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AR Categoria: Profilometria | Geometria e forma
Valutazione dell'usura e del graffio di fili di rame trattati superficialmente
Importanza della valutazione dell'usura e dei graffi dei fili di rame
Il rame ha una lunga storia di utilizzo nel cablaggio elettrico fin dall'invenzione dell'elettromagnete e del telegrafo. I fili di rame sono utilizzati in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche, come pannelli, contatori, computer, macchine commerciali ed elettrodomestici, grazie alla loro resistenza alla corrosione, alla saldabilità e alle prestazioni a temperature elevate, fino a 150°C. Circa la metà di tutto il rame estratto viene utilizzato per la produzione di conduttori di fili e cavi elettrici.
La qualità della superficie dei fili di rame è fondamentale per le prestazioni e la durata delle applicazioni. I micro difetti nei fili possono portare a un'usura eccessiva, all'innesco e alla propagazione di cricche, a una diminuzione della conduttività e a un'inadeguata saldabilità. Un adeguato trattamento superficiale dei fili di rame rimuove i difetti superficiali generati durante la trafilatura, migliorando la resistenza alla corrosione, ai graffi e all'usura. Molte applicazioni aerospaziali con fili di rame richiedono un comportamento controllato per evitare guasti imprevisti alle apparecchiature. Per valutare correttamente la resistenza all'usura e ai graffi della superficie del filo di rame sono necessarie misure quantificabili e affidabili.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione simuliamo un processo di usura controllata di diversi trattamenti superficiali del filo di rame. Test di graffiatura misura il carico necessario a causare la rottura dello strato superficiale trattato. Questo studio mette in mostra la Nanovea Tribometro e Collaudatore meccanico come strumenti ideali per la valutazione e il controllo qualità dei cavi elettrici.
Procedura di test e procedure
Il coefficiente di attrito (COF) e la resistenza all'usura di due diversi trattamenti superficiali sui fili di rame (filo A e filo B) sono stati valutati dal tribometro Nanovea utilizzando un modulo di usura alternativo lineare. Una sfera Al₂O₃ (6 mm di diametro) è il contromateriale utilizzato in questa applicazione. La traccia di usura è stata esaminata utilizzando Nanovea Profilometro 3D senza contatto. I parametri del test sono riepilogati nella Tabella 1.
In questo studio è stata utilizzata come esempio una sfera liscia di Al₂O₃ come materiale di contrasto. È possibile applicare qualsiasi materiale solido con forma e finitura superficiale diverse, utilizzando un dispositivo personalizzato per simulare la situazione di applicazione reale.
Il tester meccanico di Nanovea, dotato di uno stilo in diamante Rockwell C (raggio di 100 μm), ha eseguito prove di graffiatura a carico progressivo sui fili rivestiti utilizzando la modalità micrograffio. I parametri del test di graffiatura e la geometria della punta sono riportati nella Tabella 2.
Risultati e discussione
Usura del filo di rame:
La Figura 2 mostra l'evoluzione della COF dei fili di rame durante i test di usura. Il filo A mostra un COF stabile di ~0,4 per tutta la durata del test di usura, mentre il filo B presenta un COF di ~0,35 nei primi 100 giri e aumenta progressivamente fino a ~0,4.
La Figura 3 confronta le tracce di usura dei fili di rame dopo i test. Il profilometro 3D senza contatto di Nanovea ha offerto un'analisi superiore della morfologia dettagliata delle tracce di usura. Consente una determinazione diretta e accurata del volume delle tracce di usura, fornendo una comprensione fondamentale del meccanismo di usura. La superficie del filo B presenta danni significativi alle tracce di usura dopo un test di usura a 600 giri. La vista 3D del profilometro mostra che lo strato trattato in superficie del filo B è stato completamente rimosso, accelerando in modo sostanziale il processo di usura. Ciò ha lasciato una traccia di usura appiattita sul filo B dove è esposto il substrato di rame. Ciò può comportare una riduzione significativa della durata di vita delle apparecchiature elettriche in cui viene utilizzato il filo B. In confronto, il filo A presenta un'usura relativamente lieve, evidenziata da una traccia di usura poco profonda sulla superficie. Lo strato trattato in superficie sul filo A non si è rimosso come quello sul filo B nelle stesse condizioni.
Resistenza ai graffi della superficie del filo di rame:
La Figura 4 mostra le tracce di graffi sui fili dopo il test. Lo strato protettivo del filo A mostra un'ottima resistenza ai graffi. Si delamina a un carico di ~12,6 N. In confronto, lo strato protettivo del filo B si è rotto a un carico di ~1,0 N. Una differenza così significativa nella resistenza ai graffi di questi fili contribuisce alle loro prestazioni all'usura, dove il filo A possiede una resistenza all'usura sostanzialmente superiore. L'evoluzione della forza normale, della COF e della profondità durante i test di graffiatura mostrati nella Fig. 5 fornisce ulteriori informazioni sul cedimento del rivestimento durante i test.
