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Categoría: Pruebas de perfilometría

 

Desgaste y fricción de la correa de polímero con un tribómetro

CINTURONES DE POLÍMERO

DESGASTE Y FRICCIÓN CON UN TRIBÓMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, Doctor

INTRODUCCIÓN

La transmisión por correa transmite potencia y sigue el movimiento relativo entre dos o más ejes giratorios. Como solución sencilla y económica con un mantenimiento mínimo, las transmisiones por correa se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, como sierras de disco, aserraderos, trilladoras, sopladores de silo y cintas transportadoras. Las transmisiones por correa pueden proteger la maquinaria de sobrecargas, así como amortiguar y aislar las vibraciones.

IMPORTANCIA DE LA EVALUACIÓN DEL DESGASTE DE LAS TRANSMISIONES POR CORREA

La fricción y el desgaste son inevitables en las correas de una máquina accionada por correa. Una fricción suficiente garantiza una transmisión eficaz de la potencia sin deslizamientos, pero una fricción excesiva puede desgastar rápidamente la correa. Durante el funcionamiento de la transmisión por correa se producen diferentes tipos de desgaste, como la fatiga, la abrasión y la fricción. Con el fin de prolongar la vida útil de la correa y reducir los costes y el tiempo de reparación y sustitución de la correa, es conveniente evaluar de forma fiable el desgaste de las correas para mejorar su vida útil, la eficacia de la producción y el rendimiento de la aplicación. La medición precisa del coeficiente de fricción y del índice de desgaste de la correa facilita la I+D y el control de calidad de la producción de correas.

Tribómetro neumático de alta carga

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, simulamos y comparamos los comportamientos de desgaste de correas con diferentes texturas superficiales para mostrar la capacidad de la NANOVEA Tribómetro T2000 en la simulación del proceso de desgaste de la correa de forma controlada y monitorizada.

NANOVEA

T2000

SABER MÁS

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

El coeficiente de fricción, COF, y la resistencia al desgaste de dos correas con diferente rugosidad y textura superficial se evaluaron mediante el NANOVEA Alta carga Tribómetro utilizando un módulo de desgaste alternativo lineal. Se utilizó una bola de acero 440 (10 mm de diámetro) como contramaterial. La rugosidad superficial y la huella de desgaste se examinaron utilizando un Perfilómetro 3D sin contacto. La tasa de desgaste, Kse evaluó mediante la fórmula K=Vl(Fxs)donde V es el volumen desgastado, F es la carga normal y s es la distancia de deslizamiento.

 

Tenga en cuenta que en este estudio se ha utilizado como ejemplo una bola lisa de acero 440, pero puede aplicarse cualquier material sólido con diferentes formas y acabados superficiales utilizando dispositivos personalizados para simular la situación de aplicación real.

RESULTADOS Y DEBATE

La banda texturizada y la banda lisa tienen una rugosidad superficial Ra de 33,5 y 8,7 um, respectivamente, según los perfiles superficiales analizados tomados con un NANOVEA Perfilador óptico 3D sin contacto. El COF y la tasa de desgaste de las dos correas probadas se midieron a 10 N y 100 N, respectivamente, para comparar el comportamiento de desgaste de las correas a diferentes cargas.

FIGURA 1 muestra la evolución del COF de las correas durante las pruebas de desgaste. Las correas con diferentes texturas muestran comportamientos de desgaste sustancialmente diferentes. Resulta interesante que, tras el periodo de rodaje durante el cual el COF aumenta progresivamente, la correa texturizada alcanza un COF inferior de ~0,5 en las dos pruebas realizadas con cargas de 10 N y 100 N. En comparación, la correa lisa sometida a la carga de 10 N muestra un COF significativamente superior de~ 1,4 cuando el COF se estabiliza y se mantiene por encima de este valor durante el resto de la prueba. La correa lisa sometida a la carga de 100 N se desgastó rápidamente por la bola de acero 440 y formó una gran huella de desgaste. Por lo tanto, la prueba se detuvo a 220 revoluciones.

FIGURA 1: Evolución del COF de las correas a diferentes cargas.

En la FIGURA 2 se comparan las imágenes 3D de las huellas de desgaste después de las pruebas a 100 N. El perfilómetro 3D sin contacto NANOVEA ofrece una herramienta para analizar la morfología detallada de las huellas de desgaste, proporcionando más información sobre la comprensión fundamental del mecanismo de desgaste.

TABLA 1: Resultado del análisis de la pista de desgaste.

FIGURA 2:  Vista en 3D de las dos cintas
después de las pruebas a 100 N.

El perfil 3D de la huella de desgaste permite determinar de forma directa y precisa el volumen de la huella de desgaste calculado por el software de análisis avanzado, como se muestra en la TABLA 1. En una prueba de desgaste de 220 revoluciones, la correa lisa presenta una huella de desgaste mucho mayor y más profunda, con un volumen de 75,7 mm3, en comparación con un volumen de desgaste de 14,0 mm3 para la correa texturada tras una prueba de desgaste de 600 revoluciones. La fricción significativamente mayor de la correa lisa contra la bola de acero da lugar a un índice de desgaste 15 veces superior al de la correa texturada.

 

Una diferencia tan drástica de COF entre la banda texturizada y la banda lisa está posiblemente relacionada con el tamaño del área de contacto entre la banda y la bola de acero, lo que también conduce a su diferente rendimiento frente al desgaste. La FIGURA 3 muestra las huellas de desgaste de las dos correas bajo el microscopio óptico. El examen de las huellas de desgaste concuerda con la observación de la evolución del COF: La correa texturizada, que mantiene un COF bajo de ~0,5, no muestra ningún signo de desgaste después de la prueba de desgaste con una carga de 10 N. La correa lisa muestra una pequeña huella de desgaste a 10 N. Las pruebas de desgaste realizadas a 100 N crean huellas de desgaste sustancialmente mayores tanto en la correa texturizada como en la lisa, y la tasa de desgaste se calculará utilizando perfiles 3D, como se verá en el párrafo siguiente.

FIGURA 3:  Huellas de desgaste al microscopio óptico.

