皮革のなめし工程が完了すると、皮革の表面は様々な外観と手触りのための仕上げ工程を経ることができます。これらの機械的加工には、ストレッチ、バフィング、サンディング、エンボス加工、コーティングなどが含まれます。レザーの最終用途によっては、より精密で、制御された、再現性のある加工が必要とされる場合もあります。
目視検査方法はばらつきが大きく信頼性に欠けるため、マイクロスケールやナノスケールの特徴を正確に定量化できるツールは、皮革仕上げ工程を改善することができる。革の表面仕上げを定量的に理解することで、最適な仕上げ結果を得るためのデータ駆動型表面処理選択の改善につながります。NANOVEA 3D非接触 プロフィロメーター NANOVEAプロフィロメーターは、クロマティックコンフォーカル技術を利用し、皮革の表面を測定します。NANOVEAプロフィロメーターは、プローブの接触、表面のばらつき、角度、吸収、反射率によって、他の技術では信頼性の高いデータを提供できない場合でも、成功します。
測定目的
このアプリケーションでは、ナノビアST400を使用して異なるが密接に加工された2つの革サンプルの表面仕上げを測定し比較しています。表面プロファイルからいくつかの表面パラメータが自動的に計算されます。
ここでは表面粗さ、ディンプル深さ、ディンプルピッチ、ディンプル径に着目し、比較評価しています。
ナノビア
ST400
深さ比較
各サンプルの深度分布。
には、深いディンプルが多数観察されました。 サンプル1.
ピッチ比較
ディンプル間のピッチ サンプル1 が若干小さくなる
より SAMPLE 2が両者は似たような分布をしている
平均径比較
ディンプルの平均直径の分布が似ている。
をもって サンプル1 は、平均してやや小さい直径を示す。
このアプリケーションでは、ナノビアST400 3Dプロフィロメーターが加工された革の表面仕上げを精密に特性評価できることを示しました。この研究では、表面粗さ、ディンプル深さ、ディンプルピッチ、ディンプル直径を測定できることで、目視ではわからない2つのサンプルの仕上げや品質の違いを定量的に把握することができました。
全体として、SAMPLE 1