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Archives mensuelles : août 2023

Analyse de surface grenaillée

ANALYSE DE SURFACE GRAPPEE

UTILISATION DU PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT

Préparé par

CRAIG LEISING

INTRODUCTION

Le grenaillage est un processus dans lequel un substrat est bombardé avec des billes sphériques de métal, de verre ou de céramique - communément appelées "grenaille" - à une force destinée à induire une plasticité sur la surface. L'analyse des caractéristiques avant et après le grenaillage fournit des informations cruciales pour améliorer la compréhension et le contrôle du processus. La rugosité de la surface et la zone de couverture des fossettes laissées par le tir sont des aspects particulièrement intéressants.

Importance du profilomètre 3D sans contact pour l'analyse de surface grenaillée

Contrairement aux profilomètres à contact traditionnels, traditionnellement utilisés pour l'analyse des surfaces grenaillées, la mesure 3D sans contact fournit une image 3D complète pour offrir une compréhension plus complète de la zone de couverture et de la topographie de la surface. Sans fonctionnalités 3D, une inspection s’appuiera uniquement sur des informations 2D, insuffisantes pour caractériser une surface. Comprendre la topographie, la zone de couverture et la rugosité en 3D constitue la meilleure approche pour contrôler ou améliorer le processus de grenaillage. NANOVEA Profilomètres 3D sans contact utilise la technologie Chromatic Light avec une capacité unique à mesurer les angles abrupts trouvés sur les surfaces usinées et martelées. De plus, lorsque d'autres techniques ne parviennent pas à fournir des données fiables en raison du contact de la sonde, de la variation de la surface, de l'angle ou de la réflectivité, les profilomètres NANOVEA réussissent.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le profilomètre sans contact NANOVEA ST400 est utilisé pour mesurer la matière première et deux surfaces martelées différemment pour un examen comparatif. Il existe une liste interminable de paramètres de surface qui peuvent être calculés automatiquement après le scan de surface 3D. Ici, nous examinerons la surface 3D et sélectionnerons les zones d'intérêt pour une analyse plus approfondie, y compris la quantification et l'étude de la rugosité, des fossettes et de la surface.

NANOVEA

ST400

EN SAVOIR PLUS
profilomètre optique sans contact 3d

L'ÉCHANTILLON

RÉSULTATS

SURFACE EN ACIER

ISO 25178 PARAMÈTRES DE RUGOSITÉ 3D

SA 0,399 μm Rugosité moyenne
Sq 0,516 μm Rugosité RMS
Sz 5,686 μm Pic à vallée maximum
Sp 2,976 μm Hauteur maximale du pic
Sv 2,711 μm Profondeur maximale de la fosse
UGS 3.9344 Kurtosis
Ssk -0.0113 Skewness
Sal 0,0028 millimètres Longueur d'auto-corrélation
Str 0.0613 Rapport d'aspect des textures
Sdar 26,539 mm² Superficie
Svk 0,589 μm Profondeur réduite de la vallée
 

RÉSULTATS

SURFACE MARTELÉE 1

SURFACE COUVERTE
98.105%

ISO 25178 PARAMÈTRES DE RUGOSITÉ 3D

Sa 4.102 μm Rugosité moyenne
Sq 5,153 μm Rugosité RMS
Sz 44,975 μm Pic à vallée maximum
Sp 24,332 μm Hauteur maximale du pic
Sv 20,644 μm Profondeur maximale de la fosse
UGS 3.0187 Kurtosis
Ssk 0.0625 Skewness
Sal 0,0976 mm Longueur d'auto-corrélation
Str 0.9278 Rapport d'aspect des textures
Sdar 29,451 mm² Superficie
Svk 5,008 μm Profondeur réduite de la vallée

RÉSULTATS

SURFACE MARTELÉE 2

SURFACE COUVERTE 97.366%

ISO 25178 PARAMÈTRES DE RUGOSITÉ 3D

Sa 4.330 μm Rugosité moyenne
Sq 5,455 μm Rugosité RMS
Sz 54,013 μm Pic à vallée maximum
Sp 25,908 μm Hauteur maximale du pic
Sv 28.105 μm Profondeur maximale de la fosse
UGS 3.0642 Kurtosis
Ssk 0.1108 Skewness
Sal 0,1034 mm Longueur d'auto-corrélation
Str 0.9733 Rapport d'aspect des textures
Sdar 29,623 mm² Superficie
Svk 5,167 μm Profondeur réduite de la vallée

CONCLUSION

Dans cette application d'analyse de surface grenaillée, nous avons démontré comment le profileur 3D sans contact NANOVEA ST400 caractérise précisément à la fois la topographie et les détails nanométriques d'une surface grenaillée. Il est évident que la Surface 1 et la Surface 2 ont un impact significatif sur tous les paramètres rapportés ici par rapport à la matière première. Un simple examen visuel des images révèle les différences entre les surfaces. Ceci est encore confirmé en observant la zone de couverture et les paramètres énumérés. Par rapport à la surface 2, la surface 1 présente une rugosité moyenne inférieure (Sa), des bosses moins profondes (Sv) et une surface réduite (Sdar), mais une zone de couverture légèrement supérieure.