CONCLUSIÓN

En este estudio, mostramos la capacidad del Tribómetro NANOVEA T2000 para evaluar el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste de las correas de una manera bien controlada y cuantitativa. La textura de la superficie desempeña un papel crítico en la resistencia a la fricción y al desgaste de las correas durante su funcionamiento en servicio. La correa texturizada presenta un coeficiente de fricción estable de ~0,5 y posee una larga vida útil, lo que se traduce en una reducción del tiempo y los costes de reparación o sustitución de las herramientas. En comparación, la excesiva fricción de la correa lisa contra la bola de acero desgasta rápidamente la correa. Además, la carga sobre la correa es un factor vital de su vida útil. La sobrecarga crea una fricción muy elevada, lo que acelera el desgaste de la correa.

El tribómetro NANOVEA T2000 ofrece pruebas de desgaste y fricción precisas y repetibles utilizando modos rotativos y lineales conformes a ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste a alta temperatura, lubricación y tribocorrosión disponibles en un sistema preintegrado. 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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Microestructura fósil mediante perfilometría 3D

MICROESTRUCTURA FÓSIL

UTILIZANDO LA PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, Doctor

INTRODUCCIÓN

Los fósiles son restos conservados de plantas, animales y otros organismos enterrados en sedimentos bajo antiguos mares, lagos y ríos. Los tejidos blandos del cuerpo suelen descomponerse tras la muerte, pero las conchas duras, los huesos y los dientes se fosilizan. Las características de la microestructura de la superficie suelen conservarse cuando se produce la sustitución mineral de las conchas y los huesos originales, lo que permite conocer la evolución del clima y el mecanismo de formación de los fósiles.

IMPORTANCIA DE UN PERFILÓMETRO 3D SIN CONTACTO PARA EL EXAMEN DE FÓSILES

Los perfiles 3D del fósil nos permiten observar las características detalladas de la superficie de la muestra fósil desde un ángulo más cercano. Es posible que la alta resolución y precisión del perfilómetro NANOVEA no sean perceptibles a simple vista. El software de análisis del perfilómetro ofrece una amplia gama de estudios aplicables a estas superficies únicas. A diferencia de otras técnicas, como las sondas táctiles, el NANOVEA Perfilómetro 3D sin contacto mide las características de la superficie sin tocar la muestra. Esto permite conservar las características reales de la superficie de ciertas muestras fósiles delicadas. Además, el perfilómetro portátil Jr25 permite realizar mediciones en 3D en yacimientos fósiles, lo que facilita considerablemente el análisis y la protección de los fósiles tras la excavación.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, se utiliza el perfilómetro NANOVEA Jr25 para medir la superficie de dos muestras fósiles representativas. Se escaneó y analizó toda la superficie de cada fósil con el fin de caracterizar sus características superficiales, entre las que se incluyen la rugosidad, el contorno y la dirección de la textura.

NANOVEA

Jr25

SABER MÁS

FÓSIL DE BRACHIÓPODO

La primera muestra fósil que se presenta en este informe es un fósil de braquiópodo, un animal marino que tiene “valvas” (conchas) duras en sus superficies superior e inferior. Aparecieron por primera vez en el período Cámbrico, hace más de 550 millones de años.

La vista 3D del escaneo se muestra en la FIGURA 1 y la vista en falso color se muestra en la FIGURA 2. 

FIGURA 1: Vista en 3D de la muestra fósil de braquiópodo.

FIGURA 2: Vista en falso color de la muestra fósil de braquiópodo.

A continuación, se retiró el molde de la superficie para investigar la morfología local y el contorno del fósil de braquiópodo, como se muestra en la FIGURA 3. Ahora se puede observar una peculiar textura de surcos divergentes en la muestra del fósil de braquiópodo.

FIGURA 3: Vista en falso color y vista de líneas de contorno tras retirar el molde.

Se extrae un perfil lineal del área texturizada para mostrar una vista transversal de la superficie del fósil en la FIGURA 4. El estudio de la altura de los escalones mide las dimensiones precisas de las características de la superficie. Las ranuras tienen una anchura media de ~0,38 mm y una profundidad de ~0,25 mm.

FIGURA 4: Estudios del perfil lineal y la altura de los escalones de la superficie texturizada.

FÓSIL DE TALLO DE CRINOIDE

La segunda muestra fósil es un fósil de tallo de crinoideo. Los crinoideos aparecieron por primera vez en los mares del período Cámbrico Medio, unos 300 millones de años antes que los dinosaurios. 

 

La vista 3D del escaneo se muestra en la FIGURA 5 y la vista en falso color se muestra en la FIGURA 6. 

FIGURA 5: Vista en 3D de la muestra fósil de crinoideo.

En la FIGURA 7 se analizan la isotropía y la rugosidad de la textura superficial del fósil del tallo del crinoideo. 

 Este fósil tiene una dirección de textura preferencial en un ángulo cercano a los 90°, lo que da lugar a una isotropía de textura de 69%.

FIGURA 6: Vista en falso color del Tallo de crinoideo muestra.

 

FIGURA 7: Isotropía de la textura superficial y rugosidad del fósil del tallo de crinoideo.

El perfil 2D a lo largo de la dirección axial del fósil del tallo del crinoide se muestra en la FIGURA 8. 

El tamaño de los picos de la textura de la superficie es bastante uniforme.

FIGURA 8: Análisis del perfil 2D del fósil del tallo de crinoideo.

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos estudiado exhaustivamente las características de la superficie 3D de un fósil de braquiópodo y crinoideo utilizando el perfilómetro portátil sin contacto NANOVEA Jr25. Demostramos que el instrumento puede caracterizar con precisión la morfología 3D de las muestras fósiles. A continuación, se analizan con mayor detalle las interesantes características y texturas de la superficie de las muestras. La muestra de braquiópodo posee una textura de surcos divergentes, mientras que el fósil de tallo de crinoide muestra una textura isotrópica preferencial. Los escaneos tridimensionales detallados y precisos de la superficie resultan ser herramientas ideales para que los paleontólogos y geólogos estudien la evolución de la vida y la formación de los fósiles.

Los datos que se muestran aquí representan solo 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 óptica, la automoción, la industria aeroespacial, la metalurgia, el mecanizado, los recubrimientos, la industria farmacéutica, la biomedicina, el medio ambiente y muchos otros.

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Rendimiento de abrasión con papel de lija utilizando un tribómetro

RENDIMIENTO DE ABRASIÓN DEL PAPEL DE LAMA

UTILIZANDO UN TRIBÓMETRO

prueba de abrasión con lija

Preparado por

DUANJIE LI, Doctor

INTRODUCCIÓN

El papel de lija está compuesto por partículas abrasivas adheridas a una de las caras de un papel o tela. Para las partículas se pueden utilizar diversos materiales abrasivos, como granate, carburo de silicio, óxido de aluminio y diamante. El papel de lija se utiliza ampliamente en diversos sectores industriales para crear acabados superficiales específicos en madera, metal y paneles de yeso. A menudo se trabaja con él aplicando una gran presión con la mano o con herramientas eléctricas.

