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CONTACTEZ-NOUS

Catégorie : Profilométrie | Géométrie et formes

 

Inspection de la surface des soudures à l'aide d'un profilomètre 3D portable

Inspection de surface WELd

utilisation d'un profilomètre 3d portable

Préparé par

CRAIG LEISING

INTRODUCTION

Il peut devenir critique qu'une soudure particulière, généralement réalisée par inspection visuelle, soit étudiée avec un niveau de précision extrême. Les domaines d'intérêt spécifiques pour une analyse précise comprennent les fissures de surface, la porosité et les cratères non remplis, quelles que soient les procédures d'inspection ultérieures. Les caractéristiques de la soudure telles que la dimension/forme, le volume, la rugosité, la taille, etc. peuvent toutes être mesurées pour une évaluation critique.

IMPORTANCE DU PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT POUR L'INSPECTION DE LA SURFACE DES SOUDURES

Contrairement à d'autres techniques telles que les palpeurs ou l'interférométrie, le NANOVEA Profilomètre 3D sans contact, utilisant le chromatisme axial, peut mesurer presque toutes les surfaces, la taille des échantillons peut varier considérablement en raison de la mise en scène ouverte et aucune préparation d'échantillon n'est nécessaire. La plage nano à macro est obtenue lors de la mesure du profil de surface sans influence de la réflectivité ou de l'absorption de l'échantillon, a une capacité avancée de mesurer des angles de surface élevés et il n'y a aucune manipulation logicielle des résultats. Mesurez facilement n'importe quel matériau : transparent, opaque, spéculaire, diffusif, poli, rugueux, etc. Les capacités 2D et 2D des profilomètres portables NANOVEA en font des instruments idéaux pour une inspection complète des surfaces de soudure en laboratoire et sur le terrain.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le profileur portable NANOVEA JR25 est utilisé pour mesurer la rugosité de surface, la forme et le volume d'une soudure, ainsi que la zone environnante. Ces informations peuvent fournir des renseignements essentiels pour étudier correctement la qualité de la soudure et du processus de soudage.

NANOVEA

JR25

EN SAVOIR PLUS

RÉSULTATS DES TESTS

L'image ci-dessous montre la vue 3D complète de la soudure et de la zone environnante, ainsi que les paramètres de surface de la soudure uniquement. Le profil de la section transversale 2D est montré ci-dessous.

l'échantillon

Avec le profil de la section transversale 2D ci-dessus retiré de la 3D, les informations dimensionnelles de la soudure sont calculées ci-dessous. La surface et le volume du matériau sont calculés pour la soudure uniquement ci-dessous.

 HOLEPEAK
SURFACE1,01 mm214,0 mm2
VOLUME8,799e-5 mm323,27 mm3
PROFONDEUR/HAUTEUR MAXIMALE0,0276 mm0,6195 mm
PROFONDEUR/HAUTEUR MOYENNE 0,004024 mm 0,2298 mm

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré comment le NANOVEA 3D Non-Contact Profiler peut caractériser avec précision les caractéristiques critiques d'une soudure et de la surface environnante. À partir de la rugosité, des dimensions et du volume, une méthode quantitative de qualité et de répétabilité peut être déterminée ou étudiée de manière plus approfondie. Des échantillons de soudures, comme l'exemple présenté dans cette note d'application, peuvent être facilement analysés à l'aide d'un profileur NANOVEA standard de table ou portable, pour des essais en interne ou sur le terrain.

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Analyse de la fractographie à l'aide de la profilométrie 3D

ANALYSE FRACTOGRAPHIQUE

EN UTILISANT LA PROFILOMÉTRIE 3D

Préparé par

CRAIG LEISING

INTRODUCTION

La fractographie est l'étude des caractéristiques des surfaces fracturées et a toujours été étudiée au microscope ou au MEB. En fonction de la taille de la caractéristique, un microscope (caractéristiques macro) ou SEM (caractéristiques nano et micro) sont sélectionnés pour l'analyse de la surface. Les deux permettant finalement d’identifier le type de mécanisme de fracture. Bien qu'efficace, le microscope présente des limites évidentes et le SEM, dans la plupart des cas, autres que l'analyse au niveau atomique, n'est pas pratique pour la mesure de la surface de fracture et manque de capacité d'utilisation plus large. Grâce aux progrès de la technologie de mesure optique, le NANOVEA Profilomètre 3D sans contact est désormais considéré comme l'instrument de choix, avec sa capacité à fournir des mesures de surface 2D et 3D à l'échelle nanométrique.

IMPORTANCE DU PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT POUR L'INSPECTION DES FRACTURES

Contrairement au MEB, un profilomètre 3D sans contact peut mesurer presque toutes les surfaces, toutes les tailles d'échantillons, avec une préparation minimale de l'échantillon, tout en offrant des dimensions verticales/horizontales supérieures à celles d'un MEB. Avec un profileur, les caractéristiques allant du nanomètre au macroscope sont capturées en une seule mesure, sans influence de la réflectivité de l'échantillon. Mesurez facilement tous les matériaux : transparents, opaques, spéculaires, diffusifs, polis, rugueux, etc. Le profilomètre 3D sans contact offre des possibilités étendues et conviviales pour maximiser les études de fracture de surface à une fraction du coût d'un MEB.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le NANOVEA ST400 est utilisé pour mesurer la surface fracturée d'un échantillon d'acier. Dans cette étude, nous présentons une zone 3D, une extraction de profil 2D et une carte directionnelle de la surface.

