comprimidos farmacéuticos
Comprimidos farmacéuticos
Inspección de la rugosidad con perfilómetros 3d
El autor:
Jocelyn Esparza
Introducción
Los comprimidos farmacéuticos son las dosis medicinales más utilizadas hoy en día. Cada comprimido está formado por una combinación de sustancias activas (las sustancias químicas que producen el efecto farmacológico) y sustancias inactivas (desintegrante, aglutinante, lubricante, diluyente - generalmente en forma de polvo). Las sustancias activas e inactivas se comprimen o moldean para formar un sólido. A continuación, según las especificaciones del fabricante, los comprimidos se recubren o no.
Para ser eficaces, los recubrimientos de los comprimidos deben seguir los finos contornos de los logotipos o caracteres en relieve de los comprimidos, deben ser lo suficientemente estables y resistentes como para sobrevivir a la manipulación del comprimido, y no deben hacer que los comprimidos se peguen entre sí durante el proceso de recubrimiento. Los comprimidos actuales suelen tener un recubrimiento a base de polisacáridos y polímeros que incluyen sustancias como pigmentos y plastificantes. Los dos tipos más comunes de recubrimientos de comprimidos son los recubrimientos de película y los recubrimientos de azúcar. En comparación con los recubrimientos de azúcar, los recubrimientos de película son menos voluminosos, más duraderos y su preparación y aplicación requieren menos tiempo. Sin embargo, los recubrimientos de película tienen más dificultades para ocultar el aspecto de las tabletas.
Los recubrimientos de los comprimidos son esenciales para proteger de la humedad, enmascarar el sabor de los ingredientes y facilitar la deglución de los comprimidos. Y lo que es más importante, el recubrimiento del comprimido controla la ubicación y la velocidad de liberación del fármaco.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En esta aplicación, utilizamos el Perfilador óptico NANOVEA y un software avanzado de Mountains para medir y cuantificar la topografía de varias píldoras prensadas de marca (1 recubierta y 2 sin recubrir) para comparar su rugosidad superficial.
Se supone que el Advil (recubierto) tendrá la menor rugosidad superficial debido al recubrimiento protector que tiene.
NANOVEA
HS2000
Condiciones de la prueba
Tres lotes de comprimidos farmacéuticos de marca fueron escaneados con el Nanovea HS2000
utilizando el sensor de línea de alta velocidad para medir varios parámetros de rugosidad de la superficie según la norma ISO 25178.
Área de escaneo
2 x 2 mm
Resolución del escáner lateral
5 x 5 μm
Tiempo de escaneo
4 segundos
Muestras
Resultados y debate
Después de escanear los comprimidos, se realizó un estudio de la rugosidad de la superficie con el software de análisis avanzado Mountains para calcular la media de la superficie, la media cuadrática y la altura máxima de cada comprimido.
Los valores calculados apoyan la suposición de que Advil tiene una menor rugosidad superficial debido a la capa protectora que recubre sus ingredientes. Tylenol muestra tener la mayor rugosidad superficial de los tres comprimidos medidos.
Se elaboró un mapa de altura 2D y 3D de la topografía de la superficie de cada tableta que muestra las distribuciones de altura medidas. Se seleccionó una de las cinco tabletas para representar los mapas de altura de cada marca. Estos mapas de altura son una gran herramienta para la detección visual de rasgos superficiales periféricos, como hoyos o picos.
Conclusión:
En este estudio, analizamos y comparamos la rugosidad de la superficie de tres píldoras farmacéuticas prensadas de marca: Advil, Tylenol y Excedrin. Advil demostró tener la menor rugosidad superficial media. Esto puede atribuirse a la presencia de la capa naranja que recubre el medicamento. Por el contrario, tanto Excedrin como Tylenol carecen de revestimiento, pero su rugosidad superficial sigue siendo diferente. Tylenol demostró tener la mayor rugosidad superficial media de todos los comprimidos estudiados.
Utilizando el NANOVEA HS2000 con sensor de línea de alta velocidad, pudimos medir 5 pastillas en menos de 1 minuto. Esto puede resultar útil para las pruebas de control de calidad de cientos de pastillas en una producción actual.