IMPORTANCIA DE EVALUAR EL RENDIMIENTO DE LA ABRASIÓN DEL PAPEL DE LIMA

La eficacia del papel de lija suele determinarse por su rendimiento abrasivo en diferentes condiciones. El tamaño del grano, es decir, el tamaño de las partículas abrasivas incrustadas en el papel de lija, determina la tasa de desgaste y el tamaño de los rayones del material que se lija. Los papeles de lija con números de grano más altos tienen partículas más pequeñas, lo que da como resultado velocidades de lijado más bajas y acabados superficiales más finos. Los papeles de lija con el mismo número de grano pero fabricados 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 posea el comportamiento abrasivo deseado. Estas evaluaciones permiten a los usuarios comparar cuantitativamente los comportamientos de desgaste de diferentes tipos de papeles de lija de forma controlada y supervisada, con el fin de seleccionar el mejor candidato para la aplicación deseada.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, mostramos la capacidad del tribómetro neumático de alta carga NANOVEA T2000 para evaluar cuantitativamente el rendimiento de abrasión de varias muestras de papel de lija en condiciones secas y húmedas.

NANOVEA T2000 Alta carga
Tribómetro neumático

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Tribómetro neumático de alta carga NANOVEA T2000

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

El coeficiente de fricción (COF) y el rendimiento de abrasión de dos tipos de papeles de lija se evaluaron con el tribómetro NANOVEA T100. Se utilizó una bola de acero inoxidable 440 como material de contrapartida. Las marcas 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 material de contrapartida para realizar un estudio comparativo, pero se podría sustituir por cualquier material sólido para simular una condición de aplicación diferente.

Parámetros de prueba de abrasión con lija
pruebas tribológicas con lija

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS Y DISCUSIÓN

La FIGURA 1 muestra una comparación del COF del papel 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 inicio de la prueba, que disminuye progresivamente y se estabiliza en 0,3. En condiciones húmedas, esta muestra presenta un COF medio más bajo, de 0,27. Por el contrario, los resultados del COF de la muestra 2 muestran un COF seco de 0,27 y un COF húmedo de ~ 0,37. 

Tenga en cuenta que la oscilación en los datos de todos los gráficos COF se debió a las vibraciones generadas por el movimiento deslizante de la bola contra las superficies rugosas del papel de lija.

Coeficiente de fricción por abrasión con lija

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

La FIGURA 2 resume los resultados del análisis de las marcas de desgaste. Las marcas de desgaste se midieron utilizando un microscopio óptico y un perfilómetro óptico sin contacto NANOVEA 3D. Las FIGURAS 3 y 4 comparan las marcas de desgaste de las bolas SS440 desgastadas tras las pruebas de desgaste en el papel de lija 1 y 2 (en condiciones húmedas y secas). Como se muestra en la FIGURA 4, el perfilómetro óptico NANOVEA captura con precisión la topografía de la superficie de las cuatro bolas y sus respectivas marcas de desgaste, que luego se procesaron con el software de análisis avanzado NANOVEA Mountains para calcular la pérdida de volumen y la tasa de desgaste. En la imagen microscópica y del perfil de la bola se puede observar que la bola utilizada para la prueba con lija 1 (seca) presentaba una marca de desgaste aplanada más grande en comparación con las demás, con una pérdida de volumen de 0,313. mm3. Por el contrario, 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 el papel de lija 2 (húmedo), 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 presentó un COF más alto en condiciones secas, lo que dio lugar a una mayor tasa de abrasión para la bola SS440 utilizada en la prueba. En comparación, el mayor COF del papel de lija 2 en condiciones húmedas dio lugar a una mayor tasa de abrasión. Las marcas de desgaste de los papeles de lija después de las mediciones se muestran en la FIGURA 5.

Tanto el papel de lija 1 como el 2 afirman funcionar tanto en entornos secos como húmedos. Sin embargo, mostraron un rendimiento de abrasión significativamente diferente en condiciones secas y húmedas. NANOVEA tribómetros proporcionan capacidades de evaluación del desgaste cuantificables, fiables y bien controladas que garantizan evaluaciones reproducibles del desgaste. Además, la capacidad de medición del COF in situ permite a los usuarios correlacionar las diferentes etapas de un proceso de desgaste con la evolución del COF, lo cual es fundamental para mejorar la comprensión básica del mecanismo de desgaste y las características tribológicas del papel de lija.

prueba de tribología por abrasión con lija

FIGURA 2: Desgaste del volumen de las bolas y COF promedio en diferentes condiciones.

prueba de abrasión con lija - en seco
Prueba de abrasión con lija - en seco
prueba de abrasión con lija - húmeda
Prueba de abrasión con lija - húmeda

FIGURA 3: Lleva las cicatrices de las pelotas después de las pruebas.

abrasión con lija - perfilometría
abrasión con lija - perfil de la superficie
Prueba de abrasión con lija - Perfil tridimensional de la superficie
Prueba de abrasión con lija - Escaneo 3D de superficies

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

Resultados de la prueba de abrasión con lija
Resultados de las pruebas de abrasión con lija
Resultados de la prueba tribológica de abrasión con lija
Resultados de las pruebas de abrasión con lija

FIGURA 5: Desgaste de las bandas de rodadura en los papeles de lija en diferentes condiciones.

CONCLUSIÓN

En este estudio se evaluó el rendimiento de abrasión de dos tipos de lijas con el mismo número de grano en condiciones secas y húmedas. Las condiciones de uso de la lija desempeñan un papel fundamental en la eficacia del rendimiento del trabajo. La lija 1 presentó 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 tener en cuenta a la hora de evaluar el rendimiento de abrasión. El perfilómetro óptico NANOVEA mide con precisión la morfología 3D de cualquier superficie, como las marcas de desgaste en una bola, lo que garantiza una evaluación fiable del 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, lo que proporciona información sobre las diferentes etapas de un proceso de desgaste. También ofrece pruebas de desgaste y fricción repetibles utilizando modos rotativos y lineales que cumplen con las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste a alta temperatura y lubricación disponibles en un sistema preintegrado. Esta gama inigualable permite a los usuarios simular diferentes entornos de trabajo severos de los rodamientos de bolas, incluyendo altas tensiones, desgaste y altas temperaturas, 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 DE SUPERFICIES MEDIANTE PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUCCIÓN

Una vez completado el proceso de curtido de una piel, la superficie del cuero puede someterse a varios procesos de acabado para obtener diferentes aspectos y texturas. Estos procesos mecánicos pueden incluir estiramiento, pulido, lijado, estampado, recubrimiento, etc. Dependiendo del uso final del cuero, algunos pueden requerir un procesamiento más preciso, controlado y repetible.

