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AR Categoria: Test di laboratorio
Transizione vetrosa localizzata con precisione con la nanoindentazione DMA
Transizione vetrosa localizzata con precisione con la nanoindentazione DMA
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Immaginate uno scenario in cui un campione sfuso viene riscaldato uniformemente a una velocità costante. Quando un materiale sfuso si riscalda e si avvicina al suo punto di fusione, inizia a perdere la sua rigidità. Se si eseguono indentazioni periodiche (prove di durezza) con la stessa forza target, la profondità di ciascuna indentazione dovrebbe aumentare costantemente, poiché il campione sta diventando più morbido (vedi figura 1). Ciò continua fino a quando il campione inizia a fondere. A questo punto, si osserverà un forte aumento della profondità di ciascuna tacca. Utilizzando questo concetto, il cambiamento di fase in un materiale può essere osservato utilizzando oscillazioni dinamiche con un'ampiezza di forza fissa e misurando il suo spostamento, ovvero l'analisi meccanica dinamica (DMA).
Leggete la notizia della transizione vetrosa localizzata con precisione!
Misura del rilassamento da sforzo mediante nanoindentazione
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Test di usura del legno con il tribometro Nanovea
Importanza del confronto tra usura e COF della finitura del legno
Il legno è stato utilizzato per migliaia di anni come materiale da costruzione per case, mobili e pavimenti. Ha una combinazione di bellezza naturale e durabilità, che lo rendono un candidato ideale per la pavimentazione. A differenza della moquette, i pavimenti in legno mantengono il loro colore a lungo e possono essere facilmente puliti e mantenuti, tuttavia, essendo un materiale naturale, la maggior parte dei pavimenti in legno richiede l'applicazione di una finitura superficiale per proteggere il legno da vari tipi di danni come graffi e graffi. scheggiature nel tempo. In questo studio, una Nanovea Tribometro è stato utilizzato per misurare il tasso di usura e il coefficiente di attrito (COF) per comprendere meglio le prestazioni comparative di tre finiture del legno.
Il comportamento in servizio di una specie legnosa utilizzata per la pavimentazione è spesso correlato alla sua resistenza all'usura. La variazione della struttura cellulare e fibrosa delle diverse specie di legno contribuisce al loro diverso comportamento meccanico e tribologico. I test di servizio reali sul legno come materiale per pavimentazione sono costosi, difficili da riprodurre e richiedono lunghi periodi di prova. Di conseguenza, diventa importante sviluppare un semplice test di usura che possa produrre risultati affidabili, riproducibili e immediati.
Obiettivo di misurazione
In questo studio abbiamo simulato e confrontato il comportamento all'usura di tre tipi di legno per dimostrare la capacità del Tribometro Nanovea di valutare le proprietà tribologiche del legno in modo controllato e monitorato.
Discussione
Descrizione del campione: Il legno duro di betulla antica ha una finitura all'ossido di alluminio a 7 strati, che protegge dall'usura quotidiana. Courtship Grey Oak e Santos Mahogany sono entrambi tipi di pavimenti laminati che variano per finitura superficiale e lucentezza. Il Courtship Grey Oak è di colore grigio ardesia, con finitura EIR e bassa lucentezza. Il Santos Mahogany, invece, è di colore bordeaux scuro, prefinito e ad alta lucentezza, il che consente di nascondere più facilmente graffi e difetti superficiali.
L'evoluzione della COF durante le prove di usura dei tre campioni di pavimentazione in legno è rappresentata nella Fig. 1. I campioni Antique Birch Hardwood, Courtship Grey Oak e Santos Mahogany hanno mostrato un comportamento COF diverso.
Nel grafico precedente si può osservare che il legno di latifoglie di betulla antica è stato l'unico campione a dimostrare un COF costante per tutta la durata del test. Il forte aumento del COF del Courtship Grey Oak e la successiva graduale diminuzione potrebbero indicare che la rugosità superficiale del campione ha contribuito in larga misura al suo comportamento COF. Con l'usura del campione, la rugosità della superficie è diminuita ed è diventata più omogenea, il che spiega la diminuzione del COF quando la superficie del campione è diventata più liscia a causa dell'usura meccanica. Il COF del Santos Mahogany mostra un aumento graduale e regolare del COF all'inizio della prova, per poi passare bruscamente a un andamento discontinuo del COF. Ciò potrebbe indicare che una volta che il rivestimento del laminato ha iniziato a consumarsi, la sfera d'acciaio (materiale di contrasto) è entrata in contatto con il substrato di legno che si è consumato in modo più rapido e turbolento, creando un comportamento COF più rumoroso verso la fine del test.
