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AR Catégorie : Essais de profilométrie
Tribologie des charges dynamiques
Tribologie des charges dynamiques
Introduction
L'usure se produit dans pratiquement tous les secteurs industriels et impose des coûts de ~0,75% du PIB1. La recherche en tribologie est essentielle pour améliorer l'efficacité de la production, les performances des applications, ainsi que la conservation des matériaux, de l'énergie et de l'environnement. Les vibrations et les oscillations sont inévitables dans un large éventail d'applications tribologiques. Des vibrations externes excessives accélèrent le processus d'usure et réduisent les performances de service, ce qui entraîne des défaillances catastrophiques des pièces mécaniques.
Les tribomètres conventionnels à charge morte appliquent des charges normales par des poids de masse. Une telle technique de chargement limite non seulement les options de chargement à une charge constante, mais elle crée également des vibrations intenses et incontrôlées à des charges et des vitesses élevées, ce qui conduit à des évaluations limitées et incohérentes du comportement d'usure. Une évaluation fiable de l'effet des oscillations contrôlées sur le comportement d'usure des matériaux est souhaitable pour la R&D et le CQ dans différentes applications industrielles.
La charge élevée révolutionnaire de Nanovea tribomètre a une capacité de charge maximale de 2000 N avec un système de contrôle de charge dynamique. Le système avancé de chargement pneumatique à air comprimé permet aux utilisateurs d'évaluer le comportement tribologique d'un matériau sous des charges normales élevées avec l'avantage d'amortir les vibrations indésirables créées pendant le processus d'usure. Par conséquent, la charge est mesurée directement sans avoir besoin des ressorts tampons utilisés dans les conceptions plus anciennes. Un module de charge oscillant à électro-aimant parallèle applique une oscillation bien contrôlée d'amplitude souhaitée jusqu'à 20 N et de fréquence jusqu'à 150 Hz.
La friction est mesurée avec une grande précision directement à partir de la force latérale appliquée au support supérieur. Le déplacement est surveillé in situ, ce qui donne un aperçu de l'évolution du comportement à l'usure des échantillons d'essai. Le test d'usure sous charge d'oscillation contrôlée peut également être effectué dans des environnements de corrosion, de température élevée, d'humidité et de lubrification pour simuler les conditions de travail réelles pour les applications tribologiques. Un haut débit intégré profilomètre sans contact mesure automatiquement la morphologie des traces d'usure et le volume d'usure en quelques secondes.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, nous démontrons la capacité du tribomètre à charge dynamique Nanovea T2000 à étudier le comportement tribologique de différents échantillons de revêtement et de métal dans des conditions de charge d'oscillation contrôlée.
Procédure d'essai
Le comportement tribologique, par exemple le coefficient de friction, COF, et la résistance à l'usure d'un revêtement résistant à l'usure de 300 µm d'épaisseur a été évalué et comparé par le tribomètre Nanovea T2000 avec un tribomètre conventionnel à charge morte utilisant une configuration broche sur disque selon ASTM G992.
Des échantillons séparés recouverts de Cu et de TiN contre une bille d'Al₂0₃ de 6 mm sous oscillation contrôlée ont été évalués par le mode de tribologie de charge dynamique du tribomètre Nanovea T2000.
Les paramètres de l'essai sont résumés dans le tableau 1.
Le profilomètre 3D intégré, équipé d'un capteur de ligne, scanne automatiquement la piste d'usure après les essais, fournissant ainsi la mesure la plus précise du volume d'usure en quelques secondes.
Résultats et discussion
Système de chargement pneumatique vs. système de chargement mort
Le comportement tribologique d'un revêtement résistant à l'usure en utilisant le tribomètre Nanovea T2000 est comparé à un tribomètre conventionnel à charge morte (DL). L'évolution du COF du revêtement est présentée à la Fig. 2. Nous observons que le revêtement présente une valeur COF comparable de ~0.6 pendant le test d'usure. Cependant, les 20 profils de section transversale à différents endroits de la piste d'usure de la Fig. 3 indiquent que le revêtement a subi une usure beaucoup plus sévère sous le système de charge morte.
Des vibrations intenses ont été générées par le processus d'usure du système de charge morte à charge et vitesse élevées. La pression massive concentrée au niveau de la face de contact, combinée à une vitesse de glissement élevée, crée des vibrations importantes au niveau du poids et de la structure, entraînant une usure accélérée. Le tribomètre conventionnel à charge morte applique la charge à l'aide de poids de masse. Cette méthode est fiable pour des charges de contact faibles dans des conditions d'usure légères ; cependant, dans des conditions d'usure agressives à des charges et des vitesses plus élevées, les vibrations importantes font rebondir les poids de manière répétée, ce qui donne une trace d'usure irrégulière et une évaluation tribologique peu fiable. Le taux d'usure calculé est de 8,0±2,4 x 10-4 mm3/N m, ce qui montre un taux d'usure élevé et un écart-type important.
