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Categoria: Profilometria | Geometria e forma

 

Ispezione della superficie di saldatura con un profilometro 3D portatile

Ispezione superficiale WELd

utilizzando un profilometro 3D portatile

Preparato da

CRAIG LEISING

INTRODUZIONE

Ispezione della superficie della saldatura con un profilometro 3D portatile Preparato da CRAIG LEISING INTRODUZIONE Può capitare che una particolare saldatura, tipicamente eseguita tramite ispezione visiva, debba essere analizzata con un livello di precisione estremo. Le aree specifiche di interesse per un'analisi precisa includono cricche superficiali, porosità e crateri non riempiti, indipendentemente dalle successive procedure di ispezione. La saldatura [...]

IMPORTANZA DEL PROFILOMETRO 3D SENZA CONTATTO PER L'ISPEZIONE DELLA SUPERFICIE DI SALDATURA

A differenza di altre tecniche come i tastatori o l'interferometria, la NANOVEA Profilometro 3D senza contatto, utilizzando il cromatismo assiale, può misurare quasi tutte le superfici, le dimensioni dei campioni possono variare ampiamente a causa della stadiazione aperta e non è necessaria alcuna preparazione del campione. L'intervallo da nano a macro si ottiene durante la misurazione del profilo di superficie senza alcuna influenza da parte della riflettività o dell'assorbimento del campione, ha una capacità avanzata di misurare angoli superficiali elevati e non è prevista alcuna manipolazione dei risultati da parte del software. Misura facilmente qualsiasi materiale: trasparente, opaco, speculare, diffusivo, lucido, ruvido ecc. Le funzionalità 2D e 2D dei Profilometri Portatili NANOVEA li rendono strumenti ideali per l'ispezione completa della superficie di saldatura sia in laboratorio che sul campo.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione, il profilatore portatile NANOVEA JR25 viene utilizzato per misurare la rugosità superficiale, la forma e il volume di una saldatura, nonché l'area circostante. Questi dati possono fornire informazioni fondamentali per analizzare correttamente la qualità della saldatura e del processo di saldatura.

NANOVEA

JR25

SAPERNE DI PIÙ

RISULTATI DEL TEST

L'immagine sottostante mostra la vista 3D completa della saldatura e dell'area circostante, insieme ai parametri di superficie della sola saldatura. Il profilo della sezione trasversale 2D è mostrato di seguito.

il campione

Con il profilo della sezione trasversale 2D di cui sopra rimosso dal 3D, le informazioni dimensionali della saldatura vengono calcolate di seguito. Area superficiale e volume di materiale calcolati solo per la saldatura.

 BUCOPICCO
SUPERFICIE1,01 mm214,0 mm2
VOLUME8,799e-5 mm323,27 mm3
PROFONDITÀ/ALTEZZA MASSIMA0,0276 mm0,6195 mm
PROFONDITÀ/ALTEZZA MEDIA 0,004024 mm 0,2298 mm

CONCLUSIONE

In questa applicazione, abbiamo dimostrato come il profilatore senza contatto NANOVEA 3D possa caratterizzare con precisione le caratteristiche critiche di una saldatura e della superficie circostante. In base alla rugosità, alle dimensioni e al volume, è possibile determinare un metodo quantitativo per la qualità e la ripetibilità e indagare ulteriormente. I campioni di saldatura, come l'esempio riportato in questa nota applicativa, possono essere facilmente analizzati con un profilatore NANOVEA standard da tavolo o portatile per test interni o sul campo.

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Analisi della frattografia con la profilometria 3D

ANALISI DELLA FRATTOGRAFIA

USANDO LA PROFILOMETRIA 3D

Preparato da

CRAIG LEISING

INTRODUZIONE

La frattografia è lo studio delle caratteristiche sulle superfici fratturate ed è stata storicamente studiata tramite microscopio o SEM. A seconda delle dimensioni dell'elemento, per l'analisi della superficie viene selezionato un microscopio (macro caratteristiche) o un SEM (nano e micro caratteristiche). Entrambi consentono in definitiva di identificare il tipo di meccanismo di frattura. Sebbene efficace, il microscopio presenta chiari limiti e il SEM nella maggior parte dei casi, oltre all’analisi a livello atomico, non è pratico per la misurazione della superficie della frattura e manca di una più ampia capacità di utilizzo. Con i progressi nella tecnologia di misurazione ottica, NANOVEA Profilometro 3D senza contatto è ora considerato lo strumento preferito, con la sua capacità di fornire misurazioni di superfici 2D e 3D su scala nanometrica e macrometrica