Legno duro di betulla antica:
Corteggiamento della quercia grigia:
Mogano Santos
La Tabella 2 riassume i risultati delle scansioni e delle analisi delle tracce di usura su tutti i campioni di pavimentazione in legno dopo l'esecuzione dei test di usura. Le informazioni dettagliate e le immagini di ciascun campione sono riportate nelle Figure 2-7. Dal confronto del tasso di usura tra i tre campioni, si può dedurre che il mogano Santos si è dimostrato meno resistente all'usura meccanica rispetto agli altri due campioni. Il legno di latifoglie di betulla antica e la quercia grigia di corteggiamento hanno presentato tassi di usura molto simili, sebbene il loro comportamento durante i test differisca in modo significativo. L'Antique Birch Hardwood ha avuto un andamento graduale e più uniforme dell'usura, mentre il Court-ship Grey Oak ha mostrato una traccia di usura poco profonda e bucherellata, dovuta alla struttura e alla finitura superficiale preesistente.
Conclusione
In questo studio abbiamo dimostrato la capacità del Tribometro Nanovea di valutare il coefficiente di attrito e la resistenza all'usura di tre tipi di legno, il legno duro di betulla antica, la quercia grigia di corteggiamento e il mogano Santos, in modo controllato e monitorato. Le proprietà meccaniche superiori del legno duro di betulla antica ne determinano una migliore resistenza all'usura. La struttura e l'omogeneità della superficie del legno svolgono un ruolo importante nel comportamento all'usura. La struttura superficiale del Rovere grigio Courtship, come gli spazi vuoti o le fessure tra le fibre cellulari del legno, possono diventare i punti deboli in cui l'usura ha inizio e si propaga.
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Portabilità e flessibilità del profilometro senza contatto Jr25 3D
Comprendere e quantificare la superficie di un campione è fondamentale per molte applicazioni, tra cui il controllo qualità e la ricerca. Per studiare le superfici, i profilometri vengono spesso utilizzati per scansionare e visualizzare campioni. Un grosso problema con gli strumenti di profilometria convenzionali è l'incapacità di accogliere campioni non convenzionali. Possono verificarsi difficoltà nella misurazione di campioni non convenzionali a causa delle dimensioni del campione, della geometria, dell'impossibilità di spostare il campione o di altre preparazioni scomode del campione. Nanovea è portatile Profilometri 3D senza contatto, la serie JR, è in grado di risolvere la maggior parte di questi problemi grazie alla sua capacità di scansionare superfici di campioni da diverse angolazioni e alla sua portabilità.
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Compressione su materiali morbidi e flessibili
Importanza di testare materiali morbidi e flessibili
Un esempio di campioni molto morbidi e flessibili è un sistema microelettromeccanico. I MEMS sono utilizzati in prodotti commerciali di uso quotidiano come stampanti, telefoni cellulari e automobili [1]. I loro impieghi includono anche funzioni speciali, come i biosensori [2] e la raccolta di energia [3]. Per le loro applicazioni, i MEMS devono essere in grado di passare reversibilmente dalla configurazione originale a una configurazione compressa in modo ripetuto [4]. Per capire come le strutture reagiranno alle forze meccaniche, si possono effettuare prove di compressione. Le prove di compressione possono essere utilizzate per testare e mettere a punto varie configurazioni di MEMS e per verificare i limiti di forza superiori e inferiori per questi campioni.
La Nanovea Collaudatore meccanico Nano La capacità del modulo di raccogliere dati con precisione a carichi molto bassi e di percorrere oltre 1 mm di distanza lo rende ideale per testare campioni morbidi e flessibili. Avendo sensori di carico e profondità indipendenti, il grande spostamento del penetratore non influenza le letture del sensore di carico. La capacità di eseguire test a basso carico su un intervallo superiore a 1 mm di corsa del penetratore rende il nostro sistema unico rispetto ad altri sistemi di nanoindentazione. In confronto, una distanza di percorrenza ragionevole per un sistema di indentazione su scala nanometrica è generalmente inferiore a 250 μm.
