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Resistenza allo snervamento e alla trazione di acciaio e alluminio
Importanza della misurazione del carico di snervamento e del carico di rottura con l'indentazione
Tradizionalmente, il carico di snervamento e il carico di rottura sono stati testati utilizzando una macchina per prove di trazione di grandi dimensioni, che richiede una forza enorme per staccare i campioni di prova. È costoso e dispendioso in termini di tempo lavorare adeguatamente molti tagliandi di prova per un materiale in cui ogni campione può essere testato solo una volta. Piccoli difetti nel campione creano una notevole variazione nei risultati delle prove. Le diverse configurazioni e allineamenti dei tester di trazione presenti sul mercato spesso comportano variazioni sostanziali nella meccanica e nei risultati delle prove.
L'innovativo metodo di indentazione di Nanovea fornisce direttamente valori di resistenza allo snervamento e di resistenza alla trazione finale paragonabili ai valori misurati dai test di trazione convenzionali. Questa misurazione apre un nuovo campo di possibilità di test per tutti i settori industriali. Il semplice setup sperimentale riduce significativamente i tempi e i costi di preparazione dei campioni rispetto alla complessa forma delle cedole richiesta per le prove di trazione. Grazie alle dimensioni ridotte dell'indentazione, è possibile eseguire più misure su un singolo campione. Questo sistema evita l'influenza dei difetti che si riscontrano nelle cedole per prove di trazione create durante la lavorazione del campione. Le misure di YS e UTS su piccoli campioni in aree localizzate consentono la mappatura e l'individuazione di difetti locali in tubazioni o strutture auto.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione, il sistema Nanovea Collaudatore meccanico misura il carico di snervamento e il carico di rottura a trazione di campioni di acciaio inossidabile SS304 e lega metallica di alluminio Al6061. I campioni sono stati scelti per i valori di resistenza allo snervamento e di resistenza alla trazione comunemente riconosciuti, che dimostrano l'affidabilità dei metodi di indentazione di Nanovea.
Procedura di test e procedure
Le prove di resistenza allo snervamento e di resistenza alla trazione finale sono state eseguite con il tester meccanico Nanovea nel Microindentazione modalità. Per questa applicazione è stata utilizzata una punta di diamante cilindrica piatta di 200 μm di diametro. Le leghe SS304 e Al6061 sono state selezionate per la loro vasta applicazione industriale e per i valori di resistenza allo snervamento e resistenza alla trazione finale comunemente riconosciuti, al fine di dimostrare il grande potenziale e l'affidabilità del metodo di indentazione. I campioni sono stati lucidati meccanicamente a specchio prima delle prove per evitare che la rugosità della superficie o i difetti influenzassero i risultati. Le condizioni di prova sono elencate nella Tabella 1. Sono state eseguite più di dieci prove su ciascun campione per garantire la ripetibilità dei valori di prova.
Risultati e discussione
Le curve di carico-spostamento dei campioni di lega SS304 e Al6061 sono mostrate nella Figura 3 con le impronte del penetratore piatto sui campioni di prova. L'analisi della curva di carico a forma di "S", utilizzando speciali algoritmi sviluppati da Nanovea, calcola il carico di snervamento e il carico di rottura. I valori sono calcolati automaticamente dal software, come riassunto nella Tabella 1. I valori di Yield Strength e Ultimate Tensile Strength ottenuti con prove di trazione convenzionali sono elencati per confronto.
Conclusione
In questo studio, abbiamo mostrato la capacità del Nanovea Mechanical Tester nel valutare la resistenza allo snervamento e la resistenza alla trazione finale di campioni di fogli di acciaio inossidabile e leghe di alluminio. La semplice configurazione sperimentale riduce significativamente i tempi e i costi per la preparazione dei campioni necessari per le prove di trazione. La dimensione ridotta della rientranza consente di eseguire misurazioni multiple su un singolo campione. Questo metodo consente misurazioni YS/UTS su piccoli campioni e aree localizzate, fornendo una soluzione per la mappatura YS/UTS e il rilevamento locale dei difetti di tubazioni o strutture automobilistiche.
I moduli Nano, Micro o Macro del Nanovea Mechanical Tester includono tutti modalità di test di indentazione, graffiatura e usura conformi ISO e ASTM, fornendo la gamma di test più ampia e intuitiva disponibile in un unico sistema. L'impareggiabile gamma di Nanovea è una soluzione ideale per determinare l'intera gamma di proprietà meccaniche di rivestimenti, pellicole e substrati sottili o spessi, morbidi o duri, tra cui durezza, modulo di Young, tenacità alla frattura, adesione, resistenza all'usura e molti altri. Inoltre, sono disponibili un profilatore 3D senza contatto opzionale e un modulo AFM per l'imaging 3D ad alta risoluzione di rientranze, graffi e tracce di usura oltre ad altre misurazioni superficiali come la rugosità.
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Tribologia del carico dinamico
Tribologia del carico dinamico
Introduzione
L'usura si verifica praticamente in ogni settore industriale e comporta costi pari a ~0,75% del PIL1. La ricerca tribologica è fondamentale per migliorare l'efficienza produttiva, le prestazioni delle applicazioni e la conservazione di materiali, energia e ambiente. Le vibrazioni e le oscillazioni si verificano inevitabilmente in un'ampia gamma di applicazioni tribologiche. Un'eccessiva vibrazione esterna accelera il processo di usura e riduce le prestazioni di servizio, portando a guasti catastrofici delle parti meccaniche.