NANOVEA

ST400

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RÉSULTATS

SURFACE SUPÉRIEURE

Direction de la texture de la surface 3D

Isotropie51.26%
Première direction123.2º
Deuxième direction116.3º
Troisième direction0.1725º

La surface, le volume, la rugosité et bien d'autres éléments peuvent être calculés automatiquement à partir de cette extraction.

Extraction du profil 2D

RÉSULTATS

SURFACE LATÉRALE

Direction de la texture de la surface 3D

Isotropie15.55%
Première direction0.1617º
Deuxième direction110.5º
Troisième direction171.5º

La surface, le volume, la rugosité et bien d'autres éléments peuvent être calculés automatiquement à partir de cette extraction.

Extraction du profil 2D

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré comment le profilomètre 3D sans contact NANOVEA ST400 peut caractériser avec précision la topographie complète (nano, micro et macro caractéristiques) d'une surface fracturée. À partir de la zone 3D, la surface peut être clairement identifiée et des sous-zones ou des profils/coupes transversales peuvent être rapidement extraits et analysés avec une liste infinie de calculs de surface. Les caractéristiques de surface sub-nanométriques peuvent être analysées plus en détail grâce à un module AFM intégré.

En outre, NANOVEA a ajouté une version portable à sa gamme de profilomètres, ce qui est particulièrement important pour les études sur le terrain lorsque la surface d'une fracture est inamovible. Avec cette large liste de capacités de mesure de surface, l'analyse de la surface des fractures n'a jamais été aussi facile et pratique avec un seul instrument.

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Usure et frottement des courroies polymères à l'aide d'un tribomètre

COURROIES EN POLYMÈRE

USURE ET FRICTION à l'aide d'un TRIBOMETRE

Préparé par

DUANJIE LI, PhD

INTRODUCTION

La transmission par courroie transmet la puissance et suit le mouvement relatif entre deux ou plusieurs arbres rotatifs. En tant que solution simple et peu coûteuse avec un entretien minimal, les transmissions par courroie sont largement utilisées dans une variété d'applications, telles que les scies à ruban, les scieries, les batteuses, les souffleurs de silo et les convoyeurs. Les transmissions par courroie peuvent protéger les machines contre les surcharges, ainsi qu'amortir et isoler les vibrations.

IMPORTANCE DE L'ÉVALUATION DE L'USURE POUR LES TRANSMISSIONS PAR COURROIE

Le frottement et l'usure sont inévitables pour les courroies d'une machine entraînée par courroie. Un frottement suffisant assure une transmission efficace de la puissance sans glissement, mais un frottement excessif peut entraîner une usure rapide de la courroie. Différents types d'usure tels que la fatigue, l'abrasion et le frottement se produisent pendant le fonctionnement de la transmission par courroie. Afin de prolonger la durée de vie de la courroie et de réduire le coût et le temps de réparation et de remplacement de la courroie, une évaluation fiable des performances d'usure des courroies est souhaitable pour améliorer la durée de vie des courroies, l'efficacité de la production et les performances des applications. La mesure précise du coefficient de friction et du taux d'usure de la courroie facilite la R&D et le contrôle de la qualité de la production de courroies.

Tribomètre pneumatique à haute charge

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette étude, nous avons simulé et comparé les comportements d'usure de courroies présentant différentes textures de surface afin de mettre en évidence la capacité de l NANOVEA Le tribomètre T2000 permet de simuler le processus d'usure de la courroie de manière contrôlée et surveillée.

NANOVEA

T2000

EN SAVOIR PLUS

PROCÉDURES DE TEST

Le coefficient de frottement (COF) et la résistance à l'usure de deux courroies présentant des rugosités et des textures de surface différentes ont été évalués par l'analyse de l'indice de frottement. NANOVEA Charge élevée Tribomètre utilisant le module d'usure à mouvement alternatif linéaire. Une bille en acier 440 (diamètre 10 mm) a été utilisée comme contre-matériau. La rugosité de la surface et la trace d'usure ont été examinées à l'aide d'un Profilomètre 3D sans contact. Le taux d'usure, Ka été évaluée 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 qu'une contrepartie lisse en acier 440 a été utilisée comme exemple dans cette étude. Tout matériau solide de forme et de finition de surface différentes peut être appliqué à l'aide de montages personnalisés pour simuler la situation d'application réelle.

RÉSULTATS ET DISCUSSION

La bande texturée et la bande lisse ont une rugosité de surface Ra de 33,5 et 8,7 um, respectivement, d'après les profils de surface analysés pris avec une NANOVEA Profileur optique 3D sans contact. Le COF et le taux d'usure des deux courroies testées ont été mesurés à 10 N et 100 N, respectivement, afin de comparer le comportement d'usure des courroies à différentes charges.

FIGURE 1 montre l'évolution du COF des courroies pendant les essais d'usure. Les courroies avec différentes textures présentent des comportements d'usure sensiblement différents. Il est intéressant de noter qu'après la période de rodage au cours de laquelle le COF augmente progressivement, la courroie texturée atteint un COF inférieur de ~0,5 dans les deux tests réalisés avec des charges de 10 N et 100 N. En comparaison, la courroie lisse testée sous une charge de 10 N présente un COF nettement plus élevé de ~1,4 lorsque le COF se stabilise et se maintient au-dessus de cette valeur pour le reste du test. La courroie lisse testée sous une charge de 100 N a été rapidement usée par la bille d'acier 440 et a formé une grande trace d'usure. L'essai a donc été arrêté à 220 tours.