IMPORTANZA DEL PROFILOMETRO 3D SENZA CONTATTO PER L'ISPEZIONE DELLE FRATTURE

A differenza di un SEM, un profilometro 3D senza contatto può misurare quasi tutte le superfici, le dimensioni del campione, con una preparazione minima del campione, il tutto offrendo dimensioni verticali e orizzontali superiori a quelle di un SEM. Con un profilatore, le caratteristiche da nano a macro gamma sono catturate in una singola misurazione con zero influenza dalla riflettività del campione. Misura facilmente qualsiasi materiale: trasparente, opaco, speculare, diffusivo, lucido, ruvido, ecc. Il profilometro 3D senza contatto fornisce una capacità ampia e facile da usare per massimizzare gli studi sulla frattura della superficie ad una frazione del costo di un SEM.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione, il NANOVEA ST400 viene utilizzato per misurare la superficie fratturata di un campione di acciaio. In questo studio, mostreremo un'area 3D, l'estrazione del profilo 2D e la mappa direzionale della superficie.

NANOVEA

ST400

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RISULTATI

SUPERFICIE SUPERIORE

Direzione della texture della superficie 3D

Isotropia51.26%
Prima direzione123.2º
Seconda direzione116.3º
Terza direzione0.1725º

Area superficiale, volume, rugosità e molti altri possono essere calcolati automaticamente da questa estrazione.

Estrazione del profilo 2D

RISULTATI

SUPERFICIE LATERALE

Direzione della texture della superficie 3D

Isotropia15.55%
Prima direzione0.1617º
Seconda direzione110.5º
Terza direzione171.5º

Area superficiale, volume, rugosità e molti altri possono essere calcolati automaticamente da questa estrazione.

Estrazione del profilo 2D

CONCLUSIONE

In questa applicazione, abbiamo mostrato come il NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profilometer può caratterizzare con precisione la topografia completa (nano, micro e macro caratteristiche) di una superficie fratturata. Dall'area 3D, la superficie può essere chiaramente identificata e le sottoaree o i profili/sezioni trasversali possono essere rapidamente estratti e analizzati con una lista infinita di calcoli della superficie. Le caratteristiche superficiali sub nanometriche possono essere ulteriormente analizzate con un modulo AFM integrato.

Inoltre, NANOVEA ha incluso una versione portatile alla sua linea di profilometri, particolarmente importante per gli studi sul campo dove la superficie di frattura è immobile. Con questo ampio elenco di capacità di misurazione della superficie, l'analisi della superficie di frattura non è mai stata così facile e conveniente con un unico strumento.

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Usura e attrito dei nastri polimerici con il tribometro

CINGHIE IN POLIMERO

USURA E FRITTURA CON UN TRIBOMETRO

Preparato da

DUANJIE LI, PhD

INTRODUZIONE

La trasmissione a cinghia trasmette potenza e traccia il movimento relativo tra due o più alberi rotanti. Essendo una soluzione semplice ed economica con una manutenzione minima, le trasmissioni a cinghia sono ampiamente utilizzate in una varietà di applicazioni, come seghe, segherie, trebbiatrici, soffiatori di silo e trasportatori. Le trasmissioni a cinghia possono proteggere i macchinari dal sovraccarico e smorzare e isolare le vibrazioni.

IMPORTANZA DELLA VALUTAZIONE DELL'USURA PER LE TRASMISSIONI A CINGHIA

Attrito e usura sono inevitabili per le cinghie di una macchina a cinghia. Un attrito sufficiente garantisce una trasmissione efficace della potenza senza slittamenti, ma un attrito eccessivo può usurare rapidamente la cinghia. Durante il funzionamento della trasmissione a cinghia si verificano diversi tipi di usura, come la fatica, l'abrasione e l'attrito. Per prolungare la durata della cinghia e ridurre i costi e i tempi di riparazione e sostituzione, è auspicabile una valutazione affidabile delle prestazioni di usura delle cinghie per migliorarne la durata, l'efficienza produttiva e le prestazioni applicative. La misurazione accurata del coefficiente di attrito e del tasso di usura della cinghia facilita la ricerca e lo sviluppo e il controllo di qualità della produzione di cinghie.

Tribometro pneumatico ad alto carico

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questo studio abbiamo simulato e confrontato il comportamento all'usura di cinghie con diverse texture superficiali per mostrare la capacità del NANOVEA Il tribometro T2000 simula il processo di usura del nastro in modo controllato e monitorato.

NANOVEA

T2000

SAPERNE DI PIÙ

PROCEDURE DI TEST

Il coefficiente di attrito, COF, e la resistenza all'usura di due cinghie con diversa rugosità e struttura della superficie sono stati valutati con il metodo del NANOVEA Carico elevato Tribometro utilizzando il modulo di usura reciprocante lineare. Come contromateriale è stata utilizzata una sfera in acciaio 440 (diametro 10 mm). La rugosità superficiale e le tracce di usura sono state esaminate utilizzando un integrato Profilometro 3D senza contatto. Il tasso di usura, Kè stato valutato con la formula K=Vl(Fxs), dove V è il volume consumato, F è il carico normale e s è la distanza di scorrimento.