I tribometri convenzionali a carico morto applicano carichi normali mediante pesi di massa. Questa tecnica di carico non solo limita le opzioni di carico a un carico costante, ma crea anche intense vibrazioni incontrollate a carichi e velocità elevati che portano a valutazioni limitate e incoerenti del comportamento all'usura. Una valutazione affidabile dell'effetto dell'oscillazione controllata sul comportamento all'usura dei materiali è auspicabile per la R&S e il controllo qualità in diverse applicazioni industriali.
L'innovativo carico elevato di Nanovea tribometro ha una capacità di carico massima di 2000 N con un sistema di controllo dinamico del carico. L'avanzato sistema di caricamento pneumatico dell'aria compressa consente agli utenti di valutare il comportamento tribologico di un materiale sotto carichi normali elevati con il vantaggio di smorzare le vibrazioni indesiderate create durante il processo di usura. Pertanto, il carico viene misurato direttamente senza la necessità di molle tampone utilizzate nei modelli più vecchi. Un modulo di carico oscillante con elettromagnete parallelo applica un'oscillazione ben controllata dell'ampiezza desiderata fino a 20 N e della frequenza fino a 150 Hz.
L'attrito viene misurato con elevata precisione direttamente dalla forza laterale applicata al supporto superiore. Lo spostamento viene monitorato in situ, fornendo informazioni sull'evoluzione del comportamento all'usura dei campioni di prova. Il test di usura con carico a oscillazione controllata può essere eseguito anche in ambienti di corrosione, alta temperatura, umidità e lubrificazione per simulare le reali condizioni di lavoro per le applicazioni tribologiche. Un integrato ad alta velocità profilometro senza contatto misura automaticamente la morfologia della traccia di usura e il volume di usura in pochi secondi.
Obiettivo di misurazione
In questo studio, mostriamo la capacità del tribometro a carico dinamico Nanovea T2000 di studiare il comportamento tribologico di diversi campioni di rivestimento e di metallo in condizioni di carico oscillante controllato.
Procedura di prova
Il comportamento tribologico, ad esempio il coefficiente di attrito, COF, e la resistenza all'usura di un rivestimento resistente all'usura di 300 µm di spessore è stato valutato e confrontato dal tribometro Nanovea T2000 con un tribometro convenzionale a carico morto, utilizzando una configurazione perno su disco conforme alla norma ASTM G992.
Campioni separati rivestiti di Cu e TiN contro una sfera di Al₂0₃ da 6 mm sotto oscillazione controllata sono stati valutati mediante la modalità tribologica a carico dinamico del tribometro Nanovea T2000.
I parametri del test sono riassunti nella Tabella 1.
Il profilometro 3D integrato, dotato di un sensore di linea, esegue automaticamente la scansione della pista di usura dopo i test, fornendo la misura più accurata del volume di usura in pochi secondi.
Risultati e discussione
Sistema di carico pneumatico vs. sistema a carico morto
Il comportamento tribologico di un rivestimento resistente all'usura utilizzando il tribometro Nanovea T2000 viene confrontato con un tribometro convenzionale a carico morto (DL). L'evoluzione del COF del rivestimento è illustrata nella Fig. 2. Si osserva che il rivestimento presenta un valore COF comparabile di ~0,6 durante il test di usura. Tuttavia, i 20 profili delle sezioni trasversali in diversi punti della pista di usura nella Fig. 3 indicano che il rivestimento ha subito un'usura molto più grave con il sistema a carico morto.
Le vibrazioni intense sono state generate dal processo di usura del sistema a carico morto a carico e velocità elevati. L'enorme pressione concentrata sulla superficie di contatto, combinata con un'elevata velocità di scorrimento, crea vibrazioni sostanziali del peso e della struttura che portano a un'usura accelerata. Il tribometro a carico morto convenzionale applica il carico utilizzando pesi di massa. Questo metodo è affidabile ai carichi di contatto più bassi e in condizioni di usura lievi; tuttavia, in condizioni di usura aggressiva a carichi e velocità più elevati, le vibrazioni significative fanno rimbalzare ripetutamente i pesi, dando luogo a una traccia di usura irregolare che causa una valutazione tribologica inaffidabile. Il tasso di usura calcolato è di 8,0±2,4 x 10-4 mm3/N m, con un tasso di usura elevato e un'ampia deviazione standard.
Il tribometro Nanovea T2000 è progettato con un sistema di carico a controllo dinamico per smorzare le oscillazioni. Il sistema applica il carico normale con aria compressa, riducendo al minimo le vibrazioni indesiderate che si creano durante il processo di usura. Inoltre, il controllo attivo del carico ad anello chiuso garantisce l'applicazione di un carico costante per tutta la durata del test di usura e lo stilo segue la variazione di profondità della traccia di usura. Come mostrato nella Fig. 3a, è stato misurato un profilo della traccia d'usura significativamente più coerente, che ha portato a un basso tasso di usura di 3,4±0,5 x 10-4 mm3/Nm.
L'analisi della traccia di usura mostrata nella Fig. 4 conferma che il test di usura eseguito con il sistema di caricamento pneumatico ad aria compressa del tribometro Nanovea T2000 crea una traccia di usura più uniforme e coerente rispetto al tribometro convenzionale a carico morto. Inoltre, il tribometro Nanovea T2000 misura lo spostamento dello stilo durante il processo di usura, fornendo ulteriori informazioni sull'andamento del comportamento dell'usura in situ.