Le tribomètre Nanovea T2000 est conçu avec un système de chargement à contrôle dynamique pour amortir les oscillations. Il applique la charge normale avec de l'air comprimé, ce qui minimise les vibrations indésirables créées pendant le processus d'usure. En outre, le contrôle actif de la charge en boucle fermée garantit qu'une charge constante est appliquée tout au long de l'essai d'usure et que le stylet suit le changement de profondeur de la trace d'usure. Un profil de piste d'usure nettement plus cohérent est mesuré, comme le montre la figure 3a, ce qui se traduit par un faible taux d'usure de 3,4±0,5 x 10-4 mm3/N m.
L'analyse de la trace d'usure présentée à la figure 4 confirme que l'essai d'usure effectué par le système de chargement pneumatique à air comprimé du tribomètre Nanovea T2000 crée une trace d'usure plus lisse et plus cohérente par rapport au tribomètre conventionnel à charge morte. En outre, le tribomètre Nanovea T2000 mesure le déplacement du stylet pendant le processus d'usure, ce qui donne un aperçu supplémentaire de la progression du comportement d'usure in situ.
Oscillation contrôlée sur l'usure de l'échantillon de Cu
Le module d'électroaimant de charge à oscillation parallèle du tribomètre Nanovea T2000 permet aux utilisateurs d'étudier l'effet des oscillations à amplitude et fréquence contrôlées sur le comportement d'usure des matériaux. Le COF des échantillons de Cu est enregistré in situ comme le montre la figure 6. L'échantillon de Cu présente un COF constant de ~0,3 pendant la première mesure de 330 révolutions, ce qui signifie la formation d'un contact stable à l'interface et une piste d'usure relativement lisse. Lorsque le test d'usure se poursuit, la variation du COF indique un changement dans le mécanisme d'usure. En comparaison, les essais d'usure sous une oscillation contrôlée par une amplitude de 5 N à 50 N présentent un comportement d'usure différent : le COF augmente rapidement au début du processus d'usure, et montre une variation significative tout au long de l'essai d'usure. Ce comportement du COF indique que l'oscillation imposée dans la charge normale joue un rôle dans l'état de glissement instable au niveau du contact.
La figure 7 compare la morphologie des traces d'usure mesurées par le profilomètre optique sans contact intégré. On peut observer que l'échantillon de Cu soumis à une amplitude d'oscillation contrôlée de 5 N présente une trace d'usure beaucoup plus grande avec un volume de 1,35 x 109 µm3, comparé à 5,03 x 108 µm3 sans oscillation imposée. L'oscillation contrôlée accélère significativement la vitesse d'usure par un facteur de ~2.7, montrant l'effet critique de l'oscillation sur le comportement d'usure.
Oscillation contrôlée sur l'usure du revêtement de TiN
Le COF et les traces d'usure de l'échantillon de revêtement TiN sont présentés à la Fig. 8. Le revêtement TiN présente des comportements d'usure très différents sous oscillation, comme l'indique l'évolution du COF pendant les tests. Le revêtement TiN présente un COF constant de ~0,3 après la période de rodage au début du test d'usure, en raison du contact glissant stable à l'interface entre le revêtement TiN et la bille en Al₂O₃. Cependant, lorsque le revêtement TiN commence à céder, la bille Al₂O₃ pénètre à travers le revêtement et glisse contre le substrat en acier frais situé en dessous. Une quantité importante de débris de revêtement TiN dur est générée dans la piste d'usure au même moment, transformant une usure par glissement stable à deux corps en une usure par abrasion à trois corps. Un tel changement des caractéristiques du couple de matériaux conduit à des variations accrues de l'évolution du COF. L'oscillation imposée de 5 N et 10 N accélère la rupture du revêtement TiN de ~400 révolutions à moins de 100 révolutions. Les traces d'usure plus importantes sur les échantillons de revêtement TiN après les tests d'usure sous oscillation contrôlée sont en accord avec un tel changement de COF.
Conclusion
Le système de chargement pneumatique avancé du tribomètre Nanovea T2000 possède un avantage intrinsèque en tant qu'amortisseur de vibrations naturellement rapide par rapport aux systèmes traditionnels de charge morte. Cet avantage technologique des systèmes pneumatiques est vrai par rapport aux systèmes à charge contrôlée qui utilisent une combinaison de servomoteurs et de ressorts pour appliquer la charge. Cette technologie garantit une évaluation fiable et mieux contrôlée de l'usure à des charges élevées, comme le démontre cette étude. En outre, le système de chargement actif en boucle fermée peut modifier la charge normale à une valeur souhaitée pendant les tests d'usure afin de simuler les applications réelles observées dans les systèmes de freinage.