 

Si noti che in questo studio è stata utilizzata come esempio una sfera liscia in acciaio 440, ma è possibile applicare qualsiasi materiale solido con forme e finiture superficiali diverse utilizzando dispositivi personalizzati per simulare la situazione applicativa reale.

RISULTATI E DISCUSSIONE

Il nastro testurizzato e il nastro liscio presentano una rugosità superficiale Ra di 33,5 e 8,7 um, rispettivamente, secondo i profili superficiali analizzati presi con un NANOVEA Profilatore ottico 3D senza contatto. Il COF e il tasso di usura delle due cinghie testate sono stati misurati rispettivamente a 10 N e 100 N, per confrontare il comportamento di usura delle cinghie a carichi diversi.

FIGURA 1 mostra l'evoluzione del COF delle cinghie durante i test di usura. Le cinghie con texture diverse mostrano comportamenti di usura sostanzialmente diversi. È interessante notare che dopo il periodo di rodaggio, durante il quale il COF aumenta progressivamente, il nastro testurizzato raggiunge un COF inferiore, pari a ~0,5, in entrambe le prove condotte con carichi di 10 N e 100 N. In confronto, il nastro liscio testato con un carico di 10 N mostra un COF significativamente più alto, pari a ~1,4, quando il COF si stabilizza e si mantiene al di sopra di questo valore per il resto della prova. La cinghia liscia testata con un carico di 100 N è stata rapidamente consumata dalla sfera in acciaio 440 e ha formato un'ampia traccia di usura. La prova è stata quindi interrotta a 220 giri.

FIGURA 1: Evoluzione della COF dei nastri a diversi carichi.

La FIGURA 2 confronta le immagini 3D delle tracce di usura dopo i test a 100 N. Il profilometro 3D senza contatto NANOVEA offre uno strumento per analizzare la morfologia dettagliata delle tracce di usura, fornendo maggiori informazioni sulla comprensione fondamentale del meccanismo di usura.

TABELLA 1: Risultato dell'analisi delle tracce di usura.

FIGURA 2:  Vista 3D dei due nastri
dopo le prove a 100 N.

Il profilo tridimensionale della pista di usura consente di determinare direttamente e con precisione il volume della pista di usura calcolato dal software di analisi avanzata, come mostrato nella TABELLA 1. In un test di usura di 220 giri, il nastro liscio presenta una traccia di usura molto più ampia e profonda, con un volume di 75,7 mm3 , rispetto a un volume di usura di 14,0 mm3 per il nastro testurizzato dopo un test di usura di 600 giri. L'attrito significativamente più elevato del nastro liscio contro la sfera d'acciaio porta a un tasso di usura 15 volte superiore rispetto al nastro testurizzato.

 

Una differenza così drastica di COF tra il nastro testurizzato e il nastro liscio è probabilmente legata alla dimensione dell'area di contatto tra il nastro e la sfera d'acciaio, che porta anche a prestazioni di usura diverse. La FIGURA 3 mostra le tracce di usura dei due nastri al microscopio ottico. L'esame delle tracce di usura è in accordo con l'osservazione dell'evoluzione della COF: La cinghia testurizzata, che mantiene un basso COF di ~0,5, non mostra alcun segno di usura dopo il test di usura con un carico di 10 N. La cinghia liscia mostra una piccola traccia di usura a 10 N. I test di usura eseguiti a 100 N creano tracce di usura sostanzialmente più grandi sia sulla cinghia testurizzata che su quella liscia, e il tasso di usura sarà calcolato utilizzando profili 3D come verrà discusso nel paragrafo successivo.

FIGURA 3:  Tracce di usura al microscopio ottico.

CONCLUSIONE

In questo studio abbiamo dimostrato la capacità del tribometro NANOVEA T2000 di valutare il coefficiente di attrito e il tasso di usura delle cinghie in modo ben controllato e quantitativo. La struttura della superficie gioca un ruolo fondamentale nella resistenza all'attrito e all'usura delle cinghie durante il loro funzionamento. Il nastro testurizzato presenta un coefficiente di attrito stabile di ~0,5 e possiede una lunga durata, che si traduce in una riduzione dei tempi e dei costi di riparazione o sostituzione degli utensili. In confronto, l'attrito eccessivo del nastro liscio contro la sfera d'acciaio consuma rapidamente il nastro. Inoltre, il carico sul nastro è un fattore fondamentale per la sua durata. Il sovraccarico crea un attrito molto elevato, che porta a un'usura accelerata del nastro.