Oscillazione controllata sull'usura del campione di Cu
Il modulo elettromagnetico a carico oscillante parallelo del tribometro Nanovea T2000 consente di studiare l'effetto delle oscillazioni di ampiezza e frequenza controllate sul comportamento all'usura dei materiali. La COF dei campioni di Cu è stata registrata in situ, come mostrato nella Fig. 6. Il campione di Cu mostra una COF costante. Il campione di Cu presenta una COF costante di ~0,3 durante la prima misurazione a 330 giri, a indicare la formazione di un contatto stabile all'interfaccia e di una pista di usura relativamente liscia. Con il proseguire della prova di usura, la variazione del COF indica un cambiamento nel meccanismo di usura. In confronto, le prove di usura sotto un'oscillazione di 5 N controllata in ampiezza a 50 N mostrano un comportamento diverso: il COF aumenta rapidamente all'inizio del processo di usura e mostra una variazione significativa per tutta la durata della prova. Questo comportamento del COF indica che l'oscillazione imposta nel carico normale gioca un ruolo nello stato di scorrimento instabile del contatto.
La Fig. 7 confronta la morfologia della traccia di usura misurata dal profilometro ottico integrato senza contatto. Si può osservare che il campione di Cu sottoposto a un'ampiezza di oscillazione controllata di 5 N presenta una traccia di usura molto più grande, con un volume di 1,35 x 109 µm3, rispetto a 5,03 x 108 µm3 in assenza di oscillazioni imposte. L'oscillazione controllata accelera significativamente il tasso di usura di un fattore pari a ~2,7, dimostrando l'effetto critico dell'oscillazione sul comportamento dell'usura.
Oscillazione controllata sull'usura del rivestimento TiN
La COF e le tracce di usura del campione con rivestimento in TiN sono mostrate nella Fig. 8. Il rivestimento TiN presenta comportamenti di usura significativamente diversi in condizioni di oscillazione, come indicato dall'evoluzione della COF durante le prove. Il rivestimento TiN mostra un COF costante di ~0,3 dopo il periodo di rodaggio all'inizio della prova di usura, a causa del contatto stabile di scorrimento all'interfaccia tra il rivestimento TiN e la sfera di Al₂O₃. Tuttavia, quando il rivestimento TiN inizia a cedere, la sfera di Al₂O₃ penetra attraverso il rivestimento e scivola contro il substrato di acciaio fresco sottostante. Contemporaneamente, nella pista di usura si genera una quantità significativa di detriti di rivestimento TiN duro, trasformando l'usura da scorrimento stabile a due corpi in usura da abrasione a tre corpi. Questo cambiamento delle caratteristiche di coppia del materiale porta a maggiori variazioni nell'evoluzione del COF. L'oscillazione imposta di 5 N e 10 N accelera il cedimento del rivestimento TiN da ~400 giri a meno di 100 giri. Le tracce di usura più grandi sui campioni di rivestimento TiN dopo le prove di usura con oscillazione controllata sono in accordo con tale variazione della COF.
Conclusione
L'avanzato sistema di carico pneumatico del Tribometro Nanovea T2000 possiede un vantaggio intrinseco come smorzatore di vibrazioni naturalmente rapido rispetto ai tradizionali sistemi a carico morto. Questo vantaggio tecnologico dei sistemi pneumatici è vero rispetto ai sistemi a carico controllato che utilizzano una combinazione di servomotori e molle per applicare il carico. Questa tecnologia garantisce una valutazione dell'usura affidabile e meglio controllata a carichi elevati, come dimostrato in questo studio. Inoltre, il sistema di carico attivo ad anello chiuso può modificare il carico normale a un valore desiderato durante i test di usura per simulare le applicazioni reali viste nei sistemi frenanti.
Invece di subire l'influenza di condizioni di vibrazione incontrollate durante i test, abbiamo dimostrato che il tribometro Nanovea T2000 a carico dinamico consente agli utenti di valutare quantitativamente i comportamenti tribologici dei materiali in diverse condizioni di oscillazione controllata. Le vibrazioni giocano un ruolo significativo nel comportamento all'usura dei campioni di rivestimento metallico e ceramico.
Il modulo di carico oscillante ad elettromagneti paralleli fornisce oscillazioni controllate con precisione ad ampiezze e frequenze prestabilite, consentendo agli utenti di simulare il processo di usura in condizioni reali, quando le vibrazioni ambientali sono spesso un fattore importante. In presenza di oscillazioni imposte durante l'usura, sia i campioni di Cu che quelli di rivestimento TiN mostrano un tasso di usura sostanzialmente aumentato. L'evoluzione del coefficiente di attrito e lo spostamento dello stilo misurato in situ sono indicatori importanti per le prestazioni del materiale durante le applicazioni tribologiche. Il profilometro 3D senza contatto integrato offre uno strumento per misurare con precisione il volume di usura e analizzare la morfologia dettagliata delle tracce di usura in pochi secondi, fornendo maggiori informazioni sulla comprensione fondamentale del meccanismo di usura.
Il T2000 è dotato di un motore autotarato, di alta qualità e ad alta coppia, con una velocità interna a 20 bit e un encoder di posizione esterno a 16 bit. Ciò consente al tribometro di fornire una gamma ineguagliata di velocità di rotazione, da 0,01 a 5000 giri/min, che possono variare a scatti graduali o in modo continuo. A differenza dei sistemi che utilizzano un sensore di coppia posizionato in basso, il tribometro Nanovea utilizza una cella di carico ad alta precisione posizionata in alto per misurare accuratamente e separatamente le forze di attrito.