Au lieu de subir l'influence de conditions de vibrations non contrôlées pendant les essais, nous avons montré que le tribomètre à charge dynamique Nanovea T2000 permet aux utilisateurs d'évaluer quantitativement les comportements tribologiques des matériaux dans différentes conditions d'oscillations contrôlées. Les vibrations jouent un rôle important dans le comportement d'usure des échantillons de revêtement en métal et en céramique.
Le module de chargement oscillant à électroaimant parallèle fournit des oscillations contrôlées avec précision à des amplitudes et des fréquences définies, permettant aux utilisateurs de simuler le processus d'usure dans des conditions réelles où les vibrations environnementales sont souvent un facteur important. En présence d'oscillations imposées pendant l'usure, les échantillons de revêtement en Cu et en TiN présentent tous deux un taux d'usure considérablement accru. L'évolution du coefficient de friction et le déplacement du stylet mesurés in situ sont des indicateurs importants de la performance du matériau pendant les applications tribologiques. Le profilomètre 3D sans contact intégré offre un outil permettant de mesurer précisément le volume d'usure et d'analyser la morphologie détaillée des traces d'usure en quelques secondes, ce qui permet de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux de l'usure.
Le T2000 est équipé d'un moteur auto-réglable, de haute qualité et à couple élevé, avec une vitesse interne de 20 bits et un codeur de position externe de 16 bits. Il permet au tribomètre de fournir une gamme inégalée de vitesses de rotation de 0,01 à 5000 tr/min qui peuvent changer par bonds ou en continu. Contrairement aux systèmes qui utilisent un capteur de couple situé en bas, le tribomètre Nanovea utilise une cellule de charge de haute précision située en haut pour mesurer avec précision et séparément les forces de friction.
Les tribomètres Nanovea offrent des essais d'usure et de friction précis et répétables en utilisant des modes rotatifs et linéaires conformes aux normes ISO et ASTM (y compris les essais à 4 billes, à rondelle de butée et à bloc sur bague), avec des modules optionnels d'usure à haute température, de lubrification et de tribo-corrosion disponibles dans un système pré-intégré. La gamme inégalée du Nanovea T2000 est une solution idéale pour déterminer la gamme complète des propriétés tribologiques des revêtements, films et substrats minces ou épais, mous ou durs.
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Analyse de la texture de la peau d'orange d'une peinture à l'aide de la profilométrie 3D
Analyse de la texture de la peau d'orange d'une peinture à l'aide de la profilométrie 3D
Introduction
La taille et la fréquence des structures de surface sur les substrats affectent la qualité des revêtements brillants. La texture de la peau d'orange, ainsi nommée en raison de son aspect, peut se développer à partir de l'influence du substrat et de la technique d'application de la peinture. Les problèmes de texture sont généralement quantifiés par l'ondulation, la longueur d'onde et l'effet visuel qu'ils ont sur les revêtements brillants. Les textures les plus petites entraînent une réduction de la brillance, tandis que les plus grandes entraînent des ondulations visibles sur la surface revêtue. La compréhension du développement de ces textures et de sa relation avec les substrats et les techniques est essentielle au contrôle de la qualité.
Importance de la profilométrie pour la mesure de la texture
Contrairement aux instruments 2D traditionnels utilisés pour mesurer la texture brillante, la mesure 3D sans contact fournit rapidement une image 3D permettant de comprendre les caractéristiques de la surface, avec la possibilité supplémentaire d'examiner rapidement les zones d'intérêt. Sans la rapidité et l'examen en 3D, un environnement de contrôle de la qualité s'appuierait uniquement sur des informations en 2D qui ne permettent guère de prévoir l'ensemble de la surface. La compréhension des textures en 3D permet de sélectionner au mieux les mesures de traitement et de contrôle. Le contrôle de la qualité de ces paramètres repose en grande partie sur une inspection quantifiable, reproductible et fiable. Nanovea 3D sans contact Profilomètres Les profilomètres Nanovea utilisent la technologie confocale chromatique pour avoir la capacité unique de mesurer les angles abrupts rencontrés lors des mesures rapides. Les profilomètres Nanovea réussissent là où 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.
Objectif de la mesure
Dans cette application, le Nanovea HS2000L mesure la texture de la peau d'orange d'une peinture brillante. Il existe d'innombrables paramètres de surface calculés automatiquement à partir de la numérisation de la surface 3D. Ici, nous analysons une surface 3D scannée en quantifiant les caractéristiques de la texture de la peau d'orange de la peinture.
Résultats et discussion
Le Nanovea HS2000L a quantifié les paramètres d'isotropie et de hauteur de la peinture à peau d'orange. La texture de la peau d'orange a quantifié la direction du motif aléatoire avec une isotropie de 94,4%. Les paramètres de hauteur quantifient la texture avec une différence de hauteur de 24.84µm.