FIGURE 1: Evolution du COF des courroies à différentes charges.

La FIGURE 2 compare les images des traces d'usure en 3D après les essais à 100 N. Le profilomètre sans contact NANOVEA 3D offre un outil pour analyser la morphologie détaillée des traces d'usure, ce qui permet de mieux comprendre le mécanisme d'usure.

TABLEAU 1 : Résultat de l'analyse des traces d'usure.

FIGURE 2 :  Vue 3D des deux courroies
après les essais à 100 N.

Le profil de la trace d'usure en 3D permet de déterminer directement et précisément le volume de la trace d'usure calculé par le logiciel d'analyse avancée, comme le montre le TABLEAU 1. Lors d'un essai d'usure de 220 tours, la courroie lisse présente une trace d'usure beaucoup plus grande et plus profonde avec un volume de 75,7 mm3, contre un volume d'usure de 14,0 mm3 pour la courroie texturée après un essai d'usure de 600 tours. Le frottement nettement plus élevé de la courroie lisse contre la bille d'acier entraîne un taux d'usure 15 fois supérieur à celui de la courroie texturée.

 

Une telle différence de COF entre la courroie texturée et la courroie lisse est probablement liée à la taille de la zone de contact entre la courroie et la bille d'acier, ce qui entraîne également des performances d'usure différentes. La FIGURE 3 montre les traces d'usure des deux courroies au microscope optique. L'examen des traces d'usure est en accord avec l'observation de l'évolution du COF : La courroie texturée, qui maintient un faible COF de ~0,5, ne présente aucun signe d'usure après le test d'usure sous une charge de 10 N. La courroie lisse présente une petite trace d'usure à 10 N. Les tests d'usure effectués à 100 N créent des traces d'usure beaucoup plus grandes sur les courroies texturées et lisses, et le taux d'usure sera calculé à l'aide de profils 3D, comme nous le verrons dans le paragraphe suivant.

FIGURE 3 :  Traces d'usure au microscope optique.

CONCLUSION

Dans cette étude, nous avons démontré la capacité du tribomètre NANOVEA T2000 à évaluer le coefficient de friction et le taux d'usure des courroies d'une manière bien contrôlée et quantitative. La texture de la surface joue un rôle essentiel dans la résistance au frottement et à l'usure des courroies pendant leur durée de vie. La courroie texturée présente un coefficient de frottement stable de ~0,5 et possède une longue durée de vie, ce qui permet de réduire le temps et les coûts de réparation ou de remplacement des outils. En comparaison, le frottement excessif de la courroie lisse contre la bille d'acier use rapidement la courroie. En outre, la charge exercée sur la courroie est un facteur essentiel de sa durée de vie. La surcharge crée une friction très élevée, ce qui entraîne une usure accélérée de la courroie.

Le tribomètre NANOVEA T2000 offre des essais d'usure et de friction précis et répétables en utilisant des modes rotatifs et linéaires conformes aux normes ISO et ASTM, avec des modules optionnels d'usure à haute température, de lubrification et de tribocorrosion disponibles dans un système pré-intégré. NANOVEA's 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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Microstructure des fossiles par profilométrie 3D

MICROSTRUCTURE FOSSILE

EN UTILISANT LA PROFILOMÉTRIE 3D

Préparé par

DUANJIE LI, PhD

INTRODUCTION

Les fossiles sont les restes préservés de traces de plantes, d'animaux et d'autres organismes enfouis dans les sédiments sous d'anciennes mers, lacs et rivières. Les tissus mous du corps se décomposent généralement après la mort, mais les coquilles dures, les os et les dents se fossilisent. Les caractéristiques de surface de la microstructure sont souvent préservées lors du remplacement minéral des coquilles et des os d'origine, ce qui donne un aperçu de l'évolution du temps et du mécanisme de formation des fossiles.

IMPORTANCE D'UN PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT POUR L'EXAMEN DES FOSSILES

Les profils 3D du fossile nous permettent d’observer les caractéristiques détaillées de la surface de l’échantillon fossile sous un angle plus rapproché. La haute résolution et la précision du profilomètre NANOVEA peuvent ne pas être perceptibles à l'œil nu. Le logiciel d'analyse du profilomètre propose une large gamme d'études applicables à ces surfaces uniques. Contrairement à d'autres techniques telles que les palpeurs, le NANOVEA Profilomètre 3D sans contact mesure les caractéristiques de la surface sans toucher l’échantillon. Cela permet de préserver les véritables caractéristiques de la surface de certains échantillons fossiles délicats. De plus, le profilomètre portable modèle Jr25 permet des mesures 3D sur les sites fossilifères, ce qui facilite considérablement l'analyse et la protection des fossiles après excavation.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette étude, le profilomètre NANOVEA Jr25 est utilisé pour mesurer la surface de deux échantillons de fossiles représentatifs. La surface entière de chaque fossile a été scannée et analysée afin de caractériser ses caractéristiques de surface, notamment la rugosité, le contour et la direction de la texture.