I tribometri Nanovea offrono test di usura e attrito precisi e ripetibili utilizzando modalità rotative e lineari conformi alle norme ISO e ASTM (compresi i test con 4 sfere, rondelle di spinta e blocchi su anelli), 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 T2000 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 texture della buccia d'arancia della vernice con la profilometria 3D
Analisi della texture della buccia d'arancia della vernice con la profilometria 3D
Introduzione
Le dimensioni e la frequenza delle strutture superficiali sui substrati influenzano la qualità dei rivestimenti lucidi. La struttura a buccia d'arancia, che prende il nome dal suo aspetto, può svilupparsi a causa dell'influenza del substrato e della tecnica di applicazione della vernice. I problemi di struttura sono comunemente quantificati in base all'ondulazione, alla lunghezza d'onda e all'effetto visivo che hanno sui rivestimenti lucidi. Le texture più piccole riducono la brillantezza, mentre quelle più grandi provocano increspature visibili sulla superficie rivestita. La comprensione dello sviluppo di queste texture e la loro relazione con i substrati e le tecniche sono fondamentali per il controllo della qualità.
Importanza della profilometria per la misurazione della struttura
A differenza dei tradizionali strumenti 2D utilizzati per misurare la struttura della lucentezza, la misurazione 3D senza contatto fornisce rapidamente un'immagine 3D utilizzata per comprendere le caratteristiche della superficie, con l'ulteriore possibilità di esaminare rapidamente le aree di interesse. Senza la velocità e l'esame 3D, un ambiente di controllo della qualità si baserebbe esclusivamente su informazioni 2D che forniscono una scarsa prevedibilità dell'intera superficie. La comprensione delle texture in 3D consente di selezionare al meglio le misure di lavorazione e di controllo. La garanzia di un controllo di qualità di questi parametri si basa molto su un'ispezione quantificabile, riproducibile e affidabile. Nanovea 3D senza contatto Profilometri utilizzano la tecnologia confocale cromatica per avere la capacità unica di misurare gli angoli ripidi che si trovano durante le misure veloci. I profilometri Nanovea riescono dove altre tecniche non riescono a fornire dati affidabili a causa del contatto con la sonda, della variazione della superficie, dell'angolo o della riflettività.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione, il Nanovea HS2000L misura la struttura a buccia d'arancia di una vernice lucida. Ci sono infiniti parametri di superficie calcolati automaticamente dalla scansione della superficie 3D. Qui analizziamo una superficie 3D scansionata quantificando le caratteristiche della texture a buccia d'arancia della vernice.
Risultati e discussione
Il Nanovea HS2000L ha quantificato i parametri di isotropia e altezza della vernice a buccia d'arancia. La texture a buccia d'arancia ha quantificato la direzione del modello casuale con un'isotropia di 94,4%. I parametri di altezza quantificano la texture con una differenza di altezza di 24,84 µm.
La curva del rapporto di portanza nella Figura 4 è una rappresentazione grafica della distribuzione della profondità. Si tratta di una funzione interattiva del software che consente all'utente di visualizzare le distribuzioni e le percentuali a diverse profondità. Il profilo estratto nella Figura 5 fornisce valori di rugosità utili per la texture a buccia d'arancia. I picchi di estrazione al di sopra di una soglia di 144 micron mostrano la texture a buccia d'arancia. Questi parametri possono essere facilmente adattati ad altre aree o parametri di interesse.
Conclusione
In questa applicazione, il profilometro 3D senza contatto Nanovea HS2000L caratterizza con precisione sia la topografia che i dettagli nanometrici della struttura a buccia d'arancia della vernice su un rivestimento lucido. Le aree di interesse delle misurazioni 3D della superficie vengono rapidamente identificate e analizzate con molte misure utili (dimensione, rugosità della finitura, topografia della forma, planarità della curvatura, area del volume, altezza del gradino, ecc.) Sezioni trasversali 2D di rapida scelta forniscono una serie completa di risorse per la misurazione della superficie sulla struttura della lucentezza. Aree speciali di interesse possono essere ulteriormente analizzate con un modulo AFM integrato. La velocità del profilometro 3D Nanovea varia da <1 mm/s a 500 mm/s per adattarsi alle applicazioni di ricerca e alle esigenze di ispezione ad alta velocità. I profilometri 3D Nanovea hanno un'ampia gamma di configurazioni per adattarsi alle vostre applicazioni.
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Effetto dell'umidità sulla tribologia del rivestimento DLC
Importanza della valutazione dell'usura su DLC in condizioni di umidità
I rivestimenti in carbonio simile al diamante (DLC) possiedono proprietà tribologiche migliorate, ovvero un'eccellente resistenza all'usura e un coefficiente di attrito (COF) molto basso. I rivestimenti DLC conferiscono caratteristiche del diamante quando depositati su materiali diversi. Le favorevoli proprietà tribomeccaniche rendono preferibili i rivestimenti DLC in varie applicazioni industriali, come parti aerospaziali, lame di rasoio, utensili per il taglio dei metalli, cuscinetti, motori motociclistici e impianti medici.
I rivestimenti DLC presentano un COF molto basso (inferiore a 0,1) rispetto alle sfere d'acciaio in condizioni di vuoto spinto e asciutte12. Tuttavia, i rivestimenti DLC sono sensibili alle variazioni delle condizioni ambientali, in particolare all'umidità relativa (RH).3. Ambienti con elevata umidità e concentrazione di ossigeno possono portare a un aumento significativo della COF.4. La valutazione affidabile dell'usura in umidità controllata simula condizioni ambientali realistiche dei rivestimenti DLC per applicazioni tribologiche. Gli utenti selezionano i migliori rivestimenti DLC per le applicazioni target con un confronto adeguato
dei comportamenti di usura del DLC esposto a diversi livelli di umidità.
Obiettivo di misurazione
Questo studio mette in mostra la Nanovea Tribometro dotato di un regolatore di umidità è lo strumento ideale per studiare il comportamento all'usura dei rivestimenti DLC a vari livelli di umidità relativa.