IMPORTANCIA DE LA INSPECCIÓN PROFILOMÉTRICA PARA LA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO Y EL CONTROL DE CALIDAD

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

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, se utiliza el NANOVEA ST400 para medir y comparar el acabado superficial de dos muestras de piel diferentes, pero procesadas de forma muy similar. A partir del perfil de la superficie se calculan automáticamente varios parámetros superficiales.

Aquí nos centraremos en la rugosidad de la superficie, la profundidad de los hoyuelos, el paso de los hoyuelos y el diámetro de los hoyuelos para realizar una 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

COMPARATIVA DE PROFUNDIDAD

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

COMPARATIVA DE LANZAMIENTOS

Distancia entre hoyuelos en MUESTRA 1 es ligeramente más pequeño
que MUESTRA 2, pero ambos tienen una distribución similar.

 COMPARATIVA DEL DIÁMETRO MEDIO

Distribuciones similares del diámetro medio de los hoyuelos,
con MUESTRA 1 mostrando diámetros medios ligeramente más pequeños en promedio.

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos mostrado cómo el perfilómetro 3D NANOVEA ST400 puede caracterizar con precisión el acabado superficial del cuero procesado. En este estudio, la capacidad de medir la rugosidad superficial, la profundidad, el paso y el diámetro de las hendiduras nos permitió cuantificar las diferencias entre el acabado y la calidad de las dos muestras, que podrían no ser evidentes a simple vista.

En general, no se observaron diferencias visibles en el aspecto de los escaneos 3D entre la MUESTRA 1 y la MUESTRA 2. Sin embargo, en el análisis estadístico se aprecia una clara distinción entre ambas muestras. La MUESTRA 1 contiene una mayor cantidad de hoyuelos con diámetros más pequeños, mayor profundidad y menor distancia entre hoyuelos en comparación con la MUESTRA 2.

Tenga en cuenta que hay estudios adicionales disponibles. Se podrían haber analizado más a fondo áreas de interés especiales con un módulo AFM o microscopio integrado. El perfilómetro 3D NANOVEA alcanza velocidades de entre 20 mm/s y 1 m/s para laboratorio o investigación, con el fin de satisfacer las necesidades de inspección a alta velocidad; se puede fabricar con tamaños, velocidades y capacidades de escaneo personalizados, cumplimiento de la norma de sala limpia de clase 1, cinta transportadora de indexación o para integración en línea o en línea.

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Pruebas de desgaste del pistón

PRUEBAS DE DESGASTE DE PISTONESUTILIZANDO EL TRIBÓMETRO NANOVEA

Pruebas de desgaste del pistón utilizando el tribómetro NANOVEA en condiciones lubricadas.

Preparado por

FRANK LIU

¿Qué es la prueba de desgaste de pistones?

Las pruebas de desgaste de pistones evalúan la fricción, la lubricación y la durabilidad de los materiales entre las faldas de pistón y las camisas de cilindro en condiciones controladas de laboratorio. Utilizando un tribómetroLos ingenieros pueden reproducir el movimiento alternativo real y medir con precisión el coeficiente de fricción, la tasa de desgaste y la topografía de la superficie en 3D. Estos resultados proporcionan información clave sobre el comportamiento tribológico de los revestimientos, lubricantes y aleaciones utilizados en los pistones de los motores, ayudando a optimizar el rendimiento, la eficiencia del combustible y la fiabilidad a largo plazo.

esquema de la interfaz de lubricación de la falda del pistón y la camisa del cilindro durante las pruebas de desgaste

 Esquema del sistema de cilindros de potencia e interfaces falda del pistón-lubricante-guarnición del cilindro.

💡 ¿Desea cuantificar la tasa de desgaste y la fricción de sus propias muestras? Solicite una prueba tribológica personalizada adaptada a su aplicación.

Por qué son importantes las pruebas de desgaste del pistón en el desarrollo de motores

El aceite de motor es un lubricante bien diseñado para su aplicación. Además del aceite base, se añaden aditivos como detergentes, dispersantes, mejoradores de la viscosidad (VI), agentes antidesgaste/antifricción e inhibidores de la corrosión para mejorar su rendimiento. Estos aditivos afectan al comportamiento del aceite en diferentes condiciones de funcionamiento. El comportamiento del aceite afecta a las interfaces P-L-C y determina si se produce un desgaste significativo por contacto metal-metal o si se produce lubricación hidrodinámica (muy poco desgaste).

Es difícil comprender las interfaces P-L-C sin aislar la zona de las variables externas. Resulta más práctico simular el suceso con condiciones representativas de su aplicación en la vida real. El sitio NANOVEA Tribometer es ideal para ello. Equipado con múltiples sensores de fuerza, sensor de profundidad, un módulo de lubricante gota a gota y una etapa lineal alternativa, el NANOVEA T2000 es capaz de imitar de cerca los acontecimientos que se producen en el interior de un bloque motor y obtener datos valiosos para comprender mejor las interfaces P-L-C.

nanovea tribometer piston wear and friction testing module setup

Módulo de líquido en el tribómetro NANOVEA T2000

El módulo gota a gota es crucial para este estudio. Dado que los pistones pueden moverse a gran velocidad (más de 3.000 rpm), es difícil crear una fina película de lubricante sumergiendo la muestra. Para solucionar este problema, el módulo gota a gota es capaz de aplicar una cantidad constante de lubricante sobre la superficie de la falda del pistón.

La aplicación de lubricante fresco también elimina la preocupación de que los contaminantes de desgaste desalojados influyan en las propiedades del lubricante.

Cómo simulan los tribómetros
Desgaste real de la camisa del pistón

En este informe se estudiarán las interfaces falda del pistón-lubricante- camisa del cilindro. Las interfaces se reproducirán mediante la realización de un movimiento alternativo lineal. prueba de desgaste con módulo de lubricante gota a gota.