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Inspección de rugosidad en línea
Detección instantánea de errores con los perfiladores en línea
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IMPORTANCIA DEL PERFILADOR SIN CONTACTO PARA LA INSPECCIÓN DE LA RUGOSIDAD EN LÍNEA
Los defectos superficiales se derivan del procesamiento de materiales y la fabricación de productos. La inspección de calidad de la superficie en línea garantiza el control de calidad más estricto de los productos finales. La Nanovea Perfilómetros 3D sin contacto Utilice tecnología confocal cromática con una capacidad única para determinar la rugosidad de una muestra sin contacto. Se pueden instalar múltiples sensores perfiladores para monitorear la rugosidad y textura de diferentes áreas del producto al mismo tiempo. El umbral de rugosidad calculado en tiempo real por el software de análisis sirve como una herramienta de aprobación/falla rápida y confiable.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En este estudio, el sistema de inspección de rugosidad en línea Nanovea, equipado con un sensor puntual, se utiliza para inspeccionar la rugosidad de la superficie de las muestras de acrílico y papel de lija. Mostramos la capacidad del perfilómetro sin contacto Nanovea para proporcionar una inspección de rugosidad en línea rápida y fiable en una línea de producción en tiempo real.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El sistema de perfilómetro de cinta puede funcionar en dos modos, a saber, el modo de disparo y el modo continuo. Como se ilustra en la figura 2, la rugosidad de la superficie de las muestras se mide cuando pasan por debajo de los cabezales del perfilómetro óptico en el modo de disparo. En comparación, el Modo Continuo proporciona una medición ininterrumpida de la rugosidad de la superficie en la muestra continua, como la chapa metálica y el tejido. Pueden instalarse varios sensores del perfilador óptico para supervisar y registrar la rugosidad de diferentes áreas de la muestra.
Durante la medición de la inspección de la rugosidad en tiempo real, se muestran las alertas de aprobado y suspenso en las ventanas del software, como se muestra en la Figura 4 y la Figura 5. Cuando el valor de la rugosidad está dentro de los umbrales establecidos, la rugosidad medida se resalta en color verde. Sin embargo, el resaltado se vuelve rojo cuando la rugosidad de la superficie medida está fuera del rango de los valores de umbral establecidos. Esto proporciona una herramienta para que el usuario determine la calidad del acabado superficial de un producto.
En las siguientes secciones, se utilizan dos tipos de muestras, por ejemplo, acrílico y papel de lija, para demostrar los modos de disparo y continuo del sistema de inspección.
Modo de disparo: Inspección de la superficie de la muestra acrílica
Una serie de muestras de acrílico se alinean en la cinta transportadora y se mueven bajo el cabezal del perfilador óptico, como se muestra en la figura 1. La vista en falso color de la Figura 6 muestra el cambio de la altura de la superficie. Algunas de las muestras de acrílico con acabado de espejo se han lijado para crear una textura superficial áspera, como se muestra en la Figura 6b.
A medida que las muestras de acrílico se mueven a una velocidad constante bajo el cabezal del perfilador óptico, se mide el perfil de la superficie, como se muestra en la Figura 7 y la Figura 8. El valor de la rugosidad del perfil medido se calcula al mismo tiempo y se compara con los valores del umbral. La alerta roja de fallo se lanza cuando el valor de rugosidad supera el umbral establecido, lo que permite a los usuarios detectar y localizar inmediatamente el producto defectuoso en la línea de producción.
Modo continuo: Inspección de la superficie de la muestra de papel de lija
Mapa de altura de la superficie, mapa de distribución de la rugosidad y mapa de umbral de rugosidad de aprobado/no aprobado de la superficie de la muestra de papel de lija, como se muestra en la figura 9. La muestra de papel de lija tiene un par de picos más altos en la parte utilizada como se muestra en el mapa de altura de la superficie. Los diferentes colores en la paleta de la Figura 9C representan el valor de rugosidad de la superficie local. El mapa de rugosidad muestra una rugosidad homogénea en la zona intacta de la muestra de papel de lija, mientras que la zona usada está resaltada en color azul oscuro, indicando el valor de rugosidad reducido en esta región. Se puede establecer un umbral de rugosidad Pasa/Falla para localizar dichas regiones, como se muestra en la Figura 9D.
A medida que el papel de lija pasa continuamente por debajo del sensor del perfilador en línea, se calcula y registra el valor de rugosidad local en tiempo real, como se muestra en la figura 10. Las alertas de aprobado/desaprobado se muestran en la pantalla del software en función de los valores de umbral de rugosidad establecidos, lo que constituye una herramienta rápida y fiable para el control de calidad. La calidad de la superficie del producto en la línea de producción se inspecciona in situ para descubrir a tiempo las zonas defectuosas.
CONCLUSIÓN
En esta aplicación, hemos demostrado que el perfilómetro transportador Nanovea, equipado con un sensor óptico de perfil sin contacto, funciona como una herramienta fiable de control de calidad en línea de forma eficaz y eficiente.