Procedura di prova
La resistenza all'attrito e all'usura dei rivestimenti DLC è stata valutata dal tribometro Nanovea. I parametri del test sono riepilogati nella Tabella 1. Un controller di umidità collegato alla tribocamera controllava con precisione l'umidità relativa (RH) con una precisione di ±1%. Dopo i test, le tracce di usura sui rivestimenti DLC e le cicatrici di usura sulle sfere SiN sono state esaminate utilizzando un microscopio ottico.
Nota: è possibile applicare qualsiasi materiale solido per le sfere per simulare le prestazioni di accoppiamenti di materiali diversi in condizioni ambientali come lubrificante o temperatura elevata.
Risultati e discussione
I rivestimenti DLC sono ottimi per le applicazioni tribologiche grazie al loro basso attrito e alla superiore resistenza all'usura. L'attrito del rivestimento DLC presenta un comportamento dipendente dall'umidità, come illustrato nella Figura 2. Il rivestimento DLC mostra un COF molto basso, pari a ~0,05, per tutta la durata del test di usura in condizioni relativamente secche (10% RH). Il rivestimento DLC mostra un COF costante di ~0,1 durante il test quando l'UR aumenta a 30%. La fase iniziale di rodaggio del COF si osserva nei primi 2000 giri quando l'UR sale oltre 50%. Il rivestimento DLC mostra un COF massimo di ~0,20, ~0,26 e ~0,33 con UR di 50, 70 e 90%, rispettivamente. Dopo il periodo di rodaggio, il COF del rivestimento DLC rimane costante a ~0,11, 0,13 e 0,20 con UR di 50, 70 e 90%, rispettivamente.
La Figura 3 confronta le cicatrici di usura delle sfere SiN e la Figura 4 confronta le tracce di usura del rivestimento DLC dopo i test di usura. Il diametro della cicatrice da usura era più piccolo quando il rivestimento DLC era esposto a un ambiente con bassa umidità. Lo strato di DLC si accumula sulla superficie della sfera SiN durante il processo di scorrimento ripetitivo sulla superficie di contatto. In questa fase, il rivestimento DLC scivola contro il proprio strato di trasferimento che agisce come un efficiente lubrificante per facilitare il movimento relativo e limitare l'ulteriore perdita di massa causata dalla deformazione da taglio. Si osserva un film di trasferimento nella cicatrice di usura della sfera SiN in ambienti a bassa UR (ad es. 10% e 30%), con conseguente processo di usura decelerato sulla sfera. Questo processo di usura si riflette sulla morfologia della pista di usura del rivestimento DLC, come mostrato nella Figura 4. Il rivestimento DLC presenta una pista di usura più piccola. Il rivestimento DLC presenta una traccia di usura più piccola in ambienti asciutti, grazie alla formazione di un film di trasferimento DLC stabile all'interfaccia di contatto che riduce significativamente l'attrito e il tasso di usura.
Conclusione
L'umidità gioca un ruolo vitale nelle prestazioni tribologiche dei rivestimenti DLC. Il rivestimento DLC possiede una resistenza all'usura significativamente migliorata e un basso attrito superiore in condizioni asciutte grazie alla formazione di uno strato grafitico stabile trasferito sulla controparte scorrevole (una sfera SiN in questo studio). Il rivestimento DLC scorre contro il proprio strato di trasferimento, che agisce come un lubrificante efficiente per facilitare il movimento relativo e limitare l'ulteriore perdita di massa causata dalla deformazione di taglio. Non si osserva una pellicola sulla sfera SiN con l'aumento dell'umidità relativa, portando ad un aumento del tasso di usura sulla sfera SiN e sul rivestimento DLC.
Il tribometro Nanovea offre test ripetibili di usura e attrito utilizzando modalità rotativa e lineare conformi a ISO e ASTM, con moduli di umidità opzionali disponibili in un unico sistema preintegrato. Consente agli utenti di simulare l'ambiente di lavoro con diversa umidità, fornendo agli utenti uno strumento ideale per valutare quantitativamente i comportamenti tribologici dei materiali in diverse condizioni di lavoro.
Per saperne di più sul Tribometro Nanovea e sul servizio di laboratorio
1 C. Donnet, Surf. Coat. Technol. 100-101 (1998) 180.
2 K. Miyoshi, B. Pohlchuck, K.W. Street, J.S. Zabinski, J.H. Sanders, A.A. Voevodin, R.L.C. Wu, Wear 225-229 (1999) 65.
3 R. Gilmore, R. Hauert, Surf. Coat. Technol. 133-134 (2000) 437.
4 R. Memming, H.J. Tolle, P.E. Wierenga, Thin Solid Coatings 143 (1986) 31
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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.
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
Valutazione della durezza del dente con la nanoindentazione
Importanza della nanoindentazione per i materiali biologici
Con molti test meccanici tradizionali (durezza, adesione, compressione, perforazione, resistenza allo snervamento, ecc.), gli odierni ambienti di controllo qualità con materiali sensibili avanzati, dai gel ai materiali fragili, richiedono ora un controllo di maggiore precisione e affidabilità. La strumentazione meccanica tradizionale non è in grado di fornire il controllo del carico sensibile e la risoluzione richiesta; è stata progettata per essere utilizzata per materiali sfusi. Poiché le dimensioni del materiale da testare sono diventate di maggiore interesse, lo sviluppo di Nanoindentazione ha fornito un metodo affidabile per ottenere informazioni meccaniche essenziali su superfici di dimensioni ridotte, come nel caso della ricerca sui biomateriali. Le sfide specificamente associate ai biomateriali hanno richiesto lo sviluppo di test meccanici in grado di controllare accuratamente il carico su materiali estremamente morbidi o fragili. Inoltre, sono necessari più strumenti per eseguire vari test meccanici che ora possono essere eseguiti con un unico sistema. La nanoindentazione offre un'ampia gamma di misurazioni con una risoluzione precisa a carichi nanocontrollati per applicazioni sensibili.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione, il sistema Nanovea Collaudatore meccanico, in modalità Nanoindentazione, viene utilizzato per studiare la durezza e il modulo elastico della dentina, della carie e della polpa di un dente. L'aspetto più critico con il test di nanoindentazione è la protezione del campione, qui abbiamo preso un dente tagliato e montato con resina epossidica lasciando tutte e tre le aree di interesse esposte per il test.