Il tribometro NANOVEA T2000 offre test di usura e attrito precisi e ripetibili utilizzando modalità rotative e lineari conformi alle norme ISO e ASTM, con moduli opzionali per l'usura ad alta temperatura, la lubrificazione e la tribocorrosione disponibili in un unico sistema pre-integrato. NANOVEA è la soluzione ideale per determinare l'intera gamma di proprietà tribologiche di rivestimenti, film e substrati sottili o spessi, morbidi o duri.

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Microstruttura dei fossili con la profilometria 3D

MICROSTRUTTURA FOSSILE

USANDO LA PROFILOMETRIA 3D

Preparato da

DUANJIE LI, PhD

INTRODUZIONE

I fossili sono i resti conservati di tracce di piante, animali e altri organismi sepolti nei sedimenti di antichi mari, laghi e fiumi. I tessuti molli del corpo di solito si decompongono dopo la morte, ma i gusci duri, le ossa e i denti si fossilizzano. Le caratteristiche superficiali della microstruttura sono spesso conservate quando avviene la sostituzione minerale dei gusci e delle ossa originali, il che fornisce una visione dell'evoluzione del tempo e del meccanismo di formazione dei fossili.

IMPORTANZA DI UN PROFILOMETRO 3D SENZA CONTATTO PER L'ESAME DEI FOSSILI

I profili 3D del fossile ci permettono di osservare da vicino le caratteristiche superficiali dettagliate del campione fossile. L'alta risoluzione e la precisione del profilometro NANOVEA potrebbero non essere distinguibili ad occhio nudo. Il software di analisi del profilometro offre un'ampia gamma di studi applicabili a queste superfici uniche. A differenza di altre tecniche come i tastatori, la NANOVEA Profilometro 3D senza contatto misura le caratteristiche della superficie senza toccare il campione. Ciò consente di preservare le vere caratteristiche superficiali di alcuni delicati campioni fossili. Inoltre, il profilometro portatile modello Jr25 consente la misurazione 3D su siti fossili, il che facilita sostanzialmente l'analisi dei fossili e la protezione dopo lo scavo.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questo studio, il profilometro NANOVEA Jr25 è stato utilizzato per misurare la superficie di due campioni fossili rappresentativi. L'intera superficie di ciascun fossile è stata scansionata e analizzata per caratterizzarne le caratteristiche superficiali, tra cui rugosità, contorno e direzione della texture.

NANOVEA

Jr25

SAPERNE DI PIÙ

FOSSILE DI BRACHIOPODE

Il primo campione fossile presentato in questa relazione è un Brachiopode fossile, proveniente da un animale marino dotato di "valvole" (gusci) dure sulla superficie superiore e inferiore. La loro prima comparsa risale al periodo Cambriano, più di 550 milioni di anni fa.

La vista 3D della scansione è mostrata in FIGURA 1 e la vista in falsi colori è mostrata in FIGURA 2. 

FIGURA 1: Vista 3D del campione fossile di brachiopode.

FIGURA 2: Vista in falsi colori del campione fossile di brachiopode.

La forma complessiva è stata poi rimossa dalla superficie per indagare la morfologia superficiale locale e il contorno del fossile di brachiopode, come mostrato nella FIGURA 3. Sul campione di Brachiopode fossile si può ora osservare una particolare texture di scanalature divergenti.

FIGURA 3: Vista False Color e Vista Linee di contorno dopo la rimozione della forma.

Un profilo di linea viene estratto dall'area testurizzata per mostrare una vista trasversale della superficie fossile in FIGURA 4. Lo studio dell'altezza del gradino misura le dimensioni precise delle caratteristiche della superficie. I solchi hanno una larghezza media di ~0,38 mm e una profondità di ~0,25 mm.

FIGURA 4: Studi sul profilo delle linee e sull'altezza dei gradini della superficie strutturata.

FOSSILE DI STELO DI CRINOIDE

Il secondo campione fossile è un fossile di stelo di crinoide. I crinoidi sono comparsi per la prima volta nei mari del periodo Cambriano medio, circa 300 milioni di anni prima dei dinosauri. 

 

La vista 3D della scansione è mostrata nella FIGURA 5 e la vista in falsi colori è mostrata nella FIGURA 6. 

FIGURA 5: Vista 3D del campione fossile di crinoide.

L'isotropia e la rugosità della texture superficiale del fossile del crinoide sono analizzate nella FIGURA 7. 

 Questo fossile ha una direzione preferenziale della tessitura nell'angolo vicino a 90°, che porta all'isotropia della tessitura di 69%.

FIGURA 6: Vista a falsi colori del Gambo di crinoide campione.

 

FIGURA 7: Isotropia della texture superficiale e rugosità del gambo fossile di Crinoide.