El sistema de inspección puede instalarse en la línea de producción para controlar la calidad superficial de los productos in situ. El umbral de rugosidad funciona como un criterio fiable para determinar la calidad de la superficie de los productos, lo que permite a los usuarios detectar los productos defectuosos a tiempo. Se ofrecen dos modos de inspección, a saber, el modo de disparo y el modo continuo, para satisfacer los requisitos de inspección de diferentes tipos de productos.
Los datos mostrados aquí representan sólo una parte de los cálculos disponibles en el software de análisis. Los perfilómetros Nanovea miden prácticamente cualquier superficie en campos como el de los semiconductores, la microelectrónica, la energía solar, la fibra, la óptica, la automoción, la industria aeroespacial, la metalurgia, el mecanizado, los revestimientos, la industria farmacéutica, la biomedicina, el medio ambiente y muchos otros.
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Prueba de desgaste del bloque sobre el anillo
IMPORTANCIA DE LA EVALUACIÓN DEL DESGASTE DEL BLOQUE SOBRE EL ANILLO
El desgaste por deslizamiento es la pérdida progresiva de material que resulta del deslizamiento de dos materiales entre sí en la zona de contacto bajo carga. Se produce inevitablemente en una gran variedad de industrias en las que funcionan máquinas y motores, como la automoción, la industria aeroespacial, el petróleo y el gas y muchas otras. Este movimiento de deslizamiento provoca un grave desgaste mecánico y la transferencia de material en la superficie, lo que puede provocar una reducción de la eficacia de la producción, del rendimiento de la máquina o incluso dañarla.
El desgaste por deslizamiento a menudo implica mecanismos de desgaste complejos que tienen lugar en la superficie de contacto, como desgaste por adhesión, abrasión de dos cuerpos, abrasión de tres cuerpos y desgaste por fatiga. El comportamiento de desgaste de los materiales está significativamente influenciado por el entorno de trabajo, como la carga normal, la velocidad, la corrosión y la lubricación. Un versátil tribómetro que puedan simular las diferentes condiciones de trabajo realistas serán ideales para la evaluación del desgaste.
La prueba Block-on-Ring (ASTM G77) es una técnica ampliamente utilizada que evalúa el comportamiento de desgaste por deslizamiento de materiales en diferentes condiciones simuladas y permite una clasificación confiable de pares de materiales para aplicaciones tribológicas específicas.
La prueba Block-on-Ring (ASTM G77) es una técnica ampliamente utilizada que evalúa el comportamiento de desgaste por deslizamiento de materiales en diferentes condiciones simuladas y permite una clasificación confiable de pares de materiales para aplicaciones tribológicas específicas.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En esta aplicación, el Probador Mecánico Nanovea mide el YS y el UTS de muestras de aleación metálica de acero inoxidable SS304 y aluminio Al6061. Las muestras se eligieron por sus valores de YS y UTS comúnmente reconocidos, lo que demuestra la fiabilidad de los métodos de indentación de Nanovea.
El tribómetro de Nanovea evaluó el comportamiento de desgaste por deslizamiento de un bloque H-30 sobre un anillo S-10 utilizando el módulo Block-on-Ring. El bloque H-30 está hecho de acero para herramientas 01 de dureza 30HRC, mientras que el anillo S-10 es de acero tipo 4620 con una dureza superficial de 58 a 63 HRC y un diámetro de anillo de ~34,98 mm. Se realizaron pruebas de bloque sobre anillo en ambientes secos y lubricados para investigar el efecto sobre el comportamiento del desgaste. Las pruebas de lubricación se realizaron en aceite mineral pesado USP. La pista de desgaste se examinó utilizando Nanovea. Perfilómetro 3D sin contacto. Los parámetros de prueba se resumen en la Tabla 1. La tasa de desgaste (K) se evaluó utilizando la fórmula K=V/(F×s), donde V es el volumen desgastado, F es la carga normal, s es la distancia de deslizamiento.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La Figura 2 compara el coeficiente de fricción (COF) de las pruebas Block-on-Ring en ambientes secos y lubricados. El bloque tiene significativamente más fricción en un ambiente seco que en un ambiente lubricado. COF
fluctúa durante el período de rodaje en las primeras 50 revoluciones y alcanza un COF constante de ~0,8 durante el resto de la prueba de desgaste de 200 revoluciones. En comparación, la prueba Block-on-Ring realizada con lubricación con aceite mineral pesado USP muestra un COF bajo constante de 0,09 durante la prueba de desgaste de 500.000 revoluciones. El lubricante reduce significativamente el COF entre las superficies aproximadamente 90 veces.