Conclusione
In questo studio controllato abbiamo presentato il tribometro Nanovea che effettua una valutazione quantitativa della resistenza all'usura dei fili di rame trattati superficialmente e il tester meccanico Nanovea che fornisce una valutazione affidabile della resistenza ai graffi dei fili di rame. Il trattamento superficiale del filo gioca un ruolo fondamentale nelle proprietà tribomeccaniche durante la sua vita. Un trattamento superficiale adeguato del filo A ha migliorato significativamente la resistenza all'usura e ai graffi, fondamentale per le prestazioni e la durata dei fili elettrici in ambienti difficili.
Il tribometro di Nanovea offre test di usura e attrito precisi e ripetibili utilizzando modalità rotative e lineari conformi agli standard ISO e ASTM, con moduli opzionali per l'usura ad alta temperatura, la lubrificazione e la tribocorrosione disponibili in un unico sistema pre-integrato. La gamma impareggiabile di Nanovea è la soluzione ideale per determinare l'intera gamma di proprietà tribologiche di rivestimenti, film e substrati sottili o spessi, morbidi o duri.
Avete un'applicazione simile?
Analisi della superficie 3D di un centesimo con la profilometria senza contatto
Importanza della profilometria senza contatto per le monete
La valuta è molto apprezzata nella società moderna perché viene scambiata con beni e servizi. Le monete e le banconote circolano nelle mani di molte persone. Il trasferimento costante di valuta fisica crea deformazione superficiale. Il 3D di Nanovea Profilometro scansiona la topografia delle monete coniate in anni diversi per indagare le differenze superficiali.
Le caratteristiche delle monete sono facilmente riconoscibili al grande pubblico poiché si tratta di oggetti comuni. Un centesimo è l'ideale per presentare la forza del software avanzato di analisi delle superfici di Nanovea: Mountains 3D. I dati di superficie raccolti con il nostro profilometro 3D consentono analisi di alto livello su geometrie complesse con sottrazione di superficie ed estrazione di contorni 2D. La sottrazione della superficie con una maschera, un timbro o uno stampo controllati confronta la qualità dei processi di produzione mentre l'estrazione del contorno identifica le tolleranze con l'analisi dimensionale. Il software Profilometro 3D e Montagne 3D di Nanovea indaga la topografia submicronica di oggetti apparentemente semplici, come i penny.
Obiettivo di misurazione
L'intera superficie superiore di cinque monetine è stata scansionata utilizzando il sensore di linea ad alta velocità di Nanovea. Il raggio interno ed esterno di ciascun penny è stato misurato con il software Mountains Advanced Analysis. Un'estrazione dalla superficie di ciascun penny in un'area di interesse con sottrazione diretta della superficie ha quantificato la deformazione superficiale.
Risultati e discussione
Superficie 3D
Il profilometro Nanovea HS2000 ha impiegato solo 24 secondi per scansionare 4 milioni di punti in un'area di 20 mm x 20 mm con una dimensione di passo di 10um x 10um per acquisire la superficie di un centesimo. Di seguito sono riportate una mappa dell'altezza e una visualizzazione 3D della scansione. La vista 3D mostra la capacità del sensore ad alta velocità di rilevare piccoli dettagli impercettibili all'occhio. Sulla superficie del penny sono visibili molti piccoli graffi. La texture e la rugosità della moneta viste nella vista 3D sono studiate.
Analisi dimensionale
I contorni del centesimo sono stati estratti e l'analisi dimensionale ha permesso di ottenere i diametri interni ed esterni del bordo. Il raggio esterno è stato in media di 9,500 mm ± 0,024, mentre il raggio interno è stato in media di 8,960 mm ± 0,032. Ulteriori analisi dimensionali che Mountains 3D può eseguire su fonti di dati 2D e 3D sono le misure di distanza, l'altezza dei gradini, la planarità e il calcolo degli angoli.
Sottrazione di superficie
La Figura 5 mostra l'area di interesse per l'analisi di sottrazione della superficie. Il penny del 2007 è stato utilizzato come superficie di riferimento per i quattro penny più vecchi. La sottrazione della superficie dal penny del 2007 mostra le differenze tra i penny con fori/picchi. La differenza di volume totale della superficie si ottiene sommando i volumi dei fori/pezzi. L'errore RMS si riferisce al grado di concordanza tra le superfici dei penny.