NANOVEA

Jr25

EN SAVOIR PLUS

FOSSILE DE BRACHIOPODE

Le premier échantillon de fossile présenté dans ce rapport est un fossile de brachiopode, qui provient d'un animal marin possédant des "valves" (coquilles) dures sur ses surfaces supérieure et inférieure. Ils sont apparus à la période cambrienne, il y a plus de 550 millions d'années.

La vue 3D du scan est présentée dans la FIGURE 1 et la vue en fausses couleurs est présentée dans la FIGURE 2. 

FIGURE 1: Vue 3D de l'échantillon de fossiles de brachiopodes.

FIGURE 2 : Vue en fausses couleurs de l'échantillon de fossiles de brachiopodes.

La forme globale a ensuite été retirée de la surface afin d'étudier la morphologie et le contour de la surface locale du fossile de brachiopode, comme le montre la FIGURE 3. Une texture particulière de rainure divergente peut maintenant être observée sur l'échantillon de fossile de Brachiopode.

FIGURE 3 : Vue des fausses couleurs et vue des lignes de contour après la suppression du formulaire.

Un profil de ligne est extrait de la zone texturée pour montrer une vue en coupe de la surface du fossile dans la FIGURE 4. L'étude de la hauteur des pas mesure les dimensions précises des caractéristiques de la surface. Les rainures ont une largeur moyenne de ~0,38 mm et une profondeur de ~0,25 mm.

FIGURE 4 : Études du profil des lignes et de la hauteur des marches de la surface texturée.

FOSSILE DE TIGE DE CRINOÏDE

Le deuxième échantillon de fossile est un fossile de tige de crinoïde. Les crinoïdes sont apparus dans les mers du Cambrien moyen, environ 300 millions d'années avant les dinosaures. 

 

La vue 3D du scan est illustrée à la FIGURE 5 et la vue en fausses couleurs est illustrée à la FIGURE 6. 

FIGURE 5 : Vue 3D de l'échantillon de fossiles de crinoïdes.

L'isotropie et la rugosité de la texture de surface du fossile de tige de Crinoïde sont analysées dans la FIGURE 7. 

 Ce fossile présente une direction de texture préférentielle dans l'angle proche de 90°, ce qui conduit à une isotropie de texture de 69%.

FIGURE 6 : Vue en fausses couleurs de la Tige de crinoïde échantillon.

 

FIGURE 7 : Isotropie de la texture de surface et rugosité du fossile de la tige du Crinoïde.

Le profil 2D le long de la direction axiale du fossile de la tige du Crinoïde est présenté dans la FIGURE 8. 

La taille des pics de la texture de surface est assez uniforme.

FIGURE 8 : Analyse du profil 2D du fossile de la tige du Crinoïde.

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons étudié de manière exhaustive les caractéristiques de surface 3D d'un fossile de tige de brachiopode et de crinoïde à l'aide du profilomètre portable sans contact NANOVEA Jr25. Nous montrons que l'instrument peut caractériser avec précision la morphologie 3D des échantillons fossiles. Les caractéristiques de surface et la texture intéressantes des échantillons sont ensuite analysées plus en détail. L'échantillon de Brachiopode possède une texture de rainure divergente, tandis que le fossile de tige de Crinoïde montre une isotropie de texture préférentielle. Les scans de surface 3D détaillés et précis s'avèrent être des outils idéaux pour les paléontologues et les géologues pour étudier l'évolution des vies et la formation des fossiles.

Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. Les profilomètres NANOVEA mesurent pratiquement n'importe quelle surface dans des domaines tels que les semi-conducteurs, la microélectronique, l'énergie solaire, les fibres optiques, l'automobile, l'aérospatiale, la métallurgie, l'usinage, les revêtements, la pharmacie, le biomédical, l'environnement et bien d'autres encore.

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Profilométrie pour la mesure des limites des surfaces en polystyrène expansé

Mesure des limites de la surface

Mesure des limites d'une surface à l'aide de la profilométrie 3D

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MESURE DES LIMITES DE LA SURFACE

EN UTILISANT LA PROFILOMÉTRIE 3D

Préparé par

Craig Leising

INTRODUCTION

Dans les études où l'interface des caractéristiques de surface, des motifs, des formes, etc., est évaluée pour l'orientation, il sera utile d'identifier rapidement les zones d'intérêt sur l'ensemble du profil de mesure. En segmentant une surface en zones significatives, l'utilisateur peut rapidement évaluer les limites, les pics, les creux, les zones, les volumes et bien d'autres encore pour comprendre leur rôle fonctionnel dans l'ensemble du profil de la surface étudiée. Par exemple, comme pour l'imagerie du joint de grain des métaux, l'importance de l'analyse est l'interface de nombreuses structures et leur orientation globale. La compréhension de chaque zone d'intérêt permet d'identifier les défauts ou les anomalies de la zone globale. Bien que l'imagerie du joint de grain soit généralement étudiée à une distance dépassant la capacité du profilomètre et qu'il s'agisse uniquement d'une analyse d'image 2D, elle constitue une référence utile pour illustrer le concept de ce qui sera présenté ici à plus grande échelle, ainsi que les avantages de la mesure de surface 3D.