Las figuras 3 y 4 muestran las imágenes ópticas y los perfiles 2D de la sección transversal de las cicatrices de desgaste en los bloques después de las pruebas de desgaste en seco y con lubricación. Los volúmenes de las huellas de desgaste y las tasas de desgaste se enumeran en la Tabla 2. El bloque de acero después de la prueba de desgaste en seco a una velocidad de rotación menor de 72 rpm durante 200 revoluciones presenta un gran volumen de cicatriz de desgaste de 9,45 mm˙. En comparación, la prueba de desgaste realizada a una velocidad más alta de 197 rpm durante 500.000 revoluciones en el lubricante de aceite mineral crea un volumen de huella de desgaste sustancialmente menor de 0,03 mm˙.
Las imágenes de la ÿgura 3 muestran que se produce un desgaste severo durante las pruebas en seco en comparación con el desgaste leve de la prueba de desgaste lubricado. El alto calor y las intensas vibraciones generadas durante la prueba de desgaste en seco promueven la oxidación de los restos metálicos, lo que da lugar a una grave abrasión de tres cuerpos. En la prueba lubricada, el aceite mineral reduce la fricción y enfría la cara de contacto, además de transportar los residuos abrasivos creados durante el desgaste. Esto conduce a una reducción significativa de la tasa de desgaste en un factor de ~8×10ˆ. Una diferencia tan sustancial en la resistencia al desgaste en entornos diferentes muestra la importancia de una simulación adecuada del desgaste por deslizamiento en condiciones de servicio realistas.
El comportamiento del desgaste puede cambiar drásticamente cuando se introducen pequeños cambios en las condiciones de prueba. La versatilidad del tribómetro de Nanovea permite medir el desgaste en condiciones de alta temperatura, lubricación y tribocorrosión. El control preciso de la velocidad y la posición mediante el motor avanzado permite realizar pruebas de desgaste a velocidades que van de 0,001 a 5000 rpm, lo que lo convierte en una herramienta ideal para que los laboratorios de investigación/prueba investiguen el desgaste en di˛rentes condiciones tribológicas.
El estado de la superficie de las muestras se examinó con el proÿlómetro óptico sin contacto de Nanovea. La figura 5 muestra la morfología superficial de los anillos después de los ensayos de desgaste. Se ha eliminado la forma del cilindro para presentar mejor la morfología superficial y la rugosidad creada por el proceso de desgaste por deslizamiento. El proceso de abrasión de tres cuerpos durante el ensayo de desgaste en seco de 200 revoluciones produjo una rugosidad superficial significativa. El bloque y el anillo después de la prueba de desgaste en seco presentan una rugosidad Ra de 14,1 y 18,1 µm, respectivamente, en comparación con 5,7 y 9,1 µm para la prueba de desgaste lubricado a largo plazo de 500.000 revoluciones a una velocidad superior. Esta prueba demuestra la importancia de una lubricación adecuada del contacto entre el anillo del pistón y el cilindro. Un desgaste severo daña rápidamente la superficie de contacto sin lubricación y conduce a un deterioro irreversible de la calidad de servicio e incluso a la rotura del motor.
CONCLUSIÓN
En este estudio mostramos cómo se utiliza el tribómetro de Nanovea para evaluar el comportamiento de desgaste por deslizamiento de un par de metal de acero utilizando el módulo Block-on-Ring siguiendo la norma ASTM G77. El lubricante juega un papel crítico en las propiedades de desgaste del par de materiales. El aceite mineral reduce la tasa de desgaste del bloque H-30 en un factor de ~8×10ˆ y el COF en ~90 veces. La versatilidad del tribómetro de Nanovea lo convierte en una herramienta ideal para medir el comportamiento del desgaste en diversas condiciones de lubricación, alta temperatura y tribocorrosión.
El tribómetro de Nanovea ofrece pruebas de desgaste y fricción precisas y repetibles utilizando modos rotativos y lineales que cumplen con ISO y ASTM, con módulos opcionales de tribocorrosión, lubricación y desgaste a alta temperatura disponibles en un sistema preintegrado. La incomparable gama de Nanovea es una solución ideal para determinar la gama completa de propiedades tribológicas de recubrimientos, películas y sustratos finos o gruesos, blandos o duros.
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Análisis de materiales compuestos mediante perfilometría 3D
Importancia de la perfilometría sin contacto para los materiales compuestos
Es fundamental minimizar los defectos para que los materiales compuestos sean lo más resistentes posible en las aplicaciones de refuerzo. Al tratarse de un material anisotrópico, es fundamental que la dirección de la trama sea coherente para mantener un alto rendimiento predecible. Los materiales compuestos tienen una de las relaciones más altas entre resistencia y peso, por lo que son más fuertes que el acero en algunos casos. Es importante limitar la superficie expuesta en los materiales compuestos para minimizar la vulnerabilidad química y los efectos de la expansión térmica. La inspección de la superficie por perfilometría es fundamental para el control de calidad de la producción de los materiales compuestos, a fin de garantizar un rendimiento sólido durante un largo periodo de tiempo.