Il profilo 2D lungo la direzione assiale del fossile di crinoide è illustrato nella FIGURA 8. 

La dimensione dei picchi della texture superficiale è abbastanza uniforme.

FIGURA 8: Analisi del profilo 2D del fossile del fusto di crinoide.

CONCLUSIONE

In questa applicazione, abbiamo studiato in modo esaustivo le caratteristiche superficiali 3D di un fossile di Brachiopode e di un Crinoide utilizzando il profilometro portatile senza contatto NANOVEA Jr25. Abbiamo dimostrato che lo strumento è in grado di caratterizzare con precisione la morfologia 3D dei campioni fossili. Le interessanti caratteristiche superficiali e la texture dei campioni vengono poi analizzate ulteriormente. Il campione di brachiopode possiede una struttura a scanalature divergenti, mentre il fossile di stelo di crinoide mostra un'isotropia preferenziale della struttura. Le scansioni 3D dettagliate e precise della superficie si rivelano strumenti ideali per paleontologi e geologi per studiare l'evoluzione della vita e la formazione dei fossili.

I dati qui riportati rappresentano solo una parte dei calcoli disponibili nel software di analisi. I profilometri NANOVEA misurano virtualmente qualsiasi superficie in campi come quello dei semiconduttori, della microelettronica, del solare, delle fibre ottiche, dell'automotive, dell'aerospaziale, della metallurgia, della lavorazione, dei rivestimenti, del farmaceutico, del biomedicale, dell'ambientale e molti altri.

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Profilometria di misurazione dei confini della superficie di polistirolo

Misura del confine di superficie

Misurazione dei confini di superficie con la profilometria 3D

Per saperne di più

MISURAZIONE DEI CONFINI DELLA SUPERFICIE

USANDO LA PROFILOMETRIA 3D

Preparato da

Craig Leising

INTRODUZIONE

Negli studi in cui l'interfaccia di caratteristiche superficiali, modelli, forme ecc. viene valutata per l'orientamento, sarà utile identificare rapidamente le aree di interesse sull'intero profilo di misura. Segmentando una superficie in aree significative, l'utente può valutare rapidamente i confini, i picchi, le fosse, le aree, i volumi e molti altri elementi per comprendere il loro ruolo funzionale nell'intero profilo della superficie in esame. Ad esempio, come nel caso dell'imaging dei confini dei grani dei metalli, l'importanza dell'analisi è l'interfaccia di molte strutture e il loro orientamento complessivo. La comprensione di ciascuna area di interesse consente di identificare difetti o anomalie all'interno dell'area complessiva. Sebbene l'imaging dei bordi dei grani sia tipicamente studiato a una distanza superiore alle capacità del Profilometro e sia solo un'analisi di immagini 2D, è un utile riferimento per illustrare il concetto di ciò che verrà mostrato qui su una scala più ampia, insieme ai vantaggi della misurazione di superfici 3D.

IMPORTANZA DEL PROFILOMETRO 3D NON A CONTATTO PER LO STUDIO DELLA SEPARAZIONE DELLE SUPERFICI

A differenza di altre tecniche come i tastatori o l'interferometria, il Profilometro 3D senza contatto, utilizzando il cromatismo assiale, può misurare quasi tutte le superfici, le dimensioni dei campioni possono variare ampiamente a causa della stadiazione aperta e non è necessaria alcuna preparazione del campione. L'intervallo da nano a macro si ottiene durante la misurazione del profilo di superficie senza alcuna influenza da parte della riflettività o dell'assorbimento del campione, ha una capacità avanzata di misurare angoli superficiali elevati e non è prevista alcuna manipolazione dei risultati da parte del software. Misura facilmente qualsiasi materiale: trasparente, opaco, speculare, diffusivo, lucido, ruvido ecc. La tecnica del profilometro senza contatto fornisce una capacità ideale, ampia e facile da usare per massimizzare gli studi di superficie quando sarà necessaria l'analisi dei confini della superficie; insieme ai vantaggi della funzionalità combinata 2D e 3D.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione il profilometro Nanovea ST400 viene utilizzato per misurare l'area superficiale del polistirolo. I confini sono stati stabiliti combinando un file di intensità riflessa con la topografia, acquisiti simultaneamente con il NANOVEA ST400. Questi dati sono stati poi utilizzati per calcolare diverse informazioni sulla forma e sulle dimensioni di ciascun "granello" di polistirolo.

NANOVEA

ST400

RISULTATI E DISCUSSIONE: Misura del limite di superficie 2D

Immagine topografica (sotto a sinistra) mascherata dall'immagine dell'intensità riflessa (sotto a destra) per definire chiaramente i confini dei grani. Tutti i grani di diametro inferiore a 565 µm sono stati ignorati applicando il filtro.

