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AR Categoría: Indentación | Resistencia a la fractura
Micropartículas: Resistencia a la compresión y microindentación
MICROPARTÍCULAS
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y MICROINDENTACIÓN
PROBANDO SALES
Autor:
Jorge Ramírez
Revisado por:
Jocelyn Esparza
INTRODUCCIÓN
La resistencia a la compresión se ha convertido en un elemento vital para la medición del control de calidad en el desarrollo y la mejora de las micropartículas nuevas y existentes y las microcaracterísticas (pilares y esferas) que se ven hoy en día. Las micropartículas tienen diversas formas y tamaños y pueden desarrollarse a partir de cerámica, vidrio, polímeros y metales. Sus usos incluyen la administración de fármacos, la mejora del sabor de los alimentos y las formulaciones de hormigón, entre muchos otros. El control de las propiedades mecánicas de las micropartículas o microcaracterísticas es fundamental para su éxito y requiere la capacidad de caracterizar cuantitativamente su integridad mecánica.
IMPORTANCIA DE LA PROFUNDIDAD FRENTE A LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE LA CARGA
Los instrumentos estándar de medición de la compresión no son capaces de soportar cargas bajas y no proporcionan los resultados adecuados. datos de profundidad de las micropartículas. Mediante el uso de Nano o Microindentaciónla resistencia a la compresión de las nanopartículas o micropartículas (blandas o duras) puede medirse con exactitud y precisión.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En esta nota de aplicación medimos la resistencia a la compresión de la sal con el Comprobador mecánico NANOVEA en modo micro indentación.
NANOVEA
CB500
CONDICIONES DE ENSAYO
fuerza máxima
30 N
tasa de carga
60 N/min
velocidad de descarga
60 N/min
tipo de penetrador
Punzón plano
Acero | 1mm Diámetro
Curvas de carga en función de la profundidad
Resultados y debate
Altura, fuerza de rotura y resistencia de las partículas 1 y 2
El fallo de la partícula se determinó en el punto en el que la pendiente inicial de la curva de fuerza frente a profundidad comenzó a disminuir notablemente, lo que indica que el material ha alcanzado un límite elástico y ya no es capaz de resistir las fuerzas de compresión aplicadas. Una vez superado el límite elástico, la profundidad de indentación comienza a aumentar exponencialmente durante el periodo de carga. Estos comportamientos pueden observarse en Curvas de carga en función de la profundidad para ambas muestras.
CONCLUSIÓN
En conclusión, hemos demostrado cómo la NANOVEA Comprobador mecánico en modo de microindentación es una gran herramienta para las pruebas de resistencia a la compresión de micropartículas. Aunque las partículas ensayadas están hechas del mismo material, se sospecha que los diferentes puntos de fallo medidos en este estudio se debieron probablemente a microfisuras preexistentes en las partículas y a tamaños de partícula variables. Cabe señalar que, en el caso de los materiales frágiles, existen sensores de emisión acústica para medir el inicio de la propagación de la grieta durante un ensayo.
En NANOVEA Comprobador mecánico ofrece resoluciones de desplazamiento en profundidad hasta el nivel subnanométrico,
lo que la convierte también en una gran herramienta para el estudio de micropartículas o rasgos muy frágiles. Para micropartículas blandas y frágiles
materiales, es posible aplicar cargas de hasta 0,1 mN con nuestro módulo de nanoindentación.
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Mejore los procedimientos mineros con la microindentación
INVESTIGACIÓN EN MICROINDENTACIÓN Y CONTROL DE CALIDAD
La mecánica de rocas es el estudio del comportamiento mecánico de las masas rocosas y se aplica en minería, perforación, producción de yacimientos e industrias de construcción civil. La instrumentación avanzada con medición precisa de las propiedades mecánicas permite la mejora de piezas y procedimientos en estas industrias. La comprensión de la mecánica de las rocas a microescala garantiza el éxito de los procedimientos de control de calidad.