Obiettivo di misurazione
In questo caso di studio, Nanovea ha condotto test di compressione su due campioni flessibili e simili a molle, unici nel loro genere. Mostriamo la nostra capacità di effettuare la compressione a carichi molto bassi e di registrare grandi spostamenti ottenendo dati accurati a bassi carichi e come questo possa essere applicato all'industria dei MEMS. A causa delle norme sulla privacy, i campioni e la loro origine non saranno rivelati in questo studio.
Parametri di misura
Nota: la velocità di caricamento di 1 V/min è proporzionale a circa 100μm di spostamento quando il penetratore è in aria.
Risultati e discussione
La risposta del campione alle forze meccaniche è visibile nelle curve di carico e profondità. Il campione A mostra solo una deformazione elastica lineare con i parametri di prova sopra elencati. La Figura 2 è un ottimo esempio della stabilità che si può ottenere per una curva carico/profondità a 75μN. Grazie alla stabilità dei sensori di carico e profondità, sarebbe facile percepire una risposta meccanica significativa da parte del campione.
Il campione B mostra una risposta meccanica diversa da quella del campione A. Dopo 750μm di profondità, nel grafico inizia a comparire un comportamento simile alla frattura. Ciò è visibile con i bruschi cali di carico a 850 e 975μm di profondità. Nonostante l'elevata velocità di carico per oltre 1 mm in un intervallo di 8 mN, i nostri sensori di carico e profondità altamente sensibili consentono all'utente di ottenere le eleganti curve carico/profondità riportate di seguito.
La rigidità è stata calcolata dalla porzione di scarico delle curve carico/profondità. La rigidità riflette la forza necessaria per deformare il campione. Per il calcolo della rigidità è stato utilizzato uno pseudo rapporto di Poisson di 0,3, poiché il rapporto effettivo del materiale non è noto. In questo caso, il campione B si è rivelato più rigido del campione A.
Conclusione
Due diversi campioni flessibili sono stati testati a compressione utilizzando il modulo Nanovea Mechanical Tester. I test sono stati condotti a carichi molto bassi (1 mm). I test di compressione in scala nanometrica con il modulo Nano hanno dimostrato la capacità del modulo di testare campioni molto morbidi e flessibili. Ulteriori test per questo studio potrebbero analizzare il modo in cui il carico ciclico ripetuto influisce sull'aspetto del recupero elastico dei campioni simili a molle tramite l'opzione di carico multiplo del Nanovea Mechanical Tester.
Per ulteriori informazioni su questo metodo di prova, non esitate a contattarci all'indirizzo info@nanovea.com e per ulteriori note applicative consultate la nostra vasta libreria digitale di note applicative.
Riferimenti
[1] "Introduzione e aree di applicazione dei MEMS". EEHerald, 1 marzo 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Sistemi microelettromeccanici e nanotecnologie. Una piattaforma per la prossima era tecnologica degli stent". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Raccolta di energia piezoelettrica a banda ultra larga". AppliedPhysics Letters. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Mesostrutture 3D morfabili e dispositivi microelettronici tramite meccanica di buckling multistabile". Nature materials 17.3 (2018): 268.
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Valutazione delle pastiglie dei freni con la tribologia
Importanza della valutazione delle prestazioni dei pattini di rottura
Le pastiglie dei freni sono materiali compositi, costituiti da più ingredienti, che devono essere in grado di soddisfare un gran numero di requisiti di sicurezza. Le pastiglie dei freni ideali hanno un elevato coefficiente di attrito (COF), un basso tasso di usura, una rumorosità minima e rimangono affidabili in ambienti diversi. Per garantire che la qualità delle pastiglie dei freni sia in grado di soddisfare i requisiti richiesti, i test tribologici possono essere utilizzati per identificare le specifiche critiche.
L'importanza dell'affidabilità delle pastiglie dei freni è molto elevata; la sicurezza dei passeggeri non deve mai essere trascurata. Pertanto, è fondamentale replicare le condizioni di funzionamento e identificare i possibili punti di guasto.