À partir de ces mesures de surface 3D, les zones d'intérêt peuvent être facilement identifiées et soumises à une gamme complète de mesures, y compris la rugosité, la finition, la texture, la forme, la topographie, la planéité, le gauchissement, la planéité, le volume, la hauteur de marche et autres. Une coupe 2D peut être rapidement choisie pour une analyse détaillée. Ces informations permettent une étude complète des surfaces grenaillées, en utilisant une gamme complète de ressources de mesure de surface. Des domaines d'intérêt spécifiques pourraient être examinés plus en détail avec un module AFM intégré. Les profilomètres 3D NANOVEA offrent des vitesses allant jusqu'à 200 mm/s. Ils peuvent être personnalisés en termes de taille, de vitesse, de capacités de numérisation et peuvent même être conformes aux normes de salle blanche de classe 1. Des options telles que le convoyeur d'indexation et l'intégration pour une utilisation en ligne ou en ligne sont également disponibles.

Un merci spécial à M. Hayden du FMI pour avoir fourni l'échantillon présenté dans cette note. Finissage industriel des métaux inc. | indmetfin.com

Morphologie de la surface de la peinture

MORPHOLOGIE DE LA SURFACE DE PEINTURE

SUIVI AUTOMATISÉ DE L'ÉVOLUTION EN TEMPS RÉEL
UTILISATION DU PROFILOMÈTRE 3D NANOVEA

Préparé par

DUANJIE LI, PhD

INTRODUCTION

Les propriétés protectrices et décoratives de la peinture jouent un rôle important dans une variété d'industries, y compris l'automobile, la marine, l'armée et la construction. Pour obtenir les propriétés souhaitées, telles que la résistance à la corrosion, la protection contre les UV et la résistance à l'abrasion, les formules et les architectures de peinture sont soigneusement analysées, modifiées et optimisées.

IMPORTANCE DU PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT POUR L'ANALYSE DE LA MORPHOLOGIE DE LA SURFACE DE LA PEINTURE SÉCHANTE

La peinture est généralement appliquée sous forme liquide et subit un processus de séchage, qui implique l'évaporation des solvants et la transformation de la peinture liquide en un film solide. Au cours du processus de séchage, la surface de la peinture change progressivement de forme et de texture. Différentes finitions et textures de surface peuvent être développées en utilisant des additifs pour modifier la tension de surface et les propriétés d'écoulement de la peinture. Cependant, dans le cas d'une recette de peinture mal formulée ou d'un traitement de surface inapproprié, des défaillances indésirables de la surface de peinture peuvent se produire.

Une surveillance précise in situ de la morphologie de la surface de la peinture pendant la période de séchage peut fournir un aperçu direct du mécanisme de séchage. De plus, l’évolution en temps réel des morphologies de surface constitue une information très utile dans diverses applications, comme l’impression 3D. La NANOVÉA Profilomètres 3D sans contact mesurer la morphologie de la surface de la peinture des matériaux sans toucher l'échantillon, en évitant toute altération de forme qui pourrait être provoquée par des technologies de contact telles qu'un stylet coulissant.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le profilomètre sans contact NANOVEA ST500, équipé d'un capteur optique de ligne à grande vitesse, est utilisé pour surveiller la morphologie de la surface de la peinture pendant sa période de séchage d'une heure. Nous présentons la capacité du profilomètre sans contact NANOVEA à fournir une mesure de profil 3D automatisée en temps réel des matériaux avec un changement de forme continu.

NANOVEA

ST500

EN SAVOIR PLUS

RÉSULTATS ET DISCUSSION

La peinture a été appliquée sur la surface d'une tôle, suivie immédiatement de mesures automatisées de l'évolution morphologique de la peinture en séchage in situ à l'aide du profilomètre sans contact NANOVEA ST500 équipé d'un capteur de ligne à grande vitesse. Une macro avait été programmée pour mesurer et enregistrer automatiquement la morphologie de la surface 3D à des intervalles de temps spécifiques : 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 et 60 min. Cette procédure d'analyse automatisée permet aux utilisateurs d'effectuer automatiquement des tâches d'analyse en exécutant des procédures définies dans l'ordre, ce qui réduit considérablement les efforts, le temps et les éventuelles erreurs de l'utilisateur par rapport aux tests manuels ou aux analyses répétées. Cette automatisation s'avère extrêmement utile pour les mesures à long terme impliquant plusieurs balayages à différents intervalles de temps.

Le capteur de ligne optique génère une ligne lumineuse composée de 192 points, comme illustré à la FIGURE 1. Ces 192 points lumineux balayent simultanément la surface de l'échantillon, ce qui augmente considérablement la vitesse de balayage. Cela garantit que chaque scan 3D est terminé rapidement pour éviter des changements de surface substantiels lors de chaque scan individuel.