El lubricante se aplicará a temperatura ambiente y en condiciones de calentamiento para comparar el arranque en frío y las condiciones óptimas de funcionamiento. Se observará el COF y la tasa de desgaste para comprender mejor cómo se comportan las interfaces en aplicaciones reales.

NANOVEA T2000
Tribómetro de alta carga

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Tribómetro neumático de alta carga NANOVEA T2000

Parámetros y configuración de la prueba de desgaste del pistón

CARGAR ............................ 100 N

DURACIÓN DE LA PRUEBA ............................ 30 minutos

VELOCIDAD ............................ 2000 rpm

AMPLITUD ............................ 10 mm

DISTANCIA TOTAL ............................ 1200 m

REVESTIMIENTO DE LA FALDA ............................ Moly-grafito

PIN MATERIAL ............................ Aleación de aluminio 5052

DIÁMETRO DEL PIN ............................ 10 mm

LUBRICANTE ............................ Aceite de motor (10W-30)

CAUDAL APROX. CAUDAL ............................ 60 mL/min

TEMPERATURA ............................ Temperatura ambiente y 90°C

Relevancia real de
Pruebas de desgaste del pistón

Las pruebas de desgaste de pistones basadas en tribómetros proporcionan una visión crítica de cómo las elecciones de materiales y las estrategias de lubricación afectan a la fiabilidad real del motor. En lugar de depender de costosas pruebas en motores completos, los laboratorios pueden evaluar revestimientos, aceites y superficies de aleación en condiciones realistas de carga mecánica y temperatura. NANOVEA Perfilometría 3D y los módulos de tribología permiten cartografiar con precisión la profundidad de desgaste y la estabilidad de la fricción, lo que ayuda a los equipos de I+D a optimizar el rendimiento y reducir los ciclos de desarrollo.

Resultados y análisis de las pruebas de desgaste del pistón

comparación de la cicatriz de desgaste del pistón a partir de la prueba de desgaste lubricada por tribómetro

En este experimento, se utilizó A5052 como contramaterial. Aunque los bloques de motor suelen estar hechos de aluminio fundido, como el A356, el A5052 tiene propiedades mecánicas similares al A356 para este ensayo de simulación [1].

En las condiciones de ensayo, se observó un desgaste significativo en la falda del pistón a temperatura ambiente en comparación con 90°C. Los profundos arañazos observados en las muestras sugieren que el contacto entre el material estático y la falda del pistón se produce con frecuencia a lo largo de la prueba. La alta viscosidad a temperatura ambiente puede impedir que el aceite llene completamente los huecos en las interfaces y cree contacto metal-metal. A mayor temperatura, el aceite se diluye y puede fluir entre el bulón y el pistón. Como resultado, se observa un desgaste significativamente menor a mayor temperatura. La FIGURA 5 muestra que un lado de la cicatriz de desgaste se desgasta mucho menos que el otro. Esto se debe probablemente a la ubicación de la salida de aceite. El espesor de la película lubricante era mayor en un lado que en el otro, lo que provocó un desgaste desigual.

[1] "Aluminio 5052 frente a aluminio 356.0". MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

El COF de los ensayos tribológicos alternativos lineales puede dividirse en paso alto y paso bajo. El paso alto se refiere a la muestra que se mueve en la dirección de avance, o positiva, y el paso bajo se refiere a la muestra que se mueve en la dirección de retroceso, o negativa. Se observó que el COF medio del aceite RT era inferior a 0,1 en ambas direcciones. El COF medio entre pasadas fue de 0,072 y 0,080. Se observó que el COF medio del aceite a 90°C era diferente entre pasadas. Se observaron valores medios de COF de 0,167 y 0,09. La diferencia en el COF es una prueba adicional de que el aceite sólo fue capaz de humedecer correctamente un lado del pasador. Se obtuvo un COF elevado cuando se formó una película gruesa entre el bulón y la falda del pistón debido a que se produjo una lubricación hidrodinámica. Se observa un COF más bajo en la otra dirección cuando se produce una lubricación mixta. Para obtener más información sobre la lubricación hidrodinámica y la lubricación mixta, visite nuestra nota de aplicación en Curvas Stribeck.
resultados del coeficiente de fricción y del índice de desgaste de la prueba de desgaste del pistón lubricado

Cuadro 1: Resultados de la prueba de desgaste de pistones lubricados.

gráficos del coeficiente de fricción para la prueba de desgaste del pistón a temperatura ambiente que muestran los perfiles de paso alto y bajo en bruto

FIGURA 1: Gráficos COF para la prueba de desgaste del aceite a temperatura ambiente A perfil bruto B paso alto C paso bajo.

gráficos del coeficiente de fricción para la prueba de desgaste del pistón a 90 grados centígrados que muestran los perfiles de paso alto y bajo en bruto

FIGURA 2: Gráficos COF para la prueba de aceite de desgaste a 90°C A perfil bruto B paso alto C paso bajo.

imagen al microscopio óptico de la cicatriz de desgaste del pistón en la prueba de desgaste del aceite de motor a temperatura ambiente

FIGURA 3: Imagen óptica de la cicatriz de desgaste de la prueba de desgaste del aceite de motor RT.

superficie del pistón con cicatriz de desgaste localizada resaltada para el análisis tribológico
análisis de volumen y profundidad de la cicatriz de desgaste del pistón a partir de la prueba del tribómetro

FIGURA 4: Volumen de un análisis del agujero de la cicatriz de desgaste de la prueba de desgaste del aceite de motor RT.

Perfilometría de superficie 3D de la cicatriz de desgaste del pistón que muestra la profundidad de desgaste y la rugosidad

FIGURA 5: Escaneado perfilométrico de la cicatriz de desgaste de la prueba de desgaste del aceite de motor RT.

imagen al microscopio óptico de la cicatriz de desgaste del pistón en la prueba de desgaste del aceite de motor a 90 grados

FIGURA 6: Imagen óptica de la cicatriz de desgaste de la prueba de desgaste de aceite de motor a 90°C

falda del pistón mostrando la zona de desgaste analizada durante la prueba de desgaste del pistón tribómetro
medición del volumen y la profundidad de la cicatriz de desgaste del pistón a partir de la prueba del tribómetro de aceite de motor de 90 grados

FIGURA 7: Volumen de un análisis de agujero de la cicatriz de desgaste de la prueba de desgaste de aceite de motor a 90°C.

Escaneado de perfilometría de superficie 3D de la cicatriz de desgaste del pistón de una prueba de desgaste de aceite de motor de 90 grados que muestra la profundidad y la textura del desgaste.