Nanovea Perfilómetro 3D sin contacto A diferencia de otras técnicas de medición de superficies, como las sondas táctiles o la interferometría. Nuestros perfilómetros utilizan cromatismo axial para medir casi cualquier superficie y la puesta en escena abierta permite muestras de cualquier tamaño sin necesidad de preparación. Las mediciones nano a macro se obtienen durante la medición del perfil de la superficie sin influencia alguna de la reflectividad o absorción de la muestra. Nuestros perfilómetros miden fácilmente cualquier material: transparente, opaco, especular, difuso, pulido y rugoso con la capacidad avanzada de medir ángulos superficiales elevados sin manipulación de software. La técnica del perfilómetro sin contacto proporciona la capacidad ideal y fácil de usar para maximizar los estudios de superficies de materiales compuestos; junto con los beneficios de la capacidad combinada 2D y 3D.
Objetivo de medición
El perfilómetro Nanovea HS2000L utilizado en esta aplicación midió la superficie de dos tejidos de compuestos de fibra de carbono. La rugosidad de la superficie, la longitud de la trama, la isotropía, el análisis fractal y otros parámetros de la superficie se utilizan para caracterizar los compuestos. El área medida se seleccionó al azar y se asumió que era lo suficientemente grande como para poder comparar los valores de las propiedades utilizando el potente software de análisis de superficies de Nanovea.
Resultados y discusión
Análisis de superficies
Los parámetros de altura determinan el grado de rugosidad de las piezas de composite con una baja relación fibra-matriz. Nuestros resultados comparan diferentes tipos de tejido y tela para determinar el acabado superficial después del procesamiento. El acabado de la superficie se vuelve crítico en las aplicaciones en las que puede intervenir la aerodinámica.
Isotropía
La isotropía muestra la direccionalidad del tejido para determinar los valores esperados de las propiedades. Nuestro estudio muestra cómo el compuesto bidireccional es ~60% isotrópico como se esperaba. Mientras tanto, el composite unidireccional es ~13% isotrópico debido a la fuerte dirección de la trayectoria de la fibra.
Análisis de la trama
El tamaño de la trama determina la consistencia del empaquetado y la anchura de las fibras utilizadas en el composite. Nuestro estudio muestra la facilidad con la que podemos medir el tamaño de la trama con una precisión de micras para garantizar la calidad de las piezas.
Análisis de la Textura
El análisis de la textura de la longitud de onda dominante sugiere que el tamaño del filamento de ambos compuestos es de 4,27 micras de grosor. El análisis de la dimensión fractal de la superficie de la fibra determina la suavidad para encontrar la facilidad con la que las fibras se asientan en una matriz. La dimensión fractal de la fibra unidireccional es mayor que la de la fibra bidireccional, lo que puede afectar al procesamiento de los materiales compuestos.
Conclusión:
En esta aplicación, hemos demostrado que el perfilómetro sin contacto Nanovea HS2000L caracteriza con precisión la superficie fibrosa de los materiales compuestos. Distinguimos las diferencias entre los tipos de tejido de la fibra de carbono con parámetros de altura, isotropía, análisis de textura y mediciones de distancia junto con mucho más.
Las mediciones de la superficie de nuestro perfilómetro mitigan con precisión y rapidez los daños en los materiales compuestos, lo que disminuye los defectos en las piezas, maximizando la capacidad de los materiales compuestos. La velocidad del perfilómetro 3D de Nanovea oscila entre <1mm/s y 500mm/s para su adecuación en aplicaciones de investigación a las necesidades de inspección de alta velocidad. El perfilómetro Nanovea es la solución
a cualquier necesidad de medición compuesta.
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Evaluación del desgaste y el rayado del alambre de cobre con tratamiento superficial
Importancia de la evaluación del desgaste y los arañazos en el alambre de cobre
El cobre tiene una larga historia de uso en el cableado eléctrico desde la invención del electroimán y el telégrafo. Los cables de cobre se aplican en una amplia gama de equipos electrónicos como paneles, contadores, ordenadores, máquinas comerciales y electrodomésticos gracias a su resistencia a la corrosión, su soldabilidad y su rendimiento a temperaturas elevadas de hasta 150°C. Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se utiliza para la fabricación de alambres y cables eléctricos.