Con la Nanovea Tribometro, viene applicato un carico costante tra un perno, una sfera o un piatto e un contromateriale in costante movimento. L'attrito tra i due materiali viene raccolto con una cella di carico rigida, consentendo la raccolta delle proprietà del materiale a diversi carichi e velocità e testato in ambienti ad alta temperatura, corrosivi o liquidi.
Obiettivo di misurazione
In questo studio, il coefficiente di attrito delle pastiglie dei freni è stato studiato in un ambiente con temperatura in continuo aumento, da temperatura ambiente a 700°C. La temperatura ambientale è stata aumentata in situ fino a quando non è stato osservato un evidente cedimento della pastiglia del freno. Una termocoppia è stata fissata sul lato posteriore del perno per misurare la temperatura in prossimità dell'interfaccia di scorrimento.
Procedura di test e procedure
Risultati e discussione
Questo studio si concentra principalmente sulla temperatura alla quale le pastiglie dei freni iniziano a guastarsi. I COF ottenuti non rappresentano valori reali; il materiale del perno non è lo stesso dei rotori dei freni. Si noti inoltre che i dati di temperatura raccolti sono la temperatura del perno e non quella dell'interfaccia di scorrimento.
All'inizio del test (temperatura ambiente), il COF tra il perno SS440C e la pastiglia del freno ha dato un valore costante di circa 0,2. Con l'aumento della temperatura, il COF è aumentato costantemente e ha raggiunto un valore massimo di 0,26 vicino a 350°C. Superati i 390°C, il COF inizia rapidamente a diminuire. Il COF ha iniziato a risalire a 0,2 a 450°C, ma poco dopo ha iniziato a diminuire fino a raggiungere un valore di 0,05.
La temperatura alla quale le pastiglie dei freni si sono costantemente guastate è stata identificata con temperature superiori a 500°C. Superata questa temperatura, il COF non era più in grado di mantenere il COF iniziale di 0,2.
Conclusione
Le pastiglie dei freni hanno mostrato un cedimento consistente a una temperatura superiore a 500°C. Il suo COF di 0,2 sale lentamente a un valore di 0,26 prima di scendere a 0,05 alla fine del test (580°C). La differenza tra 0,05 e 0,2 è di un fattore 4. Ciò significa che la forza normale a 580°C deve essere quattro volte superiore a quella a temperatura ambiente per ottenere la stessa forza di arresto!
Sebbene non sia stato incluso in questo studio, il tribometro Nanovea è anche in grado di condurre test per osservare un'altra importante proprietà delle pastiglie dei freni: il tasso di usura. Utilizzando i nostri profilometri 3D senza contatto, è possibile ottenere il volume della traccia di usura per calcolare la velocità di usura dei campioni. I test di usura possono essere condotti con il Tribometro Nanovea in diverse condizioni e ambienti di prova per simulare al meglio le condizioni operative.
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Analisi della qualità dei metalli lavorati a scarica elettrica
La lavorazione a scarica elettrica, o EDM, è un processo di produzione che rimuove il materiale attraverso la corrente elettrica.
scariche [1]. Questo processo di lavorazione è generalmente utilizzato con metalli conduttivi che sarebbero difficili da trattare.
di lavorazione con i metodi convenzionali.
Come per tutti i processi di lavorazione, la precisione e l'accuratezza devono essere elevate per soddisfare i requisiti di accettabilità.
livelli di tolleranza. In questa nota applicativa, la qualità dei metalli lavorati sarà valutata con una
Nanovea Profilometro 3D senza contatto.
Analisi viscoelastica della gomma
Analisi viscoelastica della gomma
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I pneumatici sono soggetti a deformazioni cicliche elevate quando i veicoli circolano su strada. Quando sono esposti a condizioni stradali difficili, la durata degli pneumatici è compromessa da molti fattori, come l'usura del filo, il calore generato dall'attrito, l'invecchiamento della gomma e altri.