FIGURA 8: Escaneado perfilométrico de la cicatriz de desgaste de la prueba de desgaste de aceite de motor a 90°C.

Conclusiones: Evaluación del desgaste del motor con tribómetros NANOVEA

Se realizaron pruebas de desgaste alternativo lineal lubricado en un pistón para simular lo que ocurre en un motor operativo real. La interfaz entre la falda del pistón, el lubricante y la camisa del cilindro es crucial para el funcionamiento de un motor. El espesor del lubricante en la interfaz es responsable de la pérdida de energía debida a la fricción o al desgaste entre la falda del pistón y la camisa del cilindro. Para optimizar el motor, el espesor de la película debe ser lo más fino posible sin permitir que la falda del pistón y la camisa del cilindro se toquen. El reto, sin embargo, es cómo afectarán los cambios de temperatura, velocidad y fuerza a las interfaces P-L-C.

Con su amplio rango de carga (hasta 2000 N) y velocidad (hasta 15000 rpm), el tribómetro NANOVEA T2000 es capaz de simular diferentes condiciones posibles en un motor. Los posibles estudios futuros sobre este tema incluyen cómo se comportarán las interfaces P-L-C bajo diferentes cargas constantes, cargas oscilantes, temperatura del lubricante, velocidad y método de aplicación del lubricante. Estos parámetros pueden ajustarse fácilmente con el tribómetro NANOVEA T2000 para obtener una comprensión completa de los mecanismos de las interfaces falda del pistón-lubricante-guarnición del cilindro.

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Topografía de superficies orgánicas mediante perfilómetro 3D portátil

TOPOGRAFÍA DE SUPERFICIE ORGÁNICA

USO DEL PERFILÓMETRO 3D PORTÁTIL

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUCCIÓN

La naturaleza se ha convertido en una fuente vital de inspiración para el desarrollo de estructuras superficiales mejoradas. La comprensión de las estructuras superficiales que se encuentran en la naturaleza ha dado lugar a estudios de adhesión basados en las patas del gecko, estudios de resistencia basados en el cambio de textura de los pepinos de mar y estudios de repelencia basados en las hojas, entre muchos otros. Estas superficies tienen numerosas aplicaciones potenciales, desde la biomedicina hasta la confección y la automoción. Para que cualquiera de estos avances en materia de superficies tenga éxito, es necesario desarrollar técnicas de fabricación que permitan imitar y reproducir las características de las superficies. Es este proceso el que requerirá identificación y control.

IMPORTANCIA DEL PERFILADOR ÓPTICO 3D PORTÁTIL SIN CONTACTO PARA SUPERFICIES ORGÁNICAS

Utilizando la tecnología Chromatic Light, el NANOVEA Jr25 Portable Perfilador óptico tiene una capacidad superior para medir casi cualquier material. Esto incluye los ángulos únicos y pronunciados, las superficies reflectantes y absorbentes que se encuentran en la amplia gama de características superficiales de la naturaleza. Las mediciones 3D sin contacto proporcionan una imagen 3D completa que permite comprender mejor las características de la superficie. Sin las capacidades 3D, la identificación de las superficies naturales se basaría únicamente en información 2D o en imágenes microscópicas, lo que no proporciona información suficiente para imitar adecuadamente la superficie estudiada. Comprender toda la gama de características de la superficie, incluyendo la textura, la forma y las dimensiones, entre muchas otras, será fundamental para el éxito de la fabricación.

La capacidad de obtener fácilmente resultados con calidad de laboratorio sobre el terreno abre la puerta a nuevas oportunidades de investigación.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, el NANOVEA Jr25 se utiliza para medir la superficie de una hoja. Existe una lista interminable de parámetros de superficie que se pueden calcular automáticamente tras el escaneo 3D de la superficie.

Aquí revisaremos la superficie 3D y seleccionaremos
áreas de interés para analizar más a fondo, incluyendo
cuantificar e investigar la rugosidad de la superficie, los canales y la topografía

NANOVEA

JR25

CONDICIONES DE ENSAYO

PROFUNDIDAD DEL SURCO

Densidad media de surcos: 16,471 cm/cm².
Profundidad media de los surcos: 97,428 μm
Profundidad máxima: 359,769 μm

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos mostrado cómo el NANOVEA El perfilómetro óptico portátil 3D sin contacto Jr25 puede caracterizar con precisión tanto la topografía como los detalles a escala nanométrica de la superficie de una hoja en el campo. A partir de estas mediciones de superficie en 3D, se pueden identificar rápidamente las áreas de interés y luego analizarlas con una lista de estudios infinitos (Dimensión, rugosidad, textura de acabado, forma, topografía, planitud, alabeo, planaridad, volumen, área, altura de escalón. y otros). Se puede seleccionar fácilmente una sección transversal en 2D para analizar más detalles. Con esta información, se pueden investigar ampliamente las superficies orgánicas con un conjunto completo de recursos de medición de superficies. Las áreas de especial interés se podrían haber analizado más a fondo con el módulo AFM integrado en los modelos de sobremesa.

NANOVEA También ofrece perfilómetros portátiles de alta velocidad para investigación de campo y una amplia gama de sistemas de laboratorio, además de prestar servicios de laboratorio.

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Perfilómetro de rugosidad de papel de lija

Lija: análisis de rugosidad y diámetro de partículas

Lija: análisis de rugosidad y diámetro de partículas

Más información

Lija

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 recubrimientos o pulir una superficie gracias a sus propiedades abrasivas. Estas propiedades abrasivas se clasifican en granos, cada uno de los cuales está relacionado con el grado de suavidad o
rugosidad del acabado superficial que proporcionará. Para conseguir las propiedades abrasivas deseadas, los fabricantes de papel de lija deben asegurarse de que las partículas abrasivas tengan un tamaño específico y una desviación mínima. Para cuantificar la calidad del papel de lija, el escáner 3D sin contacto de NANOVEA Perfilómetro Se puede utilizar para obtener el parámetro de altura media aritmética (Sa) y el diámetro medio de las partículas de un área de muestra.