La courbe du rapport de portance de la figure 4 est une représentation graphique de la distribution de la profondeur. Il s'agit d'une fonction interactive du logiciel qui permet à l'utilisateur de visualiser les distributions et les pourcentages à différentes profondeurs. Un profil extrait dans la Figure 5 donne des valeurs de rugosité utiles pour la texture de la peau d'orange. L'extraction des pics au-dessus d'un seuil de 144 microns montre la texture de la peau d'orange. Ces paramètres sont facilement ajustables à d'autres zones ou paramètres d'intérêt.
Conclusion
Dans cette application, le profilomètre 3D sans contact Nanovea HS2000L caractérise avec précision la topographie et les détails nanométriques de la texture de la peau d'orange sur un revêtement brillant. Les zones d'intérêt des mesures de surface 3D sont rapidement identifiées et analysées à l'aide de nombreuses mesures utiles (dimension, rugosité, texture de finition, topographie de forme, planéité, gauchissement, planéité, aire volumique, hauteur de marche, etc.) Des coupes transversales 2D rapidement choisies fournissent un ensemble complet de ressources de mesures de surface sur la texture de brillance. Les zones d'intérêt particulier peuvent être analysées plus en détail avec un module AFM intégré. La vitesse du profilomètre Nanovea 3D varie de <1 mm/s à 500 mm/s pour convenir aux applications de recherche et aux besoins d'inspection à grande vitesse. Les profilomètres 3D Nanovea ont une large gamme de configurations pour s'adapter à votre application.
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Analyse de la surface d'un centime en 3D avec la profilométrie sans contact
Importance de la profilométrie sans contact pour les pièces de monnaie
La monnaie est très appréciée dans la société moderne car elle est échangée contre des biens et des services. Les pièces de monnaie et les billets de papier circulent entre les mains de nombreuses personnes. Le transfert constant de monnaie physique crée une déformation de surface. La 3D de Nanovea Profilomètre scanne la topographie des pièces de monnaie frappées au cours de différentes années pour étudier les différences de surface.
Les caractéristiques des pièces de monnaie sont facilement reconnaissables par le grand public puisqu’il s’agit d’objets courants. Un centime est idéal pour présenter la puissance du logiciel avancé d’analyse de surface de Nanovea : Mountains 3D. Les données de surface collectées avec notre profilomètre 3D permettent des analyses de haut niveau sur une géométrie complexe avec soustraction de surface et extraction de contours 2D. La soustraction de surface avec un masque, un tampon ou un moule contrôlé compare la qualité des processus de fabrication tandis que l'extraction de contour identifie les tolérances grâce à l'analyse dimensionnelle. Le logiciel 3D Profilometer et Mountains 3D de Nanovea étudie la topographie submicronique d'objets apparemment simples, comme des pièces de monnaie.
Objectif de la mesure
La surface supérieure complète de cinq pennies a été scannée à l'aide du capteur de lignes à haute vitesse de Nanovea. Le rayon intérieur et extérieur de chaque penny a été mesuré à l'aide du logiciel d'analyse avancée Mountains. Une extraction de la surface de chaque penny dans une zone d'intérêt avec soustraction directe de la surface a quantifié la déformation de la surface.
Résultats et discussion
Surface 3D
Le profilomètre Nanovea HS2000 n'a pris que 24 secondes pour scanner 4 millions de points dans une zone de 20mm x 20mm avec un pas de 10um x 10um pour acquérir la surface d'un penny. Vous trouverez ci-dessous une carte de hauteur et une visualisation 3D du scan. La vue 3D montre la capacité du capteur haute vitesse à capter de petits détails imperceptibles à l'œil nu. De nombreuses petites rayures sont visibles sur la surface du penny. La texture et la rugosité de la pièce de monnaie vues dans la vue 3D sont étudiées.
Analyse dimensionnelle
Les contours du penny ont été extraits et l'analyse dimensionnelle a permis d'obtenir les diamètres intérieur et extérieur de l'arête. Le rayon extérieur était en moyenne de 9,500 mm ± 0,024 tandis que le rayon intérieur était en moyenne de 8,960 mm ± 0,032. Les autres analyses dimensionnelles que Mountains 3D peut effectuer sur des sources de données 2D et 3D sont les mesures de distance, la hauteur de marche, la planéité et les calculs d'angle.
Soustraction de surface
La figure 5 montre la zone d'intérêt pour l'analyse de la soustraction de surface. Le penny de 2007 a été utilisé comme surface de référence pour les quatre pennies plus anciens. La soustraction de surface à partir de la surface du penny 2007 montre les différences entre les pennies avec des trous/peaks. La différence de volume total de la surface est obtenue en additionnant les volumes des trous/pointes. L'erreur RMS indique dans quelle mesure les surfaces des pennies correspondent les unes aux autres.