La calidad de la superficie del alambre de cobre es fundamental para el rendimiento y la vida útil de la aplicación. Los microdefectos en los alambres pueden provocar un desgaste excesivo, el inicio y la propagación de grietas, una disminución de la conductividad y una soldabilidad inadecuada. Un tratamiento adecuado de la superficie de los alambres de cobre elimina los defectos superficiales generados durante el trefilado, mejorando la resistencia a la corrosión, los arañazos y el desgaste. Muchas aplicaciones aeroespaciales con alambres de cobre requieren un comportamiento controlado para evitar fallos inesperados del equipo. Se necesitan mediciones cuantificables y fiables para evaluar adecuadamente la resistencia al desgaste y al rayado de la superficie del alambre de cobre.
Objetivo de medición
En esta aplicación simulamos un proceso de desgaste controlado de diferentes tratamientos superficiales de alambre de cobre. Prueba del rasguño Mide la carga requerida para causar falla en la capa superficial tratada. Este estudio muestra la Nanovea Tribómetro y Probador Mecánico como herramientas ideales para la evaluación y control de calidad de cables eléctricos.
Procedimiento de prueba y procedimientos
El tribómetro Nanovea evaluó el coeficiente de fricción (COF) y la resistencia al desgaste de dos tratamientos superficiales diferentes en alambres de cobre (alambre A y alambre B) utilizando un módulo de desgaste alternativo lineal. El contramaterial utilizado en esta aplicación es una bola de Al₂O₃ (6 mm de diámetro). La pista de desgaste se examinó utilizando Nanovea. Perfilómetro 3D sin contacto. Los parámetros de prueba se resumen en la Tabla 1.
En este estudio se utilizó como ejemplo una bola lisa de Al₂O₃ como contramaterial. Cualquier material sólido con diferente forma y acabado superficial puede aplicarse utilizando un accesorio personalizado para simular la situación de aplicación real.
El probador mecánico de Nanovea, equipado con un palpador de diamante Rockwell C (100 μm de radio), realizó ensayos de rayado con carga progresiva en los hilos recubiertos utilizando el modo de micro rayado. Los parámetros del ensayo de rayado y la geometría de la punta se muestran en la Tabla 2.
Resultados y discusión
Desgaste del cable de cobre:
La figura 2 muestra la evolución del COF de los hilos de cobre durante las pruebas de desgaste. El alambre A muestra un COF estable de ~0,4 durante toda la prueba de desgaste, mientras que el alambre B presenta un COF de ~0,35 en las primeras 100 revoluciones y aumenta progresivamente hasta ~0,4.
La figura 3 compara las huellas de desgaste de los hilos de cobre tras las pruebas. El perfilómetro 3D sin contacto de Nanovea ofreció un análisis superior de la morfología detallada de las huellas de desgaste. Permite determinar de forma directa y precisa el volumen de las huellas de desgaste, proporcionando una comprensión fundamental del mecanismo de desgaste. La superficie del alambre B presenta daños significativos en las huellas de desgaste tras una prueba de desgaste de 600 revoluciones. La vista 3D del perfilómetro muestra la capa tratada de la superficie del alambre B eliminada por completo, lo que aceleró sustancialmente el proceso de desgaste. Esto ha dejado una huella de desgaste aplanada en el alambre B donde el sustrato de cobre está expuesto. Esto puede acortar considerablemente la vida útil de los equipos eléctricos en los que se utiliza el cable B. En comparación, el alambre A presenta un desgaste relativamente leve que se manifiesta en una huella de desgaste poco profunda en la superficie. La capa tratada en la superficie del cable A no se eliminó como la del cable B en las mismas condiciones.
Resistencia al rayado de la superficie del cable de cobre:
La figura 4 muestra las huellas de arañazos en los cables después de las pruebas. La capa protectora del cable A muestra una muy buena resistencia al rayado. En comparación, la capa protectora del alambre B falló con una carga de ~1,0 N. Una diferencia tan significativa en la resistencia al rayado de estos alambres contribuye a su rendimiento al desgaste, donde el alambre A posee una resistencia al desgaste sustancialmente mayor. La evolución de la fuerza normal, el COF y la profundidad durante las pruebas de rayado que se muestran en la Fig. 5 proporciona más información sobre el fallo del revestimiento durante las pruebas.
Conclusión:
En este estudio controlado mostramos el tribómetro de Nanovea, que realiza una evaluación cuantitativa de la resistencia al desgaste de los alambres de cobre tratados superficialmente, y el comprobador mecánico de Nanovea, que proporciona una evaluación fiable de la resistencia al rayado de los alambres de cobre. El tratamiento superficial del alambre desempeña un papel fundamental en las propiedades tribo-mecánicas durante su vida útil. El tratamiento adecuado de la superficie del cable A mejoró significativamente la resistencia al desgaste y a los arañazos, lo que es fundamental para el rendimiento y la vida útil de los cables eléctricos en entornos difíciles.