Risultati e discussione
Questa sezione comprende una tabella riassuntiva che confronta i principali risultati numerici per i diversi campioni, seguita dall'elenco completo dei risultati, che include ogni indentazione eseguita, accompagnata da micrografie dell'indentazione, quando disponibili. Questi risultati completi presentano i valori misurati di durezza e modulo di Young e la profondità di penetrazione con le loro medie e deviazioni standard. Si deve considerare che i risultati possono variare notevolmente nel caso in cui la rugosità superficiale sia della stessa dimensione dell'indentazione.
Tabella riassuntiva dei principali risultati numerici:
Conclusione
In conclusione, abbiamo mostrato come il Nanovea Mechanical Tester, in modalità di nanoindentazione, fornisca una misura precisa delle proprietà meccaniche di un dente. I dati possono essere utilizzati per lo sviluppo di otturazioni che corrispondano meglio alle caratteristiche meccaniche di un dente reale. La capacità di posizionamento del Nanovea Mechanical Tester consente una mappatura completa della durezza dei denti nelle varie zone.
Utilizzando lo stesso sistema, è possibile testare la tenacità alla frattura dei denti a carichi più elevati, fino a 200N. Un test di carico a più cicli può essere utilizzato su materiali più porosi per valutare il livello di elasticità rimanente. L'uso di una punta di diamante cilindrica piatta può fornire informazioni sulla resistenza allo snervamento in ogni zona. Inoltre, con l'analisi meccanica dinamica (DMA) è possibile valutare le proprietà viscoelastiche, compresi i moduli di perdita e di accumulo.
Il modulo Nanovea nano è ideale per questi test perché utilizza una risposta di feedback unica per controllare con precisione il carico applicato. Per questo motivo, il modulo nanovea può essere utilizzato anche per eseguire accurati test di graffiatura. Lo studio della resistenza al graffio e all'usura del materiale dentale e dei materiali da otturazione si aggiunge all'utilità complessiva del tester meccanico. L'uso di una punta affilata da 2 micron per confrontare quantitativamente le rigature sui materiali da otturazione consentirà di prevedere meglio il comportamento nelle applicazioni reali. Anche i test di usura multi-pass o di usura rotativa diretta sono test comuni e forniscono informazioni importanti sulla durata a lungo termine.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Valutazione dell'attrito a velocità estremamente basse
Importanza della valutazione dell'attrito a basse velocità
L'attrito è la forza che resiste al movimento relativo di superfici solide che scivolano l'una contro l'altra. Quando si verifica il movimento relativo di queste due superfici a contatto, l'attrito all'interfaccia converte l'energia cinetica in calore. Questo processo può anche portare all'usura del materiale e quindi al degrado delle prestazioni dei componenti in uso.
Grazie all'ampio rapporto di elasticità, all'elevata resilienza, alle grandi proprietà di impermeabilità e alla resistenza all'usura, la gomma è ampiamente applicata in una varietà di applicazioni e prodotti in cui l'attrito svolge un ruolo importante, come i pneumatici delle automobili, le spazzole dei tergicristalli, le suole delle scarpe e molti altri. A seconda della natura e dei requisiti di queste applicazioni, si desidera un attrito elevato o ridotto contro i diversi materiali. Di conseguenza, diventa fondamentale una misurazione controllata e affidabile dell'attrito della gomma contro varie superfici.
Obiettivo di misurazione
Il coefficiente di attrito (COF) della gomma rispetto a diversi materiali viene misurato in modo controllato e monitorato utilizzando Nanovea Tribometro. In questo studio, vorremmo mostrare la capacità del Tribometro Nanovea di misurare il COF di diversi materiali a velocità estremamente basse.
Risultati e discussione
Il coefficiente di attrito (COF) delle sfere di gomma (diametro 6 mm, RubberMill) su tre materiali (acciaio inox SS 316, Cu 110 e acrilico opzionale) è stato valutato dal tribometro Nanovea. I campioni metallici testati sono stati lucidati meccanicamente fino a ottenere una finitura superficiale a specchio prima della misurazione. La leggera deformazione della sfera di gomma sotto il carico normale applicato ha creato un'area di contatto che contribuisce a ridurre l'impatto delle asperità o delle disomogeneità della finitura superficiale del campione sulle misurazioni COF. I parametri della prova sono riassunti nella Tabella 1.
La COF di una sfera di gomma contro diversi materiali a quattro diverse velocità è mostrata nella Figura 2, mentre le COF medie calcolate automaticamente dal software sono riassunte nella Figura 3. 2, mentre le COF medie calcolate automaticamente dal software sono sintetizzate e confrontate nella Figura 3. È interessante notare che i campioni metallici (SS 316 e Cu 110) mostrano un aumento significativo delle COF all'aumentare della velocità di rotazione da un valore molto basso di 0,01 rpm a 5 rpm - il valore di COF della coppia gomma/SS 316 aumenta da 0,29 a 0,8 e da 0,65 a 1,1 per la coppia gomma/Cu 110. Questo dato è in accordo con i risultati ottenuti con il software. Questo dato è in accordo con i risultati riportati da diversi laboratori. Come proposto da Grosch4 l'attrito della gomma è determinato principalmente da due meccanismi: (1) l'adesione tra la gomma e l'altro materiale e (2) le perdite di energia dovute alla deformazione della gomma causata dalle asperità della superficie. Schallamach5 osservato onde di distacco della gomma dal materiale di contrasto attraverso l'interfaccia tra sfere di gomma morbida e una superficie dura. La forza con cui la gomma si stacca dalla superficie del substrato e la velocità delle onde di distacco possono spiegare il diverso attrito a diverse velocità durante il test.