IMPORTANCIA DEL PERFILÓMETRO ÓPTICO 3D SIN CONTACTO PARA EL PAPEL DE LIMA

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

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, se utilizaron cinco tipos diferentes de lija (120,
180, 320, 800 y 2000) se escanean con el
Perfilómetro óptico sin contacto NANOVEA ST400 3D.
El Sa se extrae del escaneo y la partícula
El tamaño se calcula realizando un análisis de Motifs para
encontrar su diámetro equivalente

NANOVEA

ST400

SABER MÁS
RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El papel de lija disminuye la rugosidad de la superficie (Sa) y el tamaño de las partículas a medida que aumenta el grano, como era de esperar. El 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 en las superficies, en contraposición a las partículas más pequeñas con variaciones de altura bajas.
Tenga en cuenta que todas las definiciones de los parámetros de altura indicados se enumeran en la página A.1.

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

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

VISTA EN 2D Y 3D DEL PAPEL DE LIMA 

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

ANÁLISIS DE MOTIVOS

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

CONCLUSIÓN

Se utilizó el perfilómetro óptico 3D sin contacto de NANOVEA para inspeccionar las propiedades superficiales de varios tipos de lija, debido a su capacidad para escanear con precisión superficies con características micro y nano.

Los parámetros de altura de la superficie y los diámetros equivalentes de las partículas se obtuvieron a partir de cada una de las muestras de papel de lija utilizando un software avanzado para analizar los escaneos 3D. Se observó que, a medida que aumentaba el tamaño del grano, la rugosidad de la superficie (Sa) y el tamaño de las partículas disminuían, tal y como se esperaba.

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Perfilometría de medición de límites superficiales en espuma de poliestireno

Medición de límites superficiales

Medición de límites superficiales mediante perfilometría 3D

Más información

MEDICIÓN DE LÍMITES DE SUPERFICIE

UTILIZANDO LA PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

Craig Leising

INTRODUCCIÓN

En estudios en los que se evalúa la orientación de las características, patrones, formas, etc. de la interfaz de la superficie, resulta 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 los límites, picos, hoyos, áreas, volúmenes y muchos otros elementos para comprender su función en todo el perfil de la superficie objeto de estudio. Por ejemplo, al igual que en la imagen de los límites de grano de los metales, la importancia del análisis radica en la interfaz de muchas estructuras y su orientación general. Al comprender cada área de interés, se pueden identificar los defectos y/o anomalías dentro del área general. Aunque la imagen de los límites de grano se estudia normalmente en un rango que supera la capacidad del perfilómetro, y solo se trata de un análisis de imágenes en 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 en 3D.

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

A diferencia de otras técnicas, como las sondas táctiles o la interferometría, el Perfilómetro 3D sin contacto, mediante el cromatismo axial, puede medir casi cualquier superficie, los tamaños de las muestras pueden variar ampliamente debido a la disposición abierta y no es necesario preparar las muestras. Se obtiene un rango de nano a macro durante la medición del perfil de la superficie sin influencia alguna de la reflectividad o absorción de la muestra, tiene una capacidad avanzada para medir ángulos de superficie elevados y no hay manipulación de los resultados por parte del software. Mida 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 necesita un análisis de los límites de la superficie, junto con las ventajas de la capacidad combinada de 2D y 3D.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

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

NANOVEA

ST400

RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Medición de límites superficiales en 2D

Imagen topográfica (abajo a la izquierda) enmascarada por una 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 mediante la aplicación de un filtro.

Número total de granos: 167
Área total proyectada ocupada por los granos: 166,917 mm² (64,5962 %)
Área total proyectada ocupada por los límites: (35.4038 %)
Densidad de granos: 0,646285 granos/mm2

Área = 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 de límites superficiales en 3D

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

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos mostrado cómo el perfilómetro sin contacto NANOVEA 3D puede caracterizar con precisión la superficie del poliestireno expandido. Se puede obtener información estadística sobre toda la superficie de interés o sobre granos individuales, ya sean picos o depresiones. 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 hasta micro mecanizado, entre muchas otras. 

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Medición de contornos con el perfilómetro de NANOVEA

Medición de la profundidad del dibujo de los neumáticos y la rugosidad de la superficie de la goma | Perfilómetro óptico 3D

MEDICIÓN DE LA PROFUNDIDAD DEL BANDA DE RODADURA DEL NEUMÁTICO Y DE LA RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE DE GOMA utilizando un perfilómetro óptico 3D

Referencia para medir la profundidad del dibujo de los neumáticos que muestra varios patrones de dibujo de neumáticos de automóvil.

Preparado por

ANDREA HERRMANN

Aunque la profundidad del dibujo de los neumáticos se mide habitualmente con medidores manuales para garantizar la seguridad de los consumidores, los departamentos de I+D industriales y los fabricantes de neumáticos requieren métodos más avanzados. Esta nota de aplicación muestra cómo un perfilómetro óptico 3D proporciona mediciones precisas de la profundidad del dibujo de los neumáticos, mapas de contorno y análisis de la rugosidad de la superficie del caucho para estudios de alta precisión.

INTRODUCCIÓN

Al igual que todos los materiales, el coeficiente de fricción del caucho está relacionado en parte con la rugosidad de su superficie. En los neumáticos de los vehículos, tanto la profundidad del dibujo como la rugosidad de la superficie afectan directamente al rendimiento en cuanto a tracción, frenado y desgaste. En este estudio, se analizan la superficie del caucho y la rugosidad y las dimensiones del dibujo utilizando perfilometría 3D sin contacto.
Muestra de neumático utilizada para medir la profundidad del dibujo y la rugosidad de la superficie de goma.

LA MUESTRA

IMPORTANCIA DE LA PERFILOMETRÍA 3D SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE LA PROFUNDIDAD DEL BANDA DE RODADURA DE LOS NEUMÁTICOS

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

El sistema Profiler, con su estructura abierta, permite trabajar con muestras de muy diversos tamaños y no requiere ninguna preparación previa. Con un solo escaneo, los usuarios pueden capturar tanto la profundidad total de la banda de rodadura del neumático como la rugosidad de la superficie a nivel micro, sin que influya en absoluto la reflectividad o la 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.

Esta versatilidad hace que los perfilómetros NANOVEA sean ideales tanto para pruebas de desgaste de la banda de rodadura de los neumáticos como para la investigación avanzada de materiales de caucho.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, mostramos el NANOVEA ST400, un perfilómetro óptico 3D sin contacto que mide la profundidad del dibujo de los neumáticos, la geometría del contorno y la rugosidad de la superficie de la goma. Para este estudio, se seleccionó al azar una superficie de muestra lo suficientemente grande como para representar toda la superficie del neumático. Para cuantificar las características de la goma, utilizamos el software de análisis NANOVEA Ultra 3D para medir las dimensiones de los surcos, la profundidad del dibujo, la rugosidad de la superficie y el área desarrollada frente al área proyectada.