El tribómetro de Nanovea ofrece pruebas precisas y repetibles de desgaste y fricción mediante modos rotativos y lineales conformes con las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste a alta temperatura, lubricación y tribo-corrosión disponibles en un sistema preintegrado. La incomparable gama de Nanovea es una solución ideal para determinar toda la gama de propiedades tribológicas de revestimientos, películas y sustratos finos o gruesos, blandos o duros.
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Análisis de la textura de la piel de naranja mediante perfilometría 3D
Análisis de la textura de la piel de naranja mediante perfilometría 3D
Introducción
El tamaño y la frecuencia de las estructuras superficiales de los sustratos afectan a la calidad de los revestimientos brillantes. La textura de la piel de naranja, llamada así por su aspecto, puede desarrollarse por la influencia del sustrato y la técnica de aplicación de la pintura. Los problemas de textura se suelen cuantificar por la ondulación, la longitud de onda y el efecto visual que tienen en los revestimientos brillantes. Las texturas más pequeñas provocan una reducción del brillo, mientras que las más grandes dan lugar a ondulaciones visibles en la superficie recubierta. Entender el desarrollo de estas texturas y su relación con los sustratos y las técnicas es fundamental para el control de calidad.
Importancia de la perfilometría para la medición de la textura
A diferencia de los instrumentos tradicionales 2D utilizados para medir la textura del brillo, la medición 3D sin contacto proporciona rápidamente una imagen 3D utilizada para comprender las características de la superficie con la capacidad añadida de investigar rápidamente las áreas de interés. Sin la velocidad y la revisión en 3D, un entorno de control de calidad dependería únicamente de información en 2D que ofrece poca previsibilidad de toda la superficie. Comprender las texturas en 3D permite seleccionar mejor las medidas de procesamiento y control. Garantizar el control de calidad de tales parámetros depende en gran medida de una inspección cuantificable, reproducible y fiable. Nanovea 3D sin contacto Perfilómetros utilizan la tecnología confocal cromática para tener la capacidad única de medir los ángulos pronunciados que se encuentran durante la medición rápida. Los perfilómetros Nanovea tienen éxito allí donde otras técnicas no proporcionan datos fiables debido al contacto de la sonda, la variación de la superficie, el ángulo o la reflectividad.
Objetivo de medición
En esta aplicación, el Nanovea HS2000L mide la textura de la piel de naranja de una pintura brillante. Hay un sinfín de parámetros de la superficie que se calculan automáticamente a partir del escaneo de la superficie en 3D. Aquí analizamos una superficie escaneada en 3D cuantificando las características de la textura de la piel de naranja de la pintura.
Resultados y discusión
El Nanovea HS2000L cuantificó los parámetros de isotropía y altura de la pintura de la piel de naranja. La textura de la piel de naranja cuantificó la dirección del patrón aleatorio con una isotropía de 94,4%. Los parámetros de altura cuantifican la textura con una diferencia de altura de 24,84µm.
La curva de proporción de rodamiento de la Figura 4 es una representación gráfica de la distribución de la profundidad. Se trata de una función interactiva dentro del software que permite al usuario ver las distribuciones y los porcentajes a distintas profundidades. Un perfil extraído en la Figura 5 proporciona valores de rugosidad útiles para la textura de la piel de naranja. La extracción de picos por encima de un umbral de 144 micras muestra la textura de la piel de naranja. Estos parámetros se pueden ajustar fácilmente a otras zonas o parámetros de interés.
Conclusión:
En esta aplicación, el perfilómetro 3D sin contacto Nanovea HS2000L caracteriza con precisión tanto la topografía como los detalles nanométricos de la textura de la piel de naranja de una pintura brillante. Las áreas de interés de las mediciones de la superficie en 3D se identifican y analizan rápidamente con muchas mediciones útiles (dimensión, textura de acabado de la rugosidad, topografía de la forma, planitud de la deformación, área de volumen, altura de paso, etc.). Las secciones transversales 2D elegidas rápidamente proporcionan un conjunto completo de recursos de medición de la superficie en la textura del brillo. Las áreas especiales de interés pueden analizarse más a fondo con un módulo integrado de AFM. La velocidad del perfilómetro Nanovea 3D va desde <1 mm/s hasta 500 mm/s para su adecuación en aplicaciones de investigación a las necesidades de inspección de alta velocidad. Los perfilómetros Nanovea 3D tienen una amplia gama de configuraciones para adaptarse a su aplicación.