In confronto, la coppia gomma/materiale acrilico mostra un'elevata COF a diverse velocità di rotazione. Il valore di COF aumenta leggermente da ~ 1,02 a ~ 1,09 con l'aumento della velocità di rotazione da 0,01 rpm a 5 rpm. Questo valore elevato di COF è probabilmente attribuito a un più forte legame chimico locale sulla superficie di contatto formatosi durante i test.
Conclusione
In questo studio, dimostriamo che a velocità estremamente basse, la gomma presenta un comportamento di attrito peculiare: il suo attrito contro una superficie dura aumenta con l'aumentare della velocità del movimento relativo. La gomma mostra un attrito diverso quando scivola su materiali diversi. Il Tribometro Nanovea è in grado di valutare le proprietà di attrito dei materiali in modo controllato e monitorato a diverse velocità, consentendo agli utenti di migliorare la comprensione fondamentale del meccanismo di attrito dei materiali e di selezionare la migliore coppia di materiali per applicazioni mirate di ingegneria tribologica.
Il tribometro Nanovea 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. È in grado di controllare la fase di rotazione a velocità estremamente basse, fino a 0,01 rpm, e di monitorare l'evoluzione dell'attrito in situ. 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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Tribologia dei polimeri
Introduzione
I polimeri sono stati ampiamente utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni e sono diventati una parte indispensabile della vita quotidiana. I polimeri naturali, come l'ambra, la seta e la gomma naturale, hanno svolto un ruolo essenziale nella storia dell'umanità. Il processo di fabbricazione dei polimeri sintetici può essere ottimizzato per ottenere proprietà fisiche uniche come la tenacità, la viscoelasticità, l'autolubrificazione e molte altre.
Importanza dell'usura e dell'attrito dei polimeri
I polimeri sono comunemente utilizzati per applicazioni tribologiche, come pneumatici, cuscinetti e nastri trasportatori.
A seconda delle proprietà meccaniche del polimero, delle condizioni di contatto e delle proprietà dei detriti o del film di trasferimento che si formano durante il processo di usura, si verificano diversi meccanismi di usura. Per garantire che i polimeri abbiano una sufficiente resistenza all'usura nelle condizioni di servizio, è necessaria una valutazione tribologica affidabile e quantificabile. La valutazione tribologica ci permette di confrontare quantitativamente il comportamento all'usura di diversi polimeri in modo controllato e monitorato, per selezionare il materiale candidato per l'applicazione desiderata.
Il tribometro Nanovea offre test ripetibili di usura e attrito utilizzando modalità rotative e lineari conformi agli standard ISO e ASTM, con moduli opzionali di usura e lubrificazione ad alta temperatura disponibili in un unico sistema pre-integrato. Questa gamma impareggiabile consente agli utenti di simulare i diversi ambienti di lavoro dei polimeri, tra cui le sollecitazioni concentrate, l'usura, le alte temperature, ecc.
OBIETTIVO DI MISURAZIONE
In questo studio, abbiamo dimostrato che Nanovea Tribometro è uno strumento ideale per confrontare la resistenza all'attrito e all'usura di diversi polimeri in modo ben controllato e quantitativo.
PROCEDURA DI PROVA
Il coefficiente di attrito (COF) e la resistenza all'usura di diversi polimeri comuni sono stati valutati dal tribometro Nanovea. Come contromateriale (perno, campione statico) è stata utilizzata una sfera di Al2O3. Le tracce di usura sui polimeri (campioni rotanti dinamici) sono state misurate utilizzando a Profilometro 3D senza contatto e microscopio ottico al termine delle prove. Va notato che, come opzione, è possibile utilizzare un sensore endoscopico senza contatto per misurare la profondità di penetrazione del perno nel campione dinamico durante un test di usura. I parametri del test sono riepilogati nella Tabella 1. Il tasso di usura, K, è stato valutato utilizzando la formula K=Vl(Fxs), dove V è il volume usurato, F è il carico normale e s è la distanza di scorrimento.
Si noti che in questo studio sono state utilizzate sfere di Al2O3 come materiale di contrasto. È possibile sostituire qualsiasi materiale solido per simulare più fedelmente le prestazioni di due campioni in condizioni di applicazione reali.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Il tasso di usura è un fattore vitale per determinare la durata di vita dei materiali, mentre l'attrito gioca un ruolo critico nelle applicazioni tribologiche. La Figura 2 confronta l'evoluzione del COF per diversi polimeri rispetto alla sfera di Al2O3 durante i test di usura. Il COF è un indicatore del momento in cui si verificano i guasti e il processo di usura entra in una nuova fase. Tra i polimeri testati, l'HDPE mantiene il COF costante più basso, pari a ~0,15, per tutta la durata del test di usura. Il COF regolare implica la formazione di un contatto tribale stabile.