Di conseguenza, i pneumatici presentano solitamente strutture a strati compositi in gomma caricata con carbonio, corde di nylon e fili d'acciaio, ecc. In particolare, la composizione della gomma nelle diverse aree dei sistemi di pneumatici è ottimizzata per fornire diverse proprietà funzionali, tra cui, a titolo esemplificativo, il filo resistente all'usura, lo strato di gomma ammortizzante e lo strato di base in gomma dura.
Un test affidabile e ripetibile del comportamento viscoelastico della gomma è fondamentale nel controllo di qualità e nella ricerca e sviluppo di nuovi pneumatici, nonché nella valutazione della durata di vita dei vecchi pneumatici. Analisi Dinamico-Meccanica (DMA) durante Nanoindentazione è una tecnica per caratterizzare la viscoelasticità. Quando viene applicata una sollecitazione oscillatoria controllata, viene misurata la deformazione risultante, consentendo agli utenti di determinare il modulo complesso dei materiali testati.
Uno sguardo migliore alla carta
La carta ha svolto un ruolo importante nella distribuzione delle informazioni sin dalla sua invenzione nel II secolo [1]. La carta è costituita da fibre intrecciate, tipicamente ottenute da alberi, che sono state essiccate in fogli sottili. Come mezzo di memorizzazione delle informazioni, la carta ha permesso la diffusione di idee, arte e storia su lunghe distanze e attraverso il tempo.
Oggi la carta viene comunemente utilizzata per banconote, libri, articoli da toeletta, imballaggi e altro ancora. La carta viene lavorata in diversi modi per ottenere proprietà adatte alla loro applicazione. Ad esempio, la carta lucida di una rivista, visivamente accattivante, è diversa dalla carta ruvida da acquerello pressata a freddo. Il metodo con cui viene prodotta la carta influenzerà le proprietà superficiali della carta. Ciò influenza il modo in cui l'inchiostro (o altro mezzo) si depositerà e apparirà sulla carta. Per verificare in che modo i diversi processi della carta influiscono sulle proprietà superficiali, Nanovea ha ispezionato la ruvidità e la struttura di vari tipi di carta eseguendo una scansione di un'ampia area con il nostro Profilometro 3D senza contatto.
Fare clic per conoscere il Ruvidità superficiale della carta!
Uno sguardo migliore alle lenti in policarbonato
Uno sguardo migliore alle lenti in policarbonato
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Le lenti in policarbonato sono comunemente utilizzate in molte applicazioni ottiche. L'elevata resistenza agli urti, il peso ridotto e il costo contenuto della produzione in grandi volumi le rendono più pratiche del vetro tradizionale in diverse applicazioni [1].
Alcune di queste applicazioni richiedono criteri di sicurezza (ad esempio, occhiali di sicurezza), complessità (ad esempio, lenti Fresnel) o durata (ad esempio, lenti per semafori) che sono difficili da soddisfare senza l'uso della plastica. La capacità di soddisfare in modo economico molti requisiti, mantenendo allo stesso tempo qualità ottiche sufficienti, fa sì che le lenti in plastica si distinguano nel loro campo. Anche le lenti in policarbonato hanno dei limiti. La principale preoccupazione dei consumatori è la facilità con cui si possono graffiare. Per ovviare a questo inconveniente, si possono eseguire processi aggiuntivi per applicare un rivestimento antigraffio.
Nanovea analizza alcune importanti proprietà delle lenti in plastica utilizzando i nostri tre strumenti metrologici: Profilometro, Tribometro, e Collaudatore meccanico.
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Scratch test su film sottile multistrato
I rivestimenti sono ampiamente utilizzati in diversi settori industriali per preservare gli strati sottostanti, per creare dispositivi elettronici o per migliorare le proprietà superficiali dei materiali. A causa dei loro numerosi usi, i rivestimenti sono ampiamente studiati, ma le loro proprietà meccaniche possono essere difficili da comprendere. I guasti dei rivestimenti possono verificarsi nell'intervallo micro/nanometrico a causa dell'interazione superficie-atmosfera, del cedimento coesivo e della scarsa adesione substrato-interfaccia. Un metodo coerente per verificare i cedimenti dei rivestimenti è la prova di graffiatura. Applicando un carico progressivamente crescente, è possibile confrontare quantitativamente i cedimenti coesivi (ad esempio, fessurazione) e adesivi (ad esempio, delaminazione) dei rivestimenti.