Microindentación es una herramienta crucial para los estudios relacionados con la mecánica de rocas. Estas técnicas hacen avanzar las técnicas de excavación al proporcionar una mayor comprensión de las propiedades de la masa rocosa. La microindentación se utiliza para mejorar las cabezas de perforación, lo que mejora los procedimientos de minería. La microindentación se ha utilizado para estudiar la formación de tiza y polvo a partir de minerales. Los estudios de microindentación pueden incluir dureza, módulo de Young, fluencia, tensión-deformación, tenacidad a la fractura y compresión con un solo instrumento.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En esta aplicación, el Nanovea comprobador mecánico mide la dureza Vickers (Hv), el módulo de Young y la tenacidad a la fractura de una muestra de roca mineral. La roca se compone de biotita, feldespato y cuarzo, que forman el compuesto estándar del granito. Cada uno de ellos se prueba por separado.
RESULTADOS Y DEBATE
Esta sección incluye una tabla resumen que compara los principales resultados numéricos de las distintas muestras, seguida de los listados de resultados completos, que incluyen cada indentación realizada, acompañados de micrografías de la indentación, cuando están disponibles. Estos resultados completos presentan los valores medidos de dureza y módulo de Young como la profundidad de penetración (Δd) con sus medias y desviaciones estándar. Debe tenerse en cuenta que pueden producirse grandes variaciones en los resultados en el caso de que la rugosidad de la superficie se encuentre en el mismo rango de tamaño que la indentación.
Tabla resumen de los principales resultados numéricos para la dureza y la resistencia a la fractura
CONCLUSIÓN
El comprobador mecánico Nanovea demuestra la reproducibilidad y la precisión de los resultados de la indentación en la dura superficie de la roca mineral. La dureza y el módulo de Young de cada material que forma el granito se midieron directamente a partir de curvas de profundidad frente a carga. La superficie rugosa implicó la realización de pruebas con cargas más elevadas que podrían haber provocado microfisuras. La microfisuración explicaría algunas de las variaciones observadas en las mediciones. Debido a la rugosidad de la superficie de la muestra, las grietas no eran perceptibles mediante observación microscópica estándar. Por lo tanto, no es posible calcular las cifras tradicionales de tenacidad a la fractura que requieren mediciones de la longitud de las grietas. En su lugar, utilizamos el sistema para detectar la iniciación de grietas a través de las dislocaciones en las curvas de profundidad frente a carga al aumentar las cargas.
Las cargas umbral de fractura se registraron en las cargas en las que se produjeron fallos. A diferencia de los ensayos tradicionales de tenacidad a la fractura que se limitan a medir la longitud de la grieta, se obtiene una carga en la que comienza la fractura umbral. Además, el entorno controlado y estrechamente vigilado permite medir la dureza para utilizarla como valor cuantitativo para comparar diversas muestras.
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Resistencia al rayado de los protectores de pantalla para móviles
Resistencia al rayado de los protectores de pantalla para móviles
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Importancia de probar los protectores de pantalla
Aunque las pantallas de los teléfonos están diseñadas para resistir roturas y arañazos, siguen siendo susceptibles de sufrir daños. El uso diario del teléfono hace que se desgasten y, por ejemplo, acumulen arañazos y grietas. Dado que reparar estas pantallas puede resultar caro, los protectores de pantalla son un artículo asequible para prevenir daños que suele comprarse y utilizarse para aumentar la durabilidad de una pantalla.
Utilizando el Módulo Macro del Comprobador Mecánico Nanovea PB1000 junto con el sensor de emisiones acústicas (AE), podemos identificar claramente las cargas críticas en las que los protectores de pantalla muestran fallos debido a las pruebas de rayado1 para crear un estudio comparativo entre dos tipos de protectores de pantalla.
Dos tipos comunes de materiales protectores de pantalla son el TPU (poliuretano termoplástico) y el cristal templado. De los dos, el vidrio templado se considera el mejor, ya que proporciona una mejor protección contra impactos y arañazos. Sin embargo, también es el más caro. Por otro lado, los protectores de pantalla de TPU son menos caros y una opción popular entre los consumidores que prefieren los protectores de pantalla de plástico. Dado que los protectores de pantalla están diseñados para absorber arañazos e impactos y suelen estar hechos de materiales con propiedades frágiles, los ensayos controlados de arañazos combinados con la detección de EA in situ son una configuración de ensayo óptima para determinar las cargas a las que se producen fallos cohesivos (por ejemplo, agrietamiento, astillamiento y fractura) y/o fallos adhesivos (por ejemplo, delaminación y espalación).