Conclusion
Le High-Speed HS2000L de Nanovea a numérisé cinq pièces de monnaie frappées à des années différentes. Le logiciel Mountains 3D a comparé les surfaces de chaque pièce en utilisant l'extraction des contours, l'analyse dimensionnelle et la soustraction de surface. L'analyse définit clairement le rayon intérieur et extérieur entre les pennies tout en comparant directement les différences de caractéristiques de surface. Avec la capacité du profilomètre 3D de Nanovea à mesurer n'importe quelle surface avec une résolution de l'ordre du nanomètre, combinée aux capacités d'analyse de Mountains 3D, les applications possibles en matière de recherche et de contrôle de la qualité sont infinies.
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Dimensions et état de surface des tubes polymères
Importance de l'analyse dimensionnelle et de surface des tubes polymères
Les tubes fabriqués à partir de matériaux polymères sont couramment utilisés dans de nombreuses industries allant de l'automobile au médical, en passant par l'électricité et bien d'autres catégories. Dans cette étude, des cathéters médicaux fabriqués à partir de différents matériaux polymères ont été étudiés à l'aide du Nanovea Profilomètre 3D sans contact pour mesurer la rugosité, la morphologie et les dimensions de la surface. La rugosité de surface est cruciale pour les cathéters, car de nombreux problèmes liés aux cathéters, notamment les infections, les traumatismes physiques et les inflammations, peuvent être liés à la surface des cathéters. Les propriétés mécaniques, telles que le coefficient de friction, peuvent également être étudiées en observant les propriétés de la surface. Ces données quantifiables peuvent être obtenues pour s'assurer que le cathéter peut être utilisé pour des applications médicales.
Par rapport à la microscopie optique et à la microscopie électronique, la profilométrie 3D sans contact utilisant le chromatisme axial est hautement préférable pour caractériser les surfaces des cathéters en raison de sa capacité à mesurer les angles/courbures, de sa capacité à mesurer les surfaces des matériaux malgré la transparence ou la réflectivité, de la préparation minimale des échantillons et de sa nature non invasive. Contrairement à la microscopie optique conventionnelle, la hauteur de la surface peut être obtenue et utilisée pour une analyse computationnelle, par exemple pour trouver les dimensions et enlever la forme pour trouver la rugosité de la surface. La faible préparation de l'échantillon, contrairement à la microscopie électronique, et la nature sans contact permettent également une collecte rapide des données sans craindre la contamination et les erreurs liées à la préparation de l'échantillon.
Objectif de la mesure
Dans cette application, le profilomètre sans contact Nanovea 3D est utilisé pour scanner la surface de deux cathéters : l'un en TPE (élastomère thermoplastique) et l'autre en PVC (chlorure de polyvinyle). Les paramètres de morphologie, de dimension radiale et de hauteur des deux cathéters seront obtenus et comparés.
Résultats et discussion
Surface 3D
Malgré la courbure des tubes polymères, le profilomètre sans contact Nanovea 3D peut scanner la surface des cathéters. A partir du scan effectué, une image 3D peut être obtenue pour une inspection visuelle rapide et directe de la surface.
Analyse dimensionnelle 2D
La dimension radiale extérieure a été obtenue en extrayant un profil du scan original et en ajustant un arc au profil. Cela montre la capacité du profilomètre 3D sans contact à effectuer une analyse dimensionnelle rapide pour les applications de contrôle de la qualité. Il est également possible d'obtenir facilement plusieurs profils sur la longueur du cathéter.
Analyse de surface Rugosité
La dimension radiale extérieure a été obtenue en extrayant un profil du scan original et en ajustant un arc au profil. Cela montre la capacité du profilomètre 3D sans contact à effectuer une analyse dimensionnelle rapide pour les applications de contrôle de la qualité. Il est également possible d'obtenir facilement plusieurs profils sur la longueur du cathéter.
Conclusion
Dans cette application, nous avons montré comment le profilomètre sans contact Nanovea 3D peut être utilisé pour caractériser des tubes polymères. Plus précisément, la métrologie de surface, les dimensions radiales et la rugosité de surface ont été obtenues pour des cathéters médicaux. Le rayon extérieur du cathéter en TPE s'est avéré être de 2,40 mm alors que celui du cathéter en PVC était de 1,27 mm. La surface du cathéter en TPE s'est avérée plus rugueuse que celle du cathéter en PVC. Le Sa du TPE était de 0.9740µm comparé à 0.1791µm du PVC. Bien que des cathéters médicaux aient été utilisés pour cette application, la profilométrie 3D sans contact peut également être appliquée à une grande variété de surfaces. Les données et les calculs pouvant être obtenus ne se limitent pas à ce qui est montré.