IMPORTANCE DU PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT POUR L'ÉTUDE DE LA SÉPARATION DES SURFACES

Contrairement à d'autres techniques telles que les sondes tactiles ou l'interférométrie, Profilomètre 3D sans contact, utilisant le chromatisme axial, peut mesurer presque toutes les surfaces, la taille des échantillons peut varier considérablement en raison de la mise en scène ouverte et aucune préparation d'échantillon n'est nécessaire. La plage nano à macro est obtenue lors de la mesure du profil de surface sans influence de la réflectivité ou de l'absorption de l'échantillon, a une capacité avancée de mesurer des angles de surface élevés et il n'y a aucune manipulation logicielle des résultats. Mesurez facilement n'importe quel matériau : transparent, opaque, spéculaire, diffusif, poli, rugueux, etc. La technique du profilomètre sans contact offre une capacité idéale, large et conviviale pour maximiser les études de surface lorsqu'une analyse des limites de surface sera nécessaire ; ainsi que les avantages des capacités combinées 2D et 3D.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le profilomètre Nanovea ST400 est utilisé pour mesurer la surface du polystyrène. Les limites ont été établies en combinant un fichier d'intensité réfléchie et la topographie, qui sont acquis simultanément à l'aide du NANOVEA ST400. Ces données ont ensuite été utilisées pour calculer les différentes informations de forme et de taille de chaque " grain " de polystyrène.

NANOVEA

ST400

RÉSULTATS ET DISCUSSION : Mesure des limites de la surface 2D

Image de topographie (en bas à gauche) masquée par l'image d'intensité réfléchie (en bas à droite) pour définir clairement les limites des grains. Tous les grains de moins de 565µm de diamètre ont été ignorés en appliquant le filtre.

Nombre total de grains : 167
Surface totale projetée occupée par les grains : 166.917 mm² (64.5962 %)
Superficie totale projetée occupée par les frontières : (35,4038 %)
Densité des grains : 0,646285 grains / mm2

Surface = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm².
Périmètre = 9114.15 µm +/- 4570.38 µm
Diamètre équivalent = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Diamètre moyen = 945.373 µm +/- 248.344 µm
Diamètre min. = 675.898 µm +/- 246.850 µm
Diamètre maximum = 1312.43 µm +/- 295.258 µm

RÉSULTATS ET DISCUSSION : Mesure des limites de la surface en 3D

En utilisant les données de topographie 3D obtenues, le volume, la hauteur, le pic, le rapport d'aspect et les informations générales sur la forme peuvent être analysés sur chaque grain. Surface 3D totale occupée : 2.525mm3

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré comment le profilomètre sans contact NANOVEA 3D peut caractériser avec précision la surface du polystyrène. Des informations statistiques peuvent être obtenues sur l'ensemble de la surface d'intérêt ou sur des grains individuels, qu'il s'agisse de pics ou de creux. Dans cet exemple, tous les grains plus grands qu'une taille définie par l'utilisateur ont été utilisés pour montrer la surface, le périmètre, le diamètre et la hauteur. Les caractéristiques présentées ici peuvent être essentielles à la recherche et au contrôle de la qualité des surfaces naturelles et préfabriquées, qu'il s'agisse d'applications bio-médicales, de micro-usinage ou autres. 

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Mesure des contours à l'aide d'un profilomètre par NANOVEA

Mesure du contour de la bande de roulement en caoutchouc

Mesure du contour de la bande de roulement en caoutchouc

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MESURE DU CONTOUR DE LA BANDE DE ROULEMENT EN CAOUTCHOUC

UTILISATION DU PROFILEUR OPTIQUE 3D

Mesure du contour de la bande de roulement en caoutchouc - NANOVEA Profiler

Préparé par

ANDREA HERRMANN

INTRODUCTION

Comme tous les matériaux, le coefficient de friction du caoutchouc est lié à en partie à la rugosité de sa surface. Dans les applications de pneus pour véhicules, la traction sur la route est très importante. La rugosité de la surface et la bande de roulement du pneu jouent toutes deux un rôle dans ce domaine. Dans cette étude, la rugosité et les dimensions de la surface et de la bande de roulement du caoutchouc sont analysées.

* L'ÉCHANTILLON

IMPORTANCE

DE LA PROFILOMÉTRIE 3D SANS CONTACT

POUR L'ÉTUDE DU CAOUTCHOUC

Contrairement à d'autres techniques telles que les sondes tactiles ou l'interférométrie, la technologie NANOVEA Profileurs optiques 3D sans contact utilisez le chromatisme axial pour mesurer presque toutes les surfaces. 

La mise en scène ouverte du système Profiler permet une grande variété de tailles d'échantillons et ne nécessite aucune préparation de l'échantillon. Les caractéristiques allant de la nanotechnologie à la macroculture peuvent être détectées en un seul balayage, sans que la réflectivité ou l'absorption de l'échantillon n'ait d'influence. De plus, ces profileurs ont la capacité avancée de mesurer des angles de surface élevés sans nécessiter de manipulation logicielle des résultats.

Mesurez facilement n'importe quel matériau : transparent, opaque, spéculaire, diffus, poli, rugueux, etc. La technique de mesure des profileurs sans contact NANOVEA 3D offre une capacité idéale, large et conviviale pour maximiser les études de surface, ainsi que les avantages de la combinaison des capacités 2D et 3D.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, nous présentons le NANOVEA ST400, un profileur optique 3D sans contact mesurant la surface et les bandes de roulement d'un pneu en caoutchouc.

Une surface d'échantillon suffisamment grande pour représenter la surface entière du pneu a été choisie au hasard pour cette étude. 