Numero totale di grani: 167
Area totale di proiezione occupata dai grani: 166,917 mm² (64,5962 %)
Area totale prevista occupata dai confini: (35.4038 %)
Densità dei grani: 0,646285 grani / mm2

Area = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm²
Perimetro = 9114,15 µm +/- 4570,38 µm
Diametro equivalente = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Diametro medio = 945,373 µm +/- 248,344 µm
Diametro minimo = 675,898 µm +/- 246,850 µm
Diametro massimo = 1312,43 µm +/- 295,258 µm

RISULTATI E DISCUSSIONE: Misurazione dei confini della superficie 3D

Utilizzando i dati topografici 3D ottenuti, è possibile analizzare il volume, l'altezza, il picco, il rapporto d'aspetto e le informazioni generali sulla forma di ciascun grano. Area 3D totale occupata: 2,525 mm3

CONCLUSIONE

In questa applicazione, abbiamo dimostrato come il profilometro senza contatto NANOVEA 3D possa caratterizzare con precisione la superficie del polistirolo. È possibile ottenere informazioni statistiche sull'intera superficie di interesse o su singoli grani, siano essi picchi o buchi. In questo esempio sono stati utilizzati tutti i grani più grandi di una dimensione definita dall'utente per mostrare l'area, il perimetro, il diametro e l'altezza. Le caratteristiche qui illustrate possono essere fondamentali per la ricerca e il controllo di qualità di superfici naturali e pre-fabbricate che spaziano dalle applicazioni bio-mediche a quelle di microlavorazione, oltre a molte altre. 

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Misurazione dei contorni con il profilometro di NANOVEA

Misura del profilo del battistrada in gomma

Misura del profilo del battistrada in gomma

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MISURA DEL PROFILO DEL BATTISTRADA IN GOMMA

UTILIZZANDO IL PROFILATORE OTTICO 3D

Misura del profilo del battistrada in gomma - NANOVEA Profiler

Preparato da

ANDREA HERRMANN

INTRODUZIONE

Come per tutti i materiali, il coefficiente di attrito della gomma è legato in parte alla sua rugosità superficiale. Nelle applicazioni dei pneumatici per veicoli, la trazione sulla strada è molto importante. La rugosità della superficie e il battistrada del pneumatico svolgono entrambi un ruolo in tal senso. In questo studio vengono analizzate la rugosità della superficie e le dimensioni del battistrada.

* IL CAMPIONE

IMPORTANZA

DELLA PROFILOMETRIA 3D SENZA CONTATTO

PER GLI STUDI SULLA GOMMA

A differenza di altre tecniche come le sonde a contatto o l'interferometria, quelle di NANOVEA Profilatori ottici 3D senza contatto utilizzare il cromatismo assiale per misurare quasi tutte le superfici. 

Il sistema Profiler, grazie alla sua configurazione aperta, consente di utilizzare un'ampia varietà di campioni di dimensioni diverse e non richiede alcuna preparazione del campione. Le caratteristiche da nano a macro gamma possono essere rilevate durante una singola scansione, senza alcuna influenza da parte della riflettività o dell'assorbimento del campione. Inoltre, questi profilatori hanno la capacità avanzata di misurare angoli di superficie elevati senza richiedere la manipolazione dei risultati da parte del software.

Misurare facilmente qualsiasi materiale: trasparente, opaco, speculare, diffusivo, lucido, ruvido ecc. La tecnica di misura dei profilatori senza contatto NANOVEA 3D offre una capacità ideale, ampia e facile da usare, per massimizzare gli studi sulle superfici insieme ai vantaggi della capacità combinata 2D e 3D.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione presentiamo il NANOVEA ST400, un profilatore ottico 3D senza contatto che misura la superficie e i battistrada di uno pneumatico di gomma.

Un'area di superficie del campione sufficientemente grande da rappresentare l'intera superficie del pneumatico è stata selezionata a caso per questo studio. 

Per quantificare le caratteristiche della gomma, abbiamo usato il software di analisi NANOVEA Ultra 3D per misurare le dimensioni del contorno, la profondità, rugosità e area sviluppata della superficie.

NANOVEA

ST400

ANALISI: PNEUMATICI

La vista 3D e la vista a falsi colori dei battistrada mostrano il valore della mappatura dei disegni delle superfici 3D. Fornisce agli utenti uno strumento immediato per osservare direttamente le dimensioni e la forma dei battistrada da diverse angolazioni. L'analisi avanzata dei contorni e l'analisi dell'altezza dei gradini sono entrambi strumenti estremamente potenti per misurare le dimensioni precise delle forme dei campioni e del design.