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Tribologie des polymères
Introduction
Les polymères ont été largement utilisés dans une grande variété d'applications et sont devenus un élément indispensable de la vie quotidienne. Les polymères naturels tels que l'ambre, la soie et le caoutchouc naturel ont joué un rôle essentiel dans l'histoire de l'humanité. Le processus de fabrication des polymères synthétiques peut être optimisé pour obtenir des propriétés physiques uniques telles que la résistance, la viscoélasticité, l'autolubrification et bien d'autres encore.
Importance de l'usure et de la friction des polymères
Les polymères sont couramment utilisés pour des applications tribologiques, comme les pneus, les roulements et les bandes transporteuses.
Différents mécanismes d'usure se produisent en fonction des propriétés mécaniques du polymère, des conditions de contact et des propriétés des débris ou du film de transfert formés au cours du processus d'usure. Pour s'assurer que les polymères possèdent une résistance à l'usure suffisante dans les conditions de service, une évaluation tribologique fiable et quantifiable est nécessaire. L'évaluation tribologique nous permet de comparer quantitativement les comportements d'usure de différents polymères de manière contrôlée et surveillée afin de sélectionner le matériau candidat pour l'application visée.
Le tribomètre Nanovea offre des tests d'usure et de friction répétables en utilisant des modes rotatifs et linéaires conformes aux normes ISO et ASTM, avec des modules optionnels d'usure et de lubrification à haute température disponibles dans un système pré-intégré. Cette gamme inégalée permet aux utilisateurs de simuler les différents environnements de travail des polymères, y compris les contraintes concentrées, l'usure et les hautes températures, etc.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette étude, nous avons montré que le Nanovea Tribomètre est un outil idéal pour comparer le frottement et la résistance à l’usure de différents polymères de manière bien contrôlée et quantitative.
PROCÉDURE DE TEST
Le coefficient de frottement (COF) et la résistance à l'usure de différents polymères courants ont été évalués par le Tribomètre Nanovea. Une bille d'Al2O3 a été utilisée comme contre-matériau (broche, échantillon statique). Les traces d'usure sur les polymères (échantillons en rotation dynamique) ont été mesurées à l'aide d'un profilomètre 3D sans contact et microscope optique une fois les tests terminés. Il convient de noter qu’un capteur endoscopique sans contact peut être utilisé en option pour mesurer la profondeur de pénétration de la broche dans l’échantillon dynamique lors d’un test d’usure. Les paramètres de test sont résumés dans le tableau 1. Le taux d'usure, K, a été évalué à l'aide de la formule K = Vl (Fxs), où V est le volume usé, F est la charge normale et s est la distance de glissement.
Veuillez noter que des billes d'Al2O3 ont été utilisées comme contre-matériau dans cette étude. Tout matériau solide peut être substitué pour simuler plus fidèlement les performances de deux spécimens dans des conditions d'application réelles.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
La vitesse d'usure est un facteur vital pour déterminer la durée de vie des matériaux, tandis que le frottement joue un rôle critique dans les applications tribologiques. La figure 2 compare l'évolution du COF pour différents polymères contre la bille en Al2O3 pendant les tests d'usure. Le COF fonctionne comme un indicateur du moment où les défaillances se produisent et où le processus d'usure entre dans une nouvelle phase. Parmi les polymères testés, le PEHD maintient le COF constant le plus bas de ~0,15 tout au long du test d'usure. Le COF régulier implique qu'un tribo-contact stable est formé.
Les figures 3 et 4 comparent les traces d'usure des échantillons de polymère après leur mesure au microscope optique. Le profilomètre 3D sans contact in situ détermine précisément le volume d'usure des échantillons de polymère, ce qui permet de calculer avec exactitude des taux d'usure de 0,0029, 0,0020 et 0,0032m3/N m, respectivement. En comparaison, l'échantillon de CPVC présente le taux d'usure le plus élevé de 0,1121m3/N m. De profondes cicatrices d'usure parallèles sont présentes dans la trace d'usure du CPVC.
CONCLUSION
La résistance à l'usure des polymères joue un rôle essentiel dans leur performance de service. Dans cette étude, nous avons montré que le tribomètre Nanovea évalue le coefficient de frottement et le taux d'usure de différents polymères dans un environnement de travail.
de manière bien contrôlée et quantitative. Le HDPE montre le COF le plus bas de ~0.15 parmi les polymères testés. Les échantillons de PEHD, de Nylon 66 et de polypropylène possèdent de faibles taux d'usure de 0,0029, 0,0020 et 0,0032 m3/N m, respectivement. La combinaison d'une faible friction et d'une grande résistance à l'usure fait du HDPE un bon candidat pour les applications tribologiques des polymères.