Pour quantifier les caractéristiques du caoutchouc, nous avons utilisé le logiciel d'analyse NANOVEA Ultra 3D pour mesurer les dimensions du contour, la profondeur, la rugosité et la surface développée de la surface.

NANOVEA

ST400

ANALYSE : PNEU TREAD

La vue 3D et la vue en fausses couleurs des marches montrent l'intérêt de la cartographie des surfaces en 3D. Elles fournissent aux utilisateurs un outil simple pour observer directement la taille et la forme des marches sous différents angles. L'analyse avancée des contours et l'analyse de la hauteur des marches sont toutes deux des outils extrêmement puissants pour mesurer les dimensions précises des formes et du design des échantillons.

ANALYSE AVANCÉE DES CONTOURS

ANALYSE DE LA HAUTEUR DE MARCHE

ANALYSE : SURFACE EN CAOUTCHOUC

La surface du caoutchouc peut être quantifiée de nombreuses façons à l'aide d'outils logiciels intégrés, comme le montrent les figures suivantes à titre d'exemple. On peut observer que la rugosité de surface est de 2,688 μm, et que la surface développée par rapport à la surface projetée est de 9,410 mm² contre 8,997 mm². Ces informations nous permettent d'examiner la relation entre l'état de surface et la traction de différentes formulations de caoutchouc ou même de caoutchouc présentant différents degrés d'usure de surface.

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons montré comment le système NANOVEA Le profileur optique sans contact 3D peut caractériser avec précision la rugosité de surface et les dimensions de la bande de roulement du caoutchouc.

Les données montrent une rugosité de surface de 2,69 µm et une surface développée de 9,41 mm² avec une surface projetée de 9 mm². Les dimensions et les rayons des bandes de roulement en caoutchouc ont été variés. mesurée également.

Les informations présentées dans cette étude peuvent être utilisées pour comparer les performances des pneus en caoutchouc avec différentes conceptions de bande de roulement, formulations, ou différents degrés d'usure. Les données présentées ici ne représentent qu'une partie de l'ensemble des données de l'UE. calculs disponibles dans le logiciel d'analyse Ultra 3D.

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Contrôle de qualité des pièces usinées

Inspection des pièces usinées

PIÈCES USINÉES

inspection à partir d'un modèle CAO à l'aide de la profilométrie 3D

Auteur :

Duanjie Li, PhD

Révisé par

Jocelyn Esparza

Inspection de pièces usinées avec un profilomètre

INTRODUCTION

La demande d'usinage de précision capable de créer des géométries complexes est en hausse dans un large éventail d'industries. Qu'il s'agisse de l'aérospatiale, de la médecine, de l'automobile, des engrenages, des machines ou des instruments de musique, l'innovation et l'évolution continues poussent les attentes et les normes de précision vers de nouveaux sommets. Par conséquent, nous constatons une augmentation de la demande de techniques et d'instruments d'inspection rigoureux afin de garantir la plus haute qualité des produits.

Importance de la profilométrie 3D sans contact pour le contrôle des pièces

La comparaison des propriétés des pièces usinées avec leurs modèles CAO est essentielle pour vérifier les tolérances et le respect des normes de production. L'inspection pendant la période de service est également cruciale, car l'usure des pièces peut nécessiter leur remplacement. L'identification en temps utile de tout écart par rapport aux spécifications requises permet d'éviter des réparations coûteuses, des arrêts de production et une réputation ternie.

Contrairement à une technique de palpage, le NANOVEA Profilers optiques effectuez des numérisations de surfaces 3D sans contact, permettant des mesures rapides, précises et non destructives de formes complexes avec la plus haute précision.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, nous présentons le NANOVEA HS2000, un profileur 3D sans contact doté d'un capteur à grande vitesse, qui effectue une inspection complète de la dimension, du rayon et de la rugosité de la surface. 

Le tout en moins de 40 secondes.

NANOVEA

HS2000

MODÈLE DE CAO

Une mesure précise de la dimension et de la rugosité de surface de la pièce usinée est essentielle pour s'assurer qu'elle répond aux spécifications, tolérances et finitions de surface souhaitées. Le modèle 3D et le dessin technique de la pièce à inspecter sont présentés ci-dessous. 

VUE EN FAUSSE COULEUR

La vue en fausses couleurs du modèle CAO et la surface de la pièce usinée scannée sont comparées dans la FIGURE 3. La variation de hauteur sur la surface de l'échantillon peut être observée par le changement de couleur.

Trois profils 2D sont extraits du balayage de la surface 3D, comme indiqué sur la FIGURE 2, afin de vérifier davantage la tolérance dimensionnelle de la pièce usinée.

COMPARAISON DES PROFILS ET RÉSULTATS

Les profils 1 à 3 sont illustrés aux FIGURES 3 à 5. Un contrôle quantitatif de la tolérance est effectué en comparant le profil mesuré avec le modèle CAO afin de respecter des normes de fabrication rigoureuses. Le profil 1 et le profil 2 mesurent le rayon de différentes zones sur la pièce usinée incurvée. La variation de hauteur du profil 2 est de 30 µm sur une longueur de 156 mm, ce qui répond à l'exigence de tolérance souhaitée de ±125 µm. 

En définissant une valeur limite de tolérance, le logiciel d'analyse peut déterminer automatiquement la réussite ou l'échec de la pièce usinée.