Conclusione
Il sistema High-Speed HS2000L di Nanovea ha scansionato cinque monete coniate in anni diversi. Il software Mountains 3D ha confrontato le superfici di ciascuna moneta utilizzando l'estrazione dei contorni, l'analisi dimensionale e la sottrazione della superficie. L'analisi definisce chiaramente il raggio interno ed esterno tra i penny, confrontando direttamente le differenze tra le caratteristiche della superficie. Grazie alla capacità del profilometro 3D di Nanovea di misurare qualsiasi superficie con una risoluzione di livello nanometrico, combinata con le capacità di analisi di Mountains 3D, le possibili applicazioni di ricerca e controllo qualità sono infinite.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Finitura dimensionale e superficiale dei tubi polimerici
Importanza dell'analisi dimensionale e superficiale dei tubi polimerici
I tubi realizzati in materiale polimerico sono comunemente utilizzati in molti settori, da quello automobilistico, medico, elettrico e molte altre categorie. In questo studio, utilizzando Nanovea sono stati studiati cateteri medici realizzati con diversi materiali polimerici Profilometro 3D senza contatto per misurare la rugosità della superficie, la morfologia e le dimensioni. La rugosità della superficie è fondamentale per i cateteri, in quanto molti problemi con i cateteri, tra cui infezioni, traumi fisici e infiammazioni, possono essere collegati alla superficie del catetere. Anche le proprietà meccaniche, come il coefficiente di attrito, possono essere studiate osservando le proprietà della superficie. Questi dati quantificabili possono essere ottenuti per garantire che il catetere possa essere utilizzato per applicazioni mediche.
Rispetto alla microscopia ottica e alla microscopia elettronica, la profilometria 3D senza contatto che utilizza il cromatismo assiale è altamente preferibile per la caratterizzazione delle superfici dei cateteri grazie alla capacità di misurare angoli/curvatura, alla capacità di misurare le superfici dei materiali nonostante la trasparenza o la riflettività, alla preparazione minima del campione e alla natura non invasiva. A differenza della microscopia ottica convenzionale, l'altezza della superficie può essere ottenuta e utilizzata per l'analisi computazionale, ad esempio per trovare le dimensioni e rimuovere la forma per trovare la rugosità della superficie. La preparazione minima del campione, a differenza della microscopia elettronica, e la natura senza contatto consentono inoltre di raccogliere rapidamente i dati senza temere la contaminazione e gli errori dovuti alla preparazione del campione.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione, il profilometro 3D senza contatto Nanovea viene utilizzato per scansionare la superficie di due cateteri: uno in TPE (elastomero termoplastico) e l'altro in PVC (cloruro di polivinile). I parametri di morfologia, dimensione radiale e altezza dei due cateteri saranno ottenuti e confrontati.
Risultati e discussione
Superficie 3D
Nonostante la curvatura dei tubi polimerici, il profilometro senza contatto Nanovea 3D è in grado di scansionare la superficie dei cateteri. Dalla scansione effettuata, è possibile ottenere un'immagine 3D per un'ispezione visiva rapida e diretta della superficie.
Analisi dimensionale 2D
La dimensione radiale esterna è stata ottenuta estraendo un profilo dalla scansione originale e adattando un arco al profilo. Questo dimostra la capacità del profilometro 3D senza contatto di condurre una rapida analisi dimensionale per applicazioni di controllo qualità. È inoltre possibile ottenere facilmente profili multipli lungo la lunghezza del catetere.
Analisi della superficie Rugosità
La dimensione radiale esterna è stata ottenuta estraendo un profilo dalla scansione originale e adattando un arco al profilo. Questo dimostra la capacità del profilometro 3D senza contatto di condurre una rapida analisi dimensionale per applicazioni di controllo qualità. È inoltre possibile ottenere facilmente profili multipli lungo la lunghezza del catetere.
Conclusione
In questa applicazione abbiamo mostrato come il profilometro 3D senza contatto Nanovea possa essere utilizzato per caratterizzare tubi polimerici. In particolare, sono state ottenute metrologie di superficie, dimensioni radiali e rugosità superficiale per cateteri medici. Il raggio esterno del catetere in TPE è risultato di 2,40 mm, mentre quello del catetere in PVC era di 1,27 mm. La superficie del catetere in TPE è risultata più ruvida di quella del catetere in PVC. Il Sa del TPE era di 0,9740µm rispetto a 0,1791µm del PVC. Per questa applicazione sono stati utilizzati cateteri medici, ma la profilometria 3D senza contatto può essere applicata anche a una grande varietà di superfici. I dati e i calcoli ottenibili non si limitano a quanto mostrato.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Scansione ad alta velocità con profilometria senza contatto
Introduzione:
Le misurazioni della superficie di configurazione rapida e semplice consentono di risparmiare tempo, fatica e sono essenziali per il controllo qualità, la ricerca e sviluppo e gli impianti di produzione. La Nanovea Profilometro senza contatto è in grado di eseguire scansioni di superficie sia 3D che 2D per misurare caratteristiche su scala nano-macro su qualsiasi superficie, fornendo un'ampia gamma di usabilità.