NANOVEA ST400 Estándar
Perfilómetro óptico 3D

DESCARGAR FOLLETO
SOLICITAR PRESUPUESTO
Perfilómetro óptico 3D Nanovea ST400 para el análisis de la profundidad del dibujo y la rugosidad de la superficie de los neumáticos.
ANÁLISIS: BANDA DE RODADURA DEL NEUMÁTICO
La vista 3D y la vista en falso color de las bandas de rodadura muestran el valor de mapear los diseños de superficies 3D. Esto proporciona a los ingenieros una herramienta sencilla para evaluar la uniformidad de la profundidad de la banda de rodadura, el diseño de los surcos y el desgaste desde múltiples ángulos. El análisis avanzado de contornos y el análisis de la altura de los escalones son herramientas extremadamente potentes para medir con precisión las dimensiones de las formas y el diseño de las muestras.
Perfilometría óptica 3D en falso color de la profundidad del dibujo de los neumáticos y la geometría de los surcos.
Vista de la superficie con perfilómetro 3D de la medición de la profundidad del dibujo de los neumáticos.

ANÁLISIS AVANZADO DEL CONTORNO

Análisis avanzado del contorno de las ranuras de la banda de rodadura de los neumáticos mediante perfilometría 3D.

ANÁLISIS DE LA ALTURA DE LOS ESCALONES

Análisis de la altura de los escalones para medir la profundidad del dibujo de los neumáticos con un perfilómetro óptico 3D.
Perfil de altura de escalones de perfilometría 3D que muestra la medición de la profundidad del dibujo de los neumáticos.
ANÁLISIS: SUPERFICIE DE GOMA
La superficie de caucho se puede cuantificar de numerosas formas utilizando herramientas de software integradas, como se muestra en las siguientes figuras. Se puede observar que la rugosidad de la superficie es de 2,688 μm, y que el área desarrollada frente al área proyectada es de 9,410 mm² frente a 8,997 mm². Estos resultados demuestran cómo la rugosidad de la superficie del caucho afecta a la tracción y al rendimiento, lo que permite realizar comparaciones entre diferentes formulaciones de caucho o distintos niveles de desgaste de la superficie.
Análisis de la rugosidad de la superficie del caucho con un perfilómetro óptico 3D
ISO 25178 Parámetros de altura de la superficie de caucho de los neumáticos
Vista de perfilometría óptica 3D de la rugosidad de la superficie de caucho y el área desarrollada.
Parámetros del perfilador de superficie de caucho de neumáticos

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos mostrado cómo el perfilómetro óptico sin contacto NANOVEA 3D puede caracterizar con precisión la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos, las dimensiones del contorno y la rugosidad de la superficie de la goma. 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. También se midieron varias dimensiones y radios de las bandas de rodadura de goma. Esta información puede ser utilizada por los fabricantes de neumáticos, los investigadores del sector automovilístico y los ingenieros de materiales para comparar diseños de bandas de rodadura, formulaciones de caucho o neumáticos con distintos grados de desgaste. Los datos que se muestran aquí representan solo una parte de los cálculos disponibles en el software de análisis Ultra 3D.

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Análisis de la superficie de escamas de pez mediante un perfilómetro óptico 3D

Análisis de la superficie de escamas de pez mediante un perfilómetro óptico 3D

Más información

ANÁLISIS DE LA SUPERFICIE DE LAS ESCAMAS DE LOS PECES

utilizando un PERFILADOR ÓPTICO 3D

Perfilómetro de escamas de pescado

Preparado por

Andrea Novitsky

INTRODUCCIÓN

La morfología, los patrones y otras características de las escamas de los peces se estudian utilizando NANOVEA. Perfilador óptico 3D sin contacto. La delicada naturaleza de esta muestra biológica, junto con sus ranuras muy pequeñas y de ángulo elevado, también destaca la importancia de la técnica sin contacto del perfilador. Las ranuras de la escama se denominan circuli y pueden estudiarse para estimar la edad del pez e incluso distinguir períodos de diferentes tasas de crecimiento, de forma similar a los anillos de un árbol. Se trata de una información muy importante para la gestión de las poblaciones de peces silvestres 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 cromatismo axial, puede medir casi cualquier superficie. El tamaño de las muestras puede variar ampliamente debido a la disposición abierta y no es necesario preparar las muestras. Durante la medición del perfil de la superficie se obtienen características en el rango nano a macro sin ninguna influencia de la reflectividad o absorción de la muestra. El instrumento ofrece una capacidad avanzada para medir ángulos de superficie elevados sin necesidad de manipular los resultados mediante software. Se puede medir fácilmente cualquier material, ya sea transparente, opaco, especular, difusivo, pulido o rugoso. La técnica ofrece una capacidad ideal, amplia y fácil de usar para maximizar los estudios de superficie, junto con las ventajas de las capacidades combinadas de 2D y 3D.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, presentamos el NANOVEA ST400, un perfilómetro 3D sin contacto con un sensor de alta velocidad, que proporciona un análisis completo de la superficie de una balanza.

El instrumento se ha utilizado para escanear toda la muestra, junto con un escaneo de mayor resolución de la zona central. También se midió la rugosidad de la superficie exterior e interior de la escala para compararlas.

NANOVEA

ST400

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

La vista en 3D y la vista en falso color de la escama externa muestran una estructura compleja similar a una huella digital 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 escama desde diferentes ángulos. Se muestran otras mediciones de la escama externa junto con la comparación entre el lado externo e interno de la escama.

Perfilómetro de escaneo 3D con escala de pez
Perfilómetro 3D con escáner de escamas de pez
Perfilómetro óptico 3D con escáner de escamas de pez y altura escalonada

COMPARACIÓN DE LA RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE

Perfilómetro de escamas de pez Escaneo 3D

CONCLUSIÓN

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

Las superficies externa e interna de la escama se pueden distinguir fácilmente solo por la rugosidad de la superficie, con valores de rugosidad de 15,92 μm y 1,56 μm, respectivamente. Además, se puede obtener información precisa y exacta sobre una escama de pez analizando los surcos, o círculos, de la superficie externa de la escama. Se midió la distancia de las bandas de circuli desde el centro y se determinó que la altura media de los circuli era de aproximadamente 58 μm. 

Los datos que se muestran aquí representan solo una parte de los cálculos disponibles en el software de análisis.

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