Inspection de pièces de machines avec un profilomètre

La rugosité et l'uniformité de la surface de la pièce usinée jouent un rôle important pour garantir sa qualité et sa fonctionnalité. La FIGURE 6 est une surface extraite du scan parent de la pièce usinée qui a été utilisée pour quantifier l'état de surface. La rugosité moyenne de la surface (Sa) a été calculée à 2,31 µm.

CONCLUSION

Dans cette étude, nous avons montré comment le profileur sans contact NANOVEA HS2000, équipé d'un capteur à haute vitesse, effectue un contrôle complet des dimensions et de la rugosité de la surface. 

Les scans haute résolution permettent aux utilisateurs de mesurer la morphologie détaillée et les caractéristiques de surface des pièces usinées et de les comparer quantitativement avec leurs modèles CAO. L'instrument est également capable de détecter tous les défauts, y compris les rayures et les fissures. 

L'analyse avancée des contours est un outil inégalé qui permet non seulement de déterminer si les pièces usinées répondent aux spécifications définies, mais aussi d'évaluer les mécanismes de défaillance des composants usés.

Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs possibles avec le logiciel d'analyse avancé qui est fourni avec chaque profileur optique NANOVEA.

 

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Vis dentaires-mesure-dimensionnelle-avec-profilomètre-3d

Outils dentaires : Analyse dimensionnelle et de la rugosité de surface



INTRODUCTION

 

Des dimensions précises et une rugosité de surface optimale sont essentielles au fonctionnement des vis dentaires. De nombreuses dimensions de vis dentaires nécessitent une grande précision, comme les rayons, les angles, les distances et les hauteurs de marche. Comprendre la rugosité de la surface locale est également très important pour tout outil médical ou pièce insérée à l’intérieur du corps humain afin de minimiser la friction de glissement.

 

 

PROFILOMÉTRIE SANS CONTACT POUR ÉTUDE DIMENSIONNELLE

 

Nanovea Profileurs 3D sans contact utilisez une technologie basée sur la lumière chromatique pour mesurer n'importe quelle surface matérielle : transparente, opaque, spéculaire, diffusive, polie ou rugueuse. Contrairement à une technique de sonde tactile, la technique sans contact peut mesurer à l'intérieur de zones restreintes et n'ajoutera aucune erreur intrinsèque due à la déformation causée par la pression de la pointe sur un matériau plastique plus souple. La technologie basée sur la lumière chromatique offre également des précisions latérales et en hauteur supérieures à la technologie de variation de mise au point. Les profileurs Nanovea peuvent scanner de grandes surfaces directement sans couture et profiler la longueur d'une pièce en quelques secondes. Les caractéristiques de surface de la gamme nano à macro et les angles de surface élevés peuvent être mesurés grâce à la capacité du profileur à mesurer des surfaces sans qu'aucun algorithme complexe ne manipule les résultats.

 

 

OBJECTIF DE MESURE

 

Dans cette application, le profileur optique Nanovea ST400 a été utilisé pour mesurer une vis dentaire le long des caractéristiques plates et filetées en une seule mesure. La rugosité de la surface a été calculée à partir de la zone plane et diverses dimensions des éléments filetés ont été déterminées.

 

contrôle qualité des vis dentaires

Echantillon de vis dentaire analysé par NANOVEA Profileur optique.

 

Échantillon de vis dentaire analysé.

 

RÉSULTATS

 

Surface 3D

La vue 3D et la vue en fausses couleurs de la vis dentaire montrent une zone plane avec un filetage commençant de chaque côté. Il fournit aux utilisateurs un outil simple pour observer directement la morphologie de la vis sous différents angles. La zone plane a été extraite de l’analyse complète pour mesurer sa rugosité de surface.

 

 

Analyse de surfaces 2D

Les profils de lignes peuvent également être extraits de la surface pour afficher une vue en coupe transversale de la vis. L'analyse des contours et les études de hauteur de marche ont été utilisées pour mesurer des dimensions précises à un certain endroit de la vis.

 

 

CONCLUSION

 

Dans cette application, nous avons présenté la capacité du profileur 3D sans contact Nanovea à calculer avec précision la rugosité de surface locale et à mesurer de grandes caractéristiques dimensionnelles en un seul scan.

Les données montrent une rugosité de surface locale de 0,9637 μm. Le rayon de la vis entre les filetages s'est avéré être de 1,729 mm et les filetages avaient une hauteur moyenne de 0,413 mm. L'angle moyen entre les fils a été déterminé comme étant de 61,3°.

Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse.

 

Préparé par
Duanjie Li, Ph.D., Jonathan Thomas et Pierre Leroux

Évaluation de l'usure et des rayures d'un fil de cuivre traité en surface

Importance de l'évaluation de l'usure et de la rayure des fils de cuivre

Le cuivre a une longue histoire d'utilisation dans le câblage électrique depuis l'invention de l'électroaimant et du télégraphe. Les fils de cuivre sont utilisés dans une large gamme d'équipements électroniques tels que les panneaux, les compteurs, les ordinateurs, les machines commerciales et les appareils électroménagers, grâce à leur résistance à la corrosion, à leur soudabilité et à leurs performances à des températures élevées (jusqu'à 150 °C). Environ la moitié de tout le cuivre extrait est utilisé pour la fabrication de fils et de câbles électriques.