FIGURE 1: Capteur de ligne optique balayant la surface de la peinture en cours de séchage.

La vue en fausses couleurs, la vue 3D et le profil 2D de la topographie de la peinture de séchage à des moments représentatifs sont illustrés sur la FIGURE 2, la FIGURE 3 et la FIGURE 4, respectivement. La fausse couleur dans les images facilite la détection de caractéristiques qui ne sont pas facilement discernables. Différentes couleurs représentent les variations de hauteur sur différentes zones de la surface de l'échantillon. La vue 3D offre aux utilisateurs un outil idéal pour observer la surface de la peinture sous différents angles. Au cours des 30 premières minutes du test, les fausses couleurs sur la surface de la peinture passent progressivement de tons plus chauds à des tons plus froids, indiquant une diminution progressive de la hauteur au fil du temps au cours de cette période. Ce processus ralentit, comme le montre le léger changement de couleur lors de la comparaison de la peinture à 30 et 60 minutes.

La hauteur moyenne de l'échantillon et les valeurs de rugosité Sa en fonction du temps de séchage de la peinture sont tracées à la FIGURE 5. L'analyse complète de la rugosité de la peinture après 0, 30 et 60 min de temps de séchage est répertoriée dans le TABLEAU 1. On peut observer que la hauteur moyenne de la surface de la peinture diminue rapidement de 471 à 329 µm au cours des 30 premières minutes de temps de séchage. La texture de surface se développe en même temps que le solvant se vaporise, conduisant à une augmentation de la valeur de rugosité Sa de 7,19 à 22,6 µm. Le processus de séchage de la peinture ralentit par la suite, entraînant une diminution progressive de la hauteur de l'échantillon et de la valeur Sa à 317 µm et 19,6 µm, respectivement, à 60 min.

Cette étude met en évidence les capacités du profilomètre 3D sans contact NANOVEA à surveiller les changements de surface 3D de la peinture en cours de séchage en temps réel, fournissant des informations précieuses sur le processus de séchage de la peinture. En mesurant la morphologie de la surface sans toucher l'échantillon, le profilomètre évite d'introduire des altérations de forme dans la peinture non séchée, ce qui peut se produire avec des technologies de contact comme le stylet coulissant. Cette approche sans contact garantit une analyse précise et fiable de la morphologie de la surface de séchage de la peinture.

FIGURE 2 : Évolution de la morphologie de la surface de séchage de la peinture à différents moments.

FIGURE 3 : Vue 3D de l'évolution de la surface de la peinture à différents temps de séchage.

FIGURE 4 : Profil 2D sur l'échantillon de peinture après différents temps de séchage.

FIGURE 5 : Évolution de la hauteur moyenne de l'échantillon et de la valeur de rugosité Sa en fonction du temps de séchage de la peinture.

ISO 25178

Temps de séchage (min) 0 5 10 20 30 40 50 60
Carré (µm) 7.91 9.4 10.8 20.9 22.6 20.6 19.9 19.6
UGS 26.3 19.8 14.6 11.9 10.5 9.87 9.83 9.82
Sp (µm) 97.4 105 108 116 125 118 114 112
Sv (µm) 127 70.2 116 164 168 138 130 128
Sz (µm) 224 175 224 280 294 256 244 241
Sa (µm) 4.4 5.44 6.42 12.2 13.3 12.2 11.9 11.8

Carré – Hauteur racine carrée moyenne | UGS – Kurtosis | Sp- Hauteur maximale du pic | Sv- Hauteur maximale de la fosse | Sz- Hauteur maximale | Sv- Hauteur moyenne arithmétique

TABLEAU 1 : Rugosité de la peinture à différents temps de séchage.

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons présenté les capacités du profilomètre 3D sans contact NANOVEA ST500 pour surveiller l'évolution de la morphologie de la surface de la peinture pendant le processus de séchage. Le capteur de ligne optique à grande vitesse, générant une ligne avec 192 points lumineux qui balayent simultanément la surface de l'échantillon, a rendu l'étude rapide tout en garantissant une précision inégalée.

La fonction macro du logiciel d'acquisition permet de programmer des mesures automatisées de la morphologie de surface 3D in situ, ce qui la rend particulièrement utile pour les mesures à long terme impliquant plusieurs balayages à des intervalles de temps cibles spécifiques. Cela réduit considérablement le temps, les efforts et le potentiel d'erreurs de l'utilisateur. Les changements progressifs de la morphologie de la surface sont surveillés en continu et enregistrés en temps réel au fur et à mesure que la peinture sèche, fournissant des informations précieuses sur le mécanisme de séchage de la peinture.

Les données présentées ici ne représentent qu'une fraction des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. Les profilomètres NANOVEA sont capables de mesurer pratiquement n'importe quelle surface, qu'elle soit transparente, sombre, réfléchissante ou opaque.

 

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