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AR Categoría: Indentación | Resistencia a la fractura
Micropartículas: Resistencia a la compresión y microindentación
MICROPARTÍCULAS
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y MICRO INDENTACIÓN
MEDIANTE EL ANÁLISIS DE LAS SALES
El autor:
Jorge Ramírez
Revisado por:
Jocelyn Esparza
INTRODUCCIÓN
La resistencia a la compresión se ha convertido en algo vital para la medición del control de calidad en el desarrollo y la mejora de las micropartículas nuevas y existentes y de 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 las microfiguras 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 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 de micro indentación.
NANOVEA
CB500
CONDICIONES DE PRUEBA
fuerza máxima
30 N
tasa de carga
60 N/min
tasa de descarga
60 N/min
tipo de penetrador
Punzón plano
Acero | 1mm de diámetro
Curvas de carga en función de la profundidad
Resultados y debate
Altura, fuerza de rotura y resistencia para la partícula 1 y la partícula 2
El fallo de la partícula se determinó como el punto en el que la pendiente inicial de la curva de fuerza frente a la profundidad comenzó a disminuir notablemente, lo que indica que el material ha alcanzado un punto de fluencia y ya no es capaz de resistir las fuerzas de compresión aplicadas. Una vez superado el punto de fluencia, la profundidad de indentación comienza a aumentar exponencialmente durante el periodo de carga. Estos comportamientos pueden verse en Curvas de carga en función de la profundidad para ambas muestras.
CONCLUSIÓN
En conclusión, hemos mostrado cómo el NANOVEA Probador Mecánico en modo de microindentación es una gran herramienta para las pruebas de resistencia a la compresión de las 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 los diferentes tamaños de las mismas. 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.
El NANOVEA Probador Mecánico ofrece resoluciones de desplazamiento en profundidad hasta el nivel sub nanométrico,
lo que la convierte en una gran herramienta para el estudio de micropartículas o rasgos muy frágiles. Para las micropartículas blandas y frágiles
materiales, las cargas de hasta 0,1mN son posibles con nuestro módulo de nano indentación
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Mejore los procedimientos de minería con la microindentación
INVESTIGACIÓN Y CONTROL DE CALIDAD DE LA MICROINDENTACIÓN
La mecánica de las rocas es el estudio del comportamiento mecánico de las masas rocosas y se aplica en las industrias de la minería, la perforación, la producción de yacimientos y la construcción civil. La instrumentación avanzada con medición precisa de las propiedades mecánicas permite mejorar las piezas y los procedimientos en estas industrias. El éxito de los procedimientos de control de calidad está garantizado por la comprensión de la mecánica de las rocas a microescala.
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 la Nanovea probador mecánico Mide la dureza Vickers (Hv), el módulo de Young y la tenacidad a la fractura de una muestra de roca mineral. La roca está formada por biotita, feldespato y cuarzo, que forman el compuesto de granito estándar. Cada uno se prueba por separado.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Esta sección incluye una tabla resumen que compara los principales resultados numéricos de las diferentes 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. Hay que tener en cuenta que pueden producirse grandes variaciones en los resultados en el caso de que la rugosidad de la superficie esté 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 probador mecánico Nanovea demuestra la reproducibilidad y los resultados precisos de la indentación en la superficie dura de la roca mineral. La dureza y el módulo de Young de cada material que forma el granito se midieron directamente a partir de las curvas de profundidad frente a la carga. La superficie rugosa supuso la realización de pruebas con cargas más elevadas que podrían haber provocado microfisuras. La microfisuración explicaría algunas de las variaciones observadas en las mediciones. Las grietas no eran perceptibles a través de la observación estándar por microscopía debido a la superficie rugosa de la muestra. Por lo tanto, no es posible calcular las cifras tradicionales de resistencia 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 la carga mientras se incrementan las cargas.
Las cargas umbrales de fractura se registraron en las cargas en las que se produjeron los fallos. A diferencia de los ensayos tradicionales de resistencia 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 la medición de la dureza para utilizarla como valor cuantitativo para comparar una variedad de muestras.
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Resistencia a los arañazos de los protectores de pantalla de los teléfonos móviles
Resistencia a los arañazos de los protectores de pantalla de los teléfonos móviles
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La importancia de probar los protectores de pantalla
Aunque las pantallas de los teléfonos están diseñadas para resistir a las roturas y los arañazos, siguen siendo susceptibles de sufrir daños. El uso diario del teléfono hace que se desgasten, por ejemplo, acumulando arañazos y grietas. Dado que la reparación de estas pantallas puede ser costosa, los protectores de pantalla son un elemento de prevención de daños asequible que se suele comprar y utilizar 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 para los protectores de pantalla son el TPU (poliuretano termoplástico) y el vidrio templado. De los dos, el vidrio templado se considera el mejor, ya que proporciona una mejor protección contra los impactos y los arañazos. Sin embargo, también es el más caro. Por otro lado, los protectores de pantalla de TPU son menos costosos y una opción popular para 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 de arañazos controlados junto con la detección de EA in situ son una configuración de ensayo óptima para determinar las cargas a las que se producen los fallos cohesivos (por ejemplo, agrietamiento, astillamiento y fractura) y/o los fallos adhesivos (por ejemplo, delaminación y desprendimiento).
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 prueba y procedimientos
El probador mecánico Nanovea PB1000 se utilizó para probar dos protectores de pantalla aplicados a la pantalla de un teléfono y sujetados a una mesa con sensor de fricción. Los parámetros de la prueba para todos los arañazos se tabulan en la Tabla 1 a continuación.
Resultados y discusión
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 en la que los protectores de pantalla comenzaron 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 el lugar, junto con el arañazo, en el que el protector comenzó a despegarse visiblemente de la pantalla del teléfono. Una vez que se superó la carga crítica #2 en el resto de las pruebas de rayado, apareció un rayón en la superficie de la pantalla del teléfono. Para el protector de pantalla de vidrio templado, la carga crítica #1 se correlaciona con el lugar en el que comenzaron a aparecer las fracturas radiales. La carga crítica #2 se produce hacia el final del rayado con cargas más altas. La emisión acústica es de mayor magnitud que la del protector de pantalla de TPU, sin embargo, no se produjeron daños 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 indentador había atravesado el protector de pantalla.
Conclusión:
En este estudio mostramos la capacidad del Probador Mecánico Nanovea PB1000 para realizar pruebas de rayado controladas 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 los protectores de pantalla fabricados con TPU y vidrio templado. Los datos experimentales presentados en este documento apoyan la suposición inicial de que el vidrio templado es el que mejor funciona para prevenir los arañazos en las pantallas de los teléfonos.
El probador mecánico Nanovea ofrece capacidades de medición precisas y repetibles de indentaciones, rayones y desgaste utilizando módulos Nano y Micro que cumplen con ISO y ASTM. El Probador Mecánico Es un sistema completo, lo que lo convierte en la solución ideal para determinar toda la gama de propiedades mecánicas de recubrimientos, 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 Probador Mecánico, en Microindentación se utiliza para medir la resistencia a la flexión (utilizando la flexión de 3 puntos) de muestras de varillas de diferentes tamaños (pasta) para mostrar una gama de datos. Se eligieron 2 diámetros diferentes para demostrar tanto las características elásticas como las frágiles. Utilizando un indentador 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.