ANALISI AVANZATA DEI CONTORNI

ANALISI DELL'ALTEZZA DEL GRADINO

ANALISI: SUPERFICIE IN GOMMA

La superficie della gomma può essere quantificata in numerosi modi utilizzando gli strumenti software integrati, come mostrato nelle figure seguenti a titolo di esempio. Si può osservare che la rugosità superficiale è di 2,688 μm e che l'area sviluppata rispetto all'area proiettata è di 9,410 mm² contro 8,997 mm². Queste informazioni ci permettono di esaminare la relazione tra la finitura superficiale e la trazione di diverse formulazioni di gomma o anche di gomma con diversi gradi di usura superficiale.

CONCLUSIONE

In questa applicazione, abbiamo mostrato come il sistema NANOVEA Il profilatore ottico 3D senza contatto può caratterizzare con precisione la rugosità superficiale e le dimensioni del battistrada della gomma.

I dati mostrano una rugosità superficiale di 2,69 µm e un'area sviluppata di 9,41 mm² con un'area proiettata di 9 mm². Sono state utilizzate diverse dimensioni e raggi dei battistrada in gomma. misurato anche.

Le informazioni presentate in questo studio possono essere utilizzate per confrontare le prestazioni di pneumatici con diversi disegni del battistrada, formulazioni o diversi gradi di usura. I dati qui riportati rappresentano solo una parte della calcoli disponibili nel software di analisi Ultra 3D.

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CQ delle parti lavorate

Ispezione delle parti lavorate

PARTI MACCHINE

ispezione dal modello CAD utilizzando la profilometria 3D

Autore:

Duanjie Li, PhD

Revisionato da

Jocelyn Esparza

Ispezione di parti lavorate con un profilometro

INTRODUZIONE

La domanda di lavorazioni meccaniche di precisione in grado di creare geometrie complesse è in aumento in tutti i settori industriali. Dai settori aerospaziale, medico e automobilistico, agli ingranaggi tecnologici, ai macchinari e agli strumenti musicali, la continua innovazione ed evoluzione spinge le aspettative e gli standard di precisione a nuovi livelli. Di conseguenza, si assiste all'aumento della domanda di tecniche e strumenti di ispezione rigorosi per garantire la massima qualità dei prodotti.

Importanza della profilometria 3D senza contatto per l'ispezione dei pezzi

Il confronto delle proprietà dei pezzi lavorati con i loro modelli CAD è essenziale per verificare le tolleranze e l'aderenza agli standard di produzione. Anche l'ispezione durante il periodo di servizio è cruciale, poiché l'usura dei pezzi potrebbe richiederne la sostituzione. L'identificazione tempestiva di eventuali deviazioni dalle specifiche richieste aiuterà a evitare costose riparazioni, interruzioni della produzione e una reputazione compromessa.

A differenza della tecnica del tastatore, la NANOVEA Profilatori ottici eseguire scansioni di superfici 3D senza contatto, consentendo misurazioni rapide, precise e non distruttive di forme complesse con la massima precisione.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione presentiamo NANOVEA HS2000, un profilatore 3D senza contatto con un sensore ad alta velocità, che esegue un'ispezione superficiale completa di dimensioni, raggio e rugosità. 

Il tutto in meno di 40 secondi.

NANOVEA

HS2000

MODELLO CAD

Una misura precisa delle dimensioni e della rugosità superficiale del pezzo lavorato è fondamentale per assicurarsi che sia conforme alle specifiche, alle tolleranze e alle finiture superficiali desiderate. Di seguito vengono presentati il modello 3D e il disegno tecnico del pezzo da ispezionare. 

VISTA A FALSI COLORI

La vista in falsi colori del modello CAD e la superficie della parte lavorata scansionata sono confrontate in FIGURA 3. La variazione di altezza sulla superficie del campione può essere osservata dal cambiamento di colore.

Dalla scansione superficiale 3D vengono estratti tre profili 2D, come indicato in FIGURA 2, per verificare ulteriormente la tolleranza dimensionale del pezzo lavorato.

CONFRONTO TRA PROFILI E RISULTATI

I profili da 1 a 3 sono mostrati nelle FIGURE da 3 a 5. Il controllo quantitativo delle tolleranze viene effettuato confrontando il profilo misurato con il modello CAD per rispettare i rigorosi standard di produzione. I profili 1 e 2 misurano il raggio di diverse aree del pezzo lavorato curvo. La variazione di altezza del profilo 2 è di 30 µm su una lunghezza di 156 mm, il che soddisfa il requisito di tolleranza di ±125 µm. 

Impostando un valore limite di tolleranza, il software di analisi può determinare automaticamente il superamento o il fallimento del pezzo lavorato.