Objetivo de medición
En este estudio, se realizaron tres pruebas de rayado en dos protectores de pantalla comerciales diferentes utilizando el Módulo Macro del Comprobador Mecánico PB1000 de Nanovea. Mediante el uso de un sensor de emisiones acústicas y un microscopio óptico, se identificaron las cargas críticas en las que cada protector de pantalla mostraba fallos.
Procedimiento de ensayo y procedimientos
Se utilizó el comprobador mecánico Nanovea PB1000 para probar dos protectores de pantalla aplicados sobre la pantalla de un teléfono y sujetados a una mesa con sensor de fricción. Los parámetros de prueba para todos los arañazos se tabulan en la Tabla 1 a continuación.
Resultados y debate
Dado que los protectores de pantalla estaban hechos de un material diferente, cada uno de ellos presentaba distintos tipos de fallos. Sólo se observó un fallo crítico en el protector de pantalla de TPU, mientras que el protector de pantalla de vidrio templado presentó dos. Los resultados de cada muestra se muestran en la Tabla 2. La carga crítica #1 se define como la carga a la que los protectores de pantalla empezaron a mostrar signos de fallo cohesivo bajo el microscopio. La carga crítica #2 se define por el primer cambio de pico observado en los datos del gráfico de emisiones acústicas.
Para el protector de pantalla de TPU, la carga crítica #2 se correlaciona con la ubicación junto con el arañazo donde el protector comenzó a despegarse visiblemente de la pantalla del teléfono. Apareció un arañazo en la superficie de la pantalla del teléfono una vez que se superó la carga crítica #2 para el resto de las pruebas de arañazos. Para el protector de pantalla de vidrio templado, la carga crítica #1 se correlaciona con el lugar donde comenzaron a aparecer las fracturas radiales. La carga crítica #2 se produce hacia el final del rayado con cargas más elevadas. La emisión acústica es de mayor magnitud que la del protector de pantalla TPU, sin embargo, no se produjo ningún daño en la pantalla del teléfono. En ambos casos, la carga crítica #2 correspondió a un gran cambio en la profundidad, lo que indica que el penetrador había atravesado el protector de pantalla.
Conclusión
En este estudio mostramos la capacidad del comprobador mecánico Nanovea PB1000 para realizar ensayos de rayado controlados y repetibles y, simultáneamente, utilizar la detección de emisiones acústicas para identificar con precisión las cargas a las que se producen fallos adhesivos y cohesivos en protectores de pantalla fabricados con TPU y vidrio templado. Los datos experimentales presentados en este documento respaldan la hipótesis inicial de que el vidrio templado es el que mejor funciona para evitar arañazos en las pantallas de los teléfonos.
El comprobador mecánico Nanovea ofrece capacidades de medición precisas y repetibles de indentación, rayado y desgaste utilizando módulos Nano y Micro que cumplen las normas ISO y ASTM. El Comprobador mecánico es un sistema completo, lo que lo convierte en la solución ideal para determinar toda la gama de propiedades mecánicas de revestimientos, películas y sustratos finos o gruesos, blandos o duros.
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Ensayo de flexión en 3 puntos mediante microindentación
En esta aplicación, el Nanovea Comprobador mecánico, en Microindentación se utiliza para medir la resistencia a la flexión (mediante flexión en 3 puntos) de muestras de varilla de distintos tamaños (pasta) para mostrar una gama de datos. Se eligieron 2 diámetros diferentes para demostrar tanto las características elásticas como las frágiles. Utilizando un penetrador de punta plana para aplicar una carga puntual, determinamos la rigidez (módulo de Young) e identificamos las cargas críticas a las que la muestra se fracturará.