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Análisis de la superficie en 3D de un centavo con perfilometría sin contacto
Importancia de la perfilometría sin contacto para las monedas
La moneda es muy valorada en la sociedad moderna porque se intercambia por bienes y servicios. Las monedas y los billetes circulan por las manos de muchas personas. La transferencia constante de moneda física crea deformaciones en la superficie. El 3D de Nanovea Perfilómetro escanea la topografía de monedas acuñadas en diferentes años para investigar las diferencias superficiales.
Las características de las monedas son fácilmente reconocibles para el público en general ya que son objetos comunes. Un centavo es ideal para presentar la fortaleza del software avanzado de análisis de superficies de Nanovea: Mountains 3D. Los datos de superficie recopilados con nuestro perfilómetro 3D permiten análisis de alto nivel en geometría compleja con resta de superficie y extracción de contornos 2D. La sustracción de superficies con una máscara, sello o molde controlado compara la calidad de los procesos de fabricación, mientras que la extracción de contornos identifica tolerancias con análisis dimensional. El software 3D Profilometer y Mountains 3D de Nanovea investiga la topografía submicrónica de objetos aparentemente simples, como monedas de un centavo.
Objetivo de medición
Se escaneó toda la superficie superior de cinco céntimos utilizando el sensor de líneas de alta velocidad de Nanovea. El radio interior y exterior de cada penique se midió con el software de análisis avanzado de Mountains. Una extracción de la superficie de cada penique en un área de interés con sustracción directa de la superficie cuantificó la deformación de la superficie.
Resultados y discusión
Superficie 3D
El perfilómetro Nanovea HS2000 tardó sólo 24 segundos en escanear 4 millones de puntos en un área de 20 mm x 20 mm con un tamaño de paso de 10um x 10um para adquirir la superficie de un centavo. A continuación se muestra un mapa de alturas y una visualización en 3D del escaneado. La vista en 3D muestra la capacidad del sensor de alta velocidad para captar pequeños detalles imperceptibles para el ojo. En la superficie de la moneda de un céntimo se aprecian muchos pequeños arañazos. En la vista 3D se investigan la textura y la rugosidad de la moneda.
Análisis dimensional
Se extrajeron los contornos del centavo y mediante un análisis dimensional se obtuvieron los diámetros interior y exterior de la característica del borde. El radio exterior tenía una media de 9,500 mm ± 0,024, mientras que el radio interior tenía una media de 8,960 mm ± 0,032. Otros análisis dimensionales que Mountains 3D puede realizar en fuentes de datos 2D y 3D son las mediciones de distancia, la altura de los escalones, la planaridad y los cálculos de ángulos.
Sustracción de Superficies
La figura 5 muestra la zona de interés para el análisis de sustracción de superficies. El centavo de 2007 se utilizó como superficie de referencia para los cuatro centavos más antiguos. La sustracción de la superficie del centavo de 2007 muestra las diferencias entre los centavos con agujeros/picos. La diferencia de volumen total de la superficie se obtiene sumando los volúmenes de los agujeros/picos. El error RMS se refiere a la concordancia entre las superficies de los peniques.
Conclusión:
El High-Speed HS2000L de Nanovea escaneó cinco monedas de un centavo acuñadas en diferentes años. El software Mountains 3D comparó las superficies de cada moneda mediante la extracción de contornos, el análisis dimensional y la sustracción de superficies. El análisis define claramente el radio interior y exterior entre los peniques, a la vez que compara directamente las diferencias de las características de la superficie. Con la capacidad del perfilómetro 3D de Nanovea para medir cualquier superficie con una resolución a nivel nanométrico, combinada con las capacidades de análisis de Mountains 3D, las posibles aplicaciones de investigación y control de calidad son infinitas.
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Comparación del desgaste por abrasión en la tela vaquera
Introducción
La forma y la función de un tejido vienen determinadas por su calidad y durabilidad. El uso diario de los tejidos provoca el desgaste del material, por ejemplo, el amontonamiento, las pelusas y la decoloración. Una calidad deficiente de los tejidos utilizados en la ropa puede provocar a menudo la insatisfacción del consumidor y el deterioro de la marca.
Intentar cuantificar las propiedades mecánicas de los tejidos puede plantear muchos problemas. La estructura del hilo e incluso la fábrica en la que se ha producido pueden dar lugar a una mala reproducibilidad de los resultados de las pruebas. Esto dificulta la comparación de los resultados de las pruebas de diferentes laboratorios. Medir el rendimiento del desgaste de los tejidos es fundamental para los fabricantes, distribuidores y minoristas de la cadena de producción textil. Una medición de la resistencia al desgaste bien controlada y reproducible es crucial para garantizar un control de calidad fiable del tejido.
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