Le profilomètre 3D sans contact in situ permet de mesurer avec précision le volume d'usure et offre un outil pour analyser la morphologie détaillée des traces d'usure, ce qui permet de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux de l'usure.
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Finition de surface des panneaux en nid d'abeille avec la profilométrie 3D
INTRODUCTION
La rugosité, la porosité et la texture de la surface du panneau en nid d'abeille sont essentielles à quantifier pour la conception finale du panneau. Ces qualités de surface sont en corrélation directe avec les caractéristiques esthétiques et fonctionnelles de la surface du panneau. Une meilleure compréhension de la texture et de la porosité de la surface peut aider à optimiser le traitement et la fabrication de la surface du panneau. Une mesure quantitative, précise et fiable de la surface du panneau en nid d'abeille est nécessaire pour contrôler les paramètres de surface en fonction des exigences d'application et de peinture. Les capteurs Nanovea 3D sans contact utilisent une technologie confocale chromatique unique capable de mesurer précisément la surface de ces panneaux.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette étude, la plateforme Nanovea HS2000 équipée d'un capteur de ligne à grande vitesse a été utilisée pour mesurer et comparer deux panneaux en nid d'abeille avec des finitions de surface différentes. Nous présentons le Nanovea profilomètre sans contactLa capacité de fournit des mesures de profilage 3D rapides et précises et une analyse complète et approfondie de l'état de surface.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
La surface de deux échantillons de panneaux en nid d'abeille avec des finitions de surface variées, à savoir l'échantillon 1 et l'échantillon 2, a été mesurée. La fausse couleur et la vue 3D des surfaces des échantillons 1 et 2 sont présentées respectivement sur la Figure 3 et la Figure 4. Les valeurs de rugosité et de planéité ont été calculées par un logiciel d'analyse avancé et sont comparées dans le tableau 1. L'échantillon 2 présente une surface plus poreuse que l'échantillon 1. Par conséquent, l'échantillon 2 possède une rugosité Sa plus élevée de 14,7 µm, par rapport à une valeur Sa de 4,27 µm pour l'échantillon 1.
Les profils 2D des surfaces des panneaux en nid d'abeille ont été comparés dans la Figure 5, permettant aux utilisateurs d'avoir une comparaison visuelle de la variation de hauteur à différents endroits de la surface de l'échantillon. Nous pouvons observer que l'échantillon 1 présente une variation de hauteur de ~25 µm entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse. D'autre part, l'échantillon 2 présente plusieurs pores profonds sur le profil 2D. Le logiciel d'analyse avancée a la capacité de localiser et de mesurer automatiquement la profondeur de six pores relativement profonds, comme le montre le tableau de la figure 4.b de l'échantillon 2. Le pore le plus profond parmi les six possède une profondeur maximale de près de 90 µm (étape 4).
Pour approfondir la taille et la distribution des pores de l'échantillon 2, une évaluation de la porosité a été réalisée et discutée dans la section suivante. La vue en coupe est présentée sur la Figure 5 et les résultats sont résumés dans le Tableau 2. Nous pouvons observer que les pores, marqués en bleu sur la Figure 5, ont une distribution relativement homogène sur la surface de l'échantillon. La surface projetée des pores constitue 18.9% de la surface totale de l'échantillon. Le volume par mm² de l'ensemble des pores est de ~0.06 mm³. Les pores ont une profondeur moyenne de 42,2 µm, et la profondeur maximale est de 108,1 µm.
CONCLUSION
Dans cette application, nous avons montré que la plateforme Nanovea HS2000 équipée d'un capteur linéaire à haute vitesse est un outil idéal pour analyser et comparer la finition de surface des échantillons de panneaux en nid d'abeille de manière rapide et précise. Les scans de profilométrie haute résolution associés à un logiciel d'analyse avancé permettent une évaluation complète et quantitative de la finition de surface des échantillons de panneaux en nid d'abeille.
Les données présentées ici ne représentent qu'une petite partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. Les profilomètres Nanovea mesurent pratiquement n'importe quelle surface pour une large gamme d'applications dans les industries des semi-conducteurs, de la microélectronique, du solaire, des fibres optiques, de l'automobile, de l'aérospatiale, de la métallurgie, de l'usinage, des revêtements, de la pharmacie, du biomédical, de l'environnement et bien d'autres.
MAINTENANT, PARLONS DE VOTRE CANDIDATURE
Comprendre les défaillances des revêtements à l'aide d'essais de rayure
Introduction :
L'ingénierie de surface des matériaux joue un rôle important dans une variété d'applications fonctionnelles, allant de l'aspect décoratif à la protection des substrats contre l'usure, la corrosion et d'autres formes d'attaques. Un facteur important et primordial qui détermine la qualité et la durée de vie des revêtements est leur force de cohésion et d'adhésion.