Ruvidità della superficie e caratteristiche di una cella solare
Importanza del test dei pannelli solari
La massimizzazione dell'assorbimento energetico di una cella solare è fondamentale per la sopravvivenza della tecnologia come risorsa rinnovabile. Gli strati multipli di rivestimento e di protezione del vetro consentono l'assorbimento, la trasmissione e la riflessione della luce necessari al funzionamento delle celle fotovoltaiche. Dato che la maggior parte delle celle solari di consumo funziona con un'efficienza di 15-18%, l'ottimizzazione della loro produzione di energia è una battaglia continua.
Gli studi hanno dimostrato che la rugosità della superficie gioca un ruolo fondamentale nella riflessione della luce. Lo strato iniziale di vetro deve essere il più liscio possibile per attenuare la riflessione della luce, ma gli strati successivi non seguono questa linea guida. È necessario un certo grado di rugosità all'interfaccia di ciascun rivestimento per aumentare la possibilità di diffusione della luce all'interno delle rispettive zone di esaurimento e aumentare l'assorbimento della luce all'interno della cella1. L'ottimizzazione della rugosità superficiale in queste regioni consente alla cella solare di funzionare al meglio e con il sensore ad alta velocità Nanovea HS2000 è possibile misurare la rugosità superficiale in modo rapido e preciso.
Obiettivo di misurazione
In questo studio mostreremo le capacità del Nanovea Profilometro HS2000 con sensore ad alta velocità misurando la rugosità superficiale e le caratteristiche geometriche di una cella fotovoltaica. Per questa dimostrazione verrà misurata una cella solare monocristallina senza protezione in vetro, ma la metodologia può essere utilizzata per diverse altre applicazioni.
Procedura di test e procedure
Per misurare la superficie della cella solare sono stati utilizzati i seguenti parametri di prova.
Risultati e discussione
Di seguito sono rappresentate la vista 2D in falsi colori della cella solare e l'estrazione dell'area della superficie con i rispettivi parametri di altezza. A entrambe le superfici è stato applicato un filtro gaussiano ed è stato utilizzato un indice più aggressivo per appiattire l'area estratta. In questo modo si esclude la forma (o ondulazione) più grande dell'indice di cut-off, lasciando le caratteristiche che rappresentano la rugosità della cella solare.
Per misurare le caratteristiche geometriche delle linee di griglia è stato tracciato un profilo perpendicolare all'orientamento delle stesse, come mostrato di seguito. La larghezza della linea di griglia, l'altezza del gradino e il passo possono essere misurati per qualsiasi punto specifico della cella solare.
Conclusione
In questo studio abbiamo potuto mostrare la capacità del sensore di linea Nanovea HS2000 di misurare la rugosità superficiale e le caratteristiche di una cella fotovoltaica monocristallina. Grazie alla possibilità di automatizzare misurazioni accurate di più campioni e di impostare limiti di accettazione e rifiuto, il sensore di linea Nanovea HS2000 è la scelta perfetta per le ispezioni di controllo qualità.
Riferimento
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influenza della rugosità superficiale sulle caratteristiche ottiche delle celle solari multistrato", Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, n. 6, 2014, pp. 631-638.
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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.
Leggete il Profilometro senza contatto Jr25!
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.
Uno sguardo migliore alle lenti in policarbonato
Uno sguardo migliore alle lenti in policarbonato
Per saperne di più
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.
Clicca per saperne di più!
Profilometria automatizzata di grandi superfici di PCB
La scalabilità dei processi di produzione è necessaria alle industrie per crescere e tenere il passo con le richieste in costante aumento. Con l'aumento dei processi produttivi, anche gli strumenti utilizzati per il controllo qualità devono essere scalati. Questi strumenti devono essere veloci per tenere il passo con il ritmo di produzione, pur mantenendo un'elevata precisione per rispettare i limiti di tolleranza del prodotto. Qui, il Nanovea HS2000 Profilometro, con Line Sensor, dimostra il suo valore come strumento di controllo della qualità grazie alle sue capacità di profilometria veloce, automatizzata e ad alta risoluzione su grandi superfici.
Video clip o App Note: Profilometria automatizzata di grandi superfici di PCB