Le Figure 3 e 4 confrontano le tracce di usura dei campioni di polimero dopo la misurazione al microscopio ottico. Il profilometro 3D senza contatto In-situ determina con precisione il volume di usura dei campioni di polimero, consentendo di calcolare accuratamente i tassi di usura di 0,0029, 0,0020 e 0,0032m3/N m, rispettivamente. In confronto, il campione di CPVC mostra il tasso di usura più elevato, pari a 0,1121m3/N m. Nella traccia di usura del CPVC sono presenti profonde cicatrici di usura parallele.
CONCLUSIONE
La resistenza all'usura dei polimeri gioca un ruolo fondamentale nelle loro prestazioni di servizio. In questo studio, abbiamo dimostrato che il Tribometro Nanovea valuta il coefficiente di attrito e il tasso di usura di diversi polimeri in un
in modo ben controllato e quantitativo. L'HDPE mostra il COF più basso, pari a ~0,15, tra i polimeri testati. I campioni di HDPE, Nylon 66 e Polipropilene possiedono bassi tassi di usura, rispettivamente pari a 0,0029, 0,0020 e 0,0032 m3/N m. La combinazione di basso attrito e grande resistenza all'usura rende l'HDPE un buon candidato per le applicazioni tribologiche dei polimeri.
Il profilometro 3D senza contatto in situ consente di misurare con precisione il volume dell'usura e offre uno strumento per analizzare la morfologia dettagliata delle tracce di usura, fornendo maggiori informazioni sulla comprensione fondamentale dei meccanismi di usura.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Finitura superficiale dei pannelli alveolari con la profilometria 3D
INTRODUZIONE
La rugosità, la porosità e la struttura della superficie del pannello a nido d'ape sono fondamentali da quantificare per la progettazione finale del pannello. Queste qualità superficiali possono essere direttamente correlate all'estetica e alle caratteristiche funzionali della superficie del pannello. Una migliore comprensione della struttura e della porosità della superficie può aiutare a ottimizzare la lavorazione e la producibilità della superficie del pannello. Una misurazione quantitativa, precisa e affidabile della superficie del pannello a nido d'ape è necessaria per controllare i parametri della superficie per i requisiti di applicazione e verniciatura. I sensori 3D senza contatto Nanovea utilizzano un'esclusiva tecnologia confocale cromatica in grado di misurare con precisione le superfici dei pannelli.
OBIETTIVO DI MISURAZIONE
In questo studio, la piattaforma Nanovea HS2000 dotata di un sensore di linea ad alta velocità è stata utilizzata per misurare e confrontare due pannelli a nido d'ape con diverse finiture superficiali. Mostriamo la Nanovea profilometro senza contattodi fornire misurazioni di profilatura 3D rapide e precise e un'analisi approfondita e completa della finitura superficiale.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Sono state misurate le superfici di due campioni di pannelli a nido d'ape con diverse finiture superficiali, ovvero il Campione 1 e il Campione 2. Le viste in falso colore e in 3D delle superfici dei Campioni 1 e 2 sono mostrate rispettivamente nella Figura 3 e nella Figura 4. I valori di rugosità e planarità sono stati calcolati con un software di analisi avanzato e sono confrontati nella Tabella 1. Il Campione 2 mostra una maggiore porosità della superficie. Il Campione 2 presenta una superficie più porosa rispetto al Campione 1. Di conseguenza, il Campione 2 possiede una rugosità maggiore. Di conseguenza, il Campione 2 possiede una rugosità Sa più elevata, pari a 14,7 µm, rispetto al valore Sa di 4,27 µm del Campione 1.
I profili 2D delle superfici dei pannelli a nido d'ape sono stati confrontati nella Figura 5, consentendo agli utenti di avere un confronto visivo della variazione di altezza in diversi punti della superficie del campione. Possiamo osservare che il campione 1 presenta una variazione di altezza di ~25 µm tra il picco più alto e la posizione più bassa della valle. D'altra parte, il campione 2 mostra diversi pori profondi lungo il profilo 2D. Il software di analisi avanzata è in grado di individuare e misurare automaticamente la profondità di sei pori relativamente profondi, come mostrato nella tabella della Figura 4.b Campione 2. Il poro più profondo tra i sei è quello che si trova nel profilo 2D. Il poro più profondo tra i sei ha una profondità massima di quasi 90 µm (Passo 4).
Per approfondire la dimensione e la distribuzione dei pori del campione 2, è stata eseguita una valutazione della porosità, discussa nella sezione seguente. La figura 5 mostra una vista a fette e la tabella 2 riassume i risultati. Si può osservare che i pori, contrassegnati in blu nella Figura 5, hanno una distribuzione relativamente omogenea sulla superficie del campione. L'area proiettata dei pori costituisce 18,9% dell'intera superficie del campione. Il volume per mm² dei pori totali è di ~0,06 mm³. I pori hanno una profondità media di 42,2 µm e la profondità massima è di 108,1 µm.
CONCLUSIONE
In questa applicazione, abbiamo dimostrato che la piattaforma Nanovea HS2000, dotata di un sensore di linea ad alta velocità, è uno strumento ideale per analizzare e confrontare la finitura superficiale dei campioni di pannelli a nido d'ape in modo rapido e preciso. Le scansioni profilometriche ad alta risoluzione abbinate a un software di analisi avanzato consentono una valutazione completa e quantitativa della finitura superficiale dei campioni di pannelli a nido d'ape.
I dati qui riportati rappresentano solo una piccola parte dei calcoli disponibili nel software di analisi. I profilometri Nanovea misurano virtualmente qualsiasi superficie per un'ampia gamma di applicazioni nei settori dei semiconduttori, della microelettronica, dell'energia solare, delle fibre ottiche, dell'industria automobilistica, aerospaziale, della metallurgia, della lavorazione, dei rivestimenti, dell'industria farmaceutica, biomedica, ambientale e in molti altri settori.