Balayage à grande vitesse avec profilométrie sans contact
Introduction :
Les mesures de surface à configuration rapide et facile permettent d'économiser du temps et des efforts et sont essentielles pour le contrôle qualité, la recherche et le développement et les installations de production. La Nanovéa Profilomètre sans contact est capable d'effectuer des analyses de surface 3D et 2D pour mesurer des caractéristiques à l'échelle nanométrique à macro sur n'importe quelle surface, offrant ainsi une large gamme d'utilisation.
Rugosité de la surface et caractéristiques d'une cellule solaire
Importance de l'essai des panneaux solaires
La maximisation de l'absorption d'énergie d'une cellule solaire est essentielle à la survie de la technologie en tant que ressource renouvelable. Les multiples couches de revêtement et de verre de protection permettent l'absorption, la transmission et la réflexion de la lumière nécessaires au fonctionnement des cellules photovoltaïques. Étant donné que la plupart des cellules solaires grand public ont un rendement de 15-18%, l'optimisation de leur rendement énergétique est une bataille permanente.
Des études ont montré que la rugosité de la surface joue un rôle essentiel dans la réflexion de la lumière. La première couche de verre doit être aussi lisse que possible pour atténuer la réflexion de la lumière, mais les couches suivantes ne suivent pas cette ligne directrice. Un certain degré de rugosité est nécessaire à l'interface de chaque revêtement pour augmenter la possibilité de diffusion de la lumière dans leurs zones d'appauvrissement respectives et augmenter l'absorption de la lumière dans la cellule1. L'optimisation de la rugosité de la surface dans ces régions permet à la cellule solaire de fonctionner au mieux de ses capacités. Avec le capteur Nanovea HS2000 High Speed Sensor, la mesure de la rugosité de la surface peut être effectuée rapidement et avec précision.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, nous montrerons les capacités du système Nanovea Profilomètre HS2000 avec High Speed Sensor en mesurant la rugosité de la surface et les caractéristiques géométriques d'une cellule photovoltaïque. Pour cette démonstration, une cellule solaire monocristalline sans protection en verre sera mesurée, mais la méthodologie peut être utilisée pour diverses autres applications.
Procédure d'essai et procédures
Les paramètres de test suivants ont été utilisés pour mesurer la surface de la cellule solaire.
Résultats et discussion
La vue 2D en fausses couleurs de la cellule solaire et une extraction de la surface avec ses paramètres de hauteur respectifs sont représentées ci-dessous. Un filtre gaussien a été appliqué aux deux surfaces et un indice plus agressif a été utilisé pour aplanir la zone extraite. Cela exclut les formes (ou ondulations) supérieures à l'indice de coupure, laissant derrière elles des caractéristiques qui représentent la rugosité de la cellule solaire.
Un profil a été pris perpendiculairement à l'orientation des lignes de grille pour mesurer leurs caractéristiques géométriques, comme le montre le graphique ci-dessous. La largeur de la ligne de grille, la hauteur du pas et le pas peuvent être mesurés pour n'importe quel endroit spécifique de la cellule solaire.
Conclusion
Dans cette étude, nous avons pu montrer la capacité du capteur linéaire Nanovea HS2000 à mesurer la rugosité et les caractéristiques de surface d'une cellule photovoltaïque monocristalline. Avec la possibilité d'automatiser des mesures précises de plusieurs échantillons et de fixer des limites de réussite et d'échec, le capteur linéaire Nanovea HS2000 est un choix parfait pour les inspections de contrôle de la qualité.
Référence
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. " Influence de la rugosité de surface sur les caractéristiques optiques des cellules solaires multicouches " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.
MAINTENANT, PARLONS DE VOTRE CANDIDATURE
Comparaison de l'usure par abrasion sur le denim
Introduction
La forme et la fonction d'un tissu sont déterminées par sa qualité et sa durabilité. L'utilisation quotidienne des tissus entraîne leur usure, par exemple l'empilement, le peluchage et la décoloration. La qualité médiocre des tissus utilisés pour les vêtements peut souvent entraîner le mécontentement des consommateurs et porter atteinte à la marque.
Tenter de quantifier les propriétés mécaniques des tissus peut poser de nombreux défis. La structure du fil et même l'usine dans laquelle il a été produit peuvent entraîner une mauvaise reproductibilité des résultats des tests. Il est donc difficile de comparer les résultats de tests provenant de différents laboratoires. La mesure de la résistance à l'usure des tissus est essentielle pour les fabricants, les distributeurs et les détaillants de la chaîne de production textile. Une mesure de la résistance à l'usure bien contrôlée et reproductible est cruciale pour assurer un contrôle de qualité fiable du tissu.
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