Ispezione di parti di macchine con un profilometro

La rugosità e l'uniformità della superficie del pezzo lavorato svolgono un ruolo importante nel garantirne la qualità e la funzionalità. La FIGURA 6 mostra l'area della superficie estratta dalla scansione madre del pezzo lavorato, utilizzata per quantificare la finitura superficiale. La rugosità superficiale media (Sa) è stata calcolata pari a 2,31 µm.

CONCLUSIONE

In questo studio abbiamo mostrato come il profilatore senza contatto NANOVEA HS2000, dotato di un sensore ad alta velocità, esegua un'ispezione superficiale completa di dimensioni e rugosità. 

Le scansioni ad alta risoluzione consentono agli utenti di misurare la morfologia dettagliata e le caratteristiche superficiali dei pezzi lavorati e di confrontarli quantitativamente con i loro modelli CAD. Lo strumento è inoltre in grado di rilevare qualsiasi difetto, compresi graffi e cricche. 

L'analisi avanzata dei contorni è uno strumento impareggiabile non solo per determinare se i pezzi lavorati soddisfano le specifiche stabilite, ma anche per valutare i meccanismi di guasto dei componenti usurati.

I dati qui riportati rappresentano solo una parte dei calcoli possibili con il software di analisi avanzata di cui è dotato ogni profilatore ottico NANOVEA.

 

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Viti dentali-misurazione dimensionale con profilometro 3D

Strumenti dentali: Analisi dimensionale e della rugosità superficiale



INTRODUZIONE

 

Avere dimensioni precise e rugosità superficiale ottimale sono vitali per la funzionalità delle viti dentali. Molte dimensioni delle viti dentali richiedono un'elevata precisione come raggi, angoli, distanze e altezze dei gradini. Comprendere la ruvidità della superficie locale è inoltre estremamente importante per qualsiasi strumento medico o parte inserita all'interno del corpo umano per ridurre al minimo l'attrito radente.

 

 

PROFILOMETRIA SENZA CONTATTO PER LO STUDIO DIMENSIONALE

 

Nanovea Profilatori 3D senza contatto utilizzano una tecnologia basata sulla luce cromatica per misurare qualsiasi superficie materiale: trasparente, opaca, speculare, diffusiva, lucida o ruvida. A differenza della tecnica con tastatore a contatto, la tecnica senza contatto può misurare all'interno di aree ristrette e non aggiunge errori intrinseci dovuti alla deformazione causata dalla pressione della punta su un materiale plastico più morbido. La tecnologia basata sulla luce cromatica offre inoltre una precisione laterale e di altezza superiore rispetto alla tecnologia di variazione della messa a fuoco. I Nanovea Profiler possono scansionare grandi superfici direttamente senza cuciture e profilare la lunghezza di una parte in pochi secondi. È possibile misurare caratteristiche superficiali della gamma da nano a macro e angoli di superficie elevati grazie alla capacità del profilatore di misurare le superfici senza che alcun algoritmo complesso manipoli i risultati.

 

 

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

 

In questa applicazione, il profilatore ottico Nanovea ST400 è stato utilizzato per misurare una vite dentale lungo le caratteristiche piatte e filettate in un'unica misurazione. La rugosità superficiale è stata calcolata dall'area piana e sono state determinate le varie dimensioni delle caratteristiche filettate.

 

controllo qualità delle viti dentali

Campione di vite dentale analizzato da NANOVEA Profilatore ottico.

 

Campione di vite dentale analizzato.

 

RISULTATI

 

Superficie 3D

La vista 3D e la vista in falsi colori della vite dentale mostrano un'area piatta con filettatura che inizia su entrambi i lati. Fornisce agli utenti uno strumento semplice per osservare direttamente la morfologia della vite da diverse angolazioni. L'area piatta è stata estratta dalla scansione completa per misurarne la rugosità superficiale.

 

 

Analisi della superficie 2D

I profili lineari possono anche essere estratti dalla superficie per mostrare una vista in sezione trasversale della vite. L'analisi del contorno e gli studi sull'altezza del gradino sono stati utilizzati per misurare dimensioni precise in una determinata posizione sulla vite.

 

 

CONCLUSIONE

 

In questa applicazione, abbiamo mostrato la capacità del profilatore senza contatto Nanovea 3D di calcolare con precisione la rugosità superficiale locale e misurare caratteristiche di grandi dimensioni in un'unica scansione.

I dati mostrano una rugosità superficiale locale di 0,9637 μm. Il raggio della vite tra le filettature è risultato essere di 1,729 mm e le filettature avevano un'altezza media di 0,413 mm. L'angolo medio tra i fili è stato determinato pari a 61,3°.

I dati qui riportati rappresentano solo una parte dei calcoli disponibili nel software di analisi.

 

Preparato da
Duanjie Li, PhD., Jonathan Thomas e Pierre Leroux

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.

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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.

 


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