La qualité de la surface des fils de cuivre est essentielle pour les performances et la durée de vie des applications. Les micro-défauts des fils peuvent entraîner une usure excessive, l'apparition et la propagation de fissures, une diminution de la conductivité et une soudabilité inadéquate. Un traitement de surface approprié des fils de cuivre élimine les défauts de surface générés lors du tréfilage, améliorant ainsi la résistance à la corrosion, aux rayures et à l'usure. De nombreuses applications aérospatiales utilisant des fils de cuivre nécessitent un comportement contrôlé afin d'éviter une défaillance inattendue de l'équipement. Des mesures quantifiables et fiables sont nécessaires pour évaluer correctement la résistance à l'usure et aux rayures de la surface des fils de cuivre.

 
 

 

Objectif de la mesure

Dans cette application, nous simulons un processus d'usure contrôlée de différents traitements de surface de fils de cuivre. Essais par rayures mesure la charge nécessaire pour provoquer une rupture sur la couche de surface traitée. Cette étude présente le Nanovea Tribomètre et Testeur Méchanique comme outils idéaux pour l’évaluation et le contrôle qualité des fils électriques.

 

 

Procédure d'essai et procédures

Le coefficient de frottement (COF) et la résistance à l'usure de deux traitements de surface différents sur des fils de cuivre (fil A et fil B) ont été évalués par le tribomètre Nanovea à l'aide d'un module d'usure linéaire alternatif. Une bille d'Al₂O₃ (diamètre 6 mm) est le contre-matériau utilisé dans cette application. La trace d'usure a été examinée à l'aide du système Nanovea Profilomètre 3D sans contact. Les paramètres de test sont résumés dans le tableau 1.

Une bille lisse en Al₂O₃ comme contre-matériau a été utilisée comme exemple dans cette étude. Tout matériau solide de forme et de finition de surface différentes peut être appliqué à l'aide d'un dispositif de fixation personnalisé pour simuler la situation d'application réelle.

 

 

Le testeur mécanique de Nanovea équipé d'un stylet en diamant Rockwell C (rayon de 100 μm) a effectué des tests de rayure à charge progressive sur les fils revêtus en utilisant le mode micro-rayure. Les paramètres du test de rayure et la géométrie de la pointe sont indiqués dans le tableau 2.
 

 

 

 

Résultats et discussion

Usure du fil de cuivre :

La figure 2 montre l'évolution du COF des fils de cuivre pendant les tests d'usure. Le fil A présente un COF stable de ~0,4 tout au long de l'essai d'usure tandis que le fil B présente un COF de ~0,35 dans les 100 premiers tours et augmente progressivement jusqu'à ~0,4.

 

La figure 3 compare les traces d'usure des fils de cuivre après les tests. Le profilomètre 3D sans contact de Nanovea a offert une analyse supérieure de la morphologie détaillée des traces d'usure. Il permet une détermination directe et précise du volume des traces d'usure en fournissant une compréhension fondamentale du mécanisme d'usure. La surface du fil B présente des traces d'usure significatives après un test d'usure de 600 tours. La vue 3D du profilomètre montre que la couche traitée en surface du fil B a été complètement retirée, ce qui a considérablement accéléré le processus d'usure. Cela a laissé une trace d'usure aplatie sur le fil B, là où le substrat de cuivre est exposé. Cela peut entraîner une réduction significative de la durée de vie des équipements électriques dans lesquels le fil B est utilisé. En comparaison, le fil A présente une usure relativement faible, comme le montre une trace d'usure peu profonde sur la surface. La couche traitée en surface sur le fil A ne s'est pas retirée comme la couche sur le fil B dans les mêmes conditions.

Résistance à la rayure de la surface du fil de cuivre :

La figure 4 montre les traces de rayures sur les fils après les tests. La couche protectrice du fil A présente une très bonne résistance aux rayures. Elle se délamine à une charge de ~12,6 N. En comparaison, la couche protectrice du fil B s'est rompue à une charge de ~1,0 N. Une telle différence significative dans la résistance à la rayure de ces fils contribue à leur performance d'usure, où le fil A possède une résistance à l'usure considérablement améliorée. L'évolution de la force normale, du COF et de la profondeur au cours des tests de rayure illustrés à la Fig. 5 fournit un meilleur aperçu de la rupture du revêtement pendant les tests.

Conclusion

Dans cette étude contrôlée, nous avons présenté le tribomètre Nanovea qui effectue une évaluation quantitative de la résistance à l'usure des fils de cuivre traités en surface et le testeur mécanique Nanovea qui fournit une évaluation fiable de la résistance à la rayure des fils de cuivre. Le traitement de surface des fils joue un rôle essentiel dans les propriétés tribo-mécaniques pendant leur durée de vie. Le traitement de surface approprié du fil A a considérablement amélioré la résistance à l'usure et aux rayures, ce qui est essentiel pour la performance et la durée de vie des fils électriques dans des environnements difficiles.

Le tribomètre de Nanovea offre des tests d'usure et de friction précis et répétables en utilisant des modes rotatifs et linéaires conformes aux normes ISO et ASTM, avec des modules optionnels d'usure à haute température, de lubrification et de tribo-corrosion disponibles dans un système pré-intégré. La gamme inégalée de Nanovea est une solution idéale pour déterminer la gamme complète des propriétés tribologiques des revêtements, films et substrats minces ou épais, souples ou durs.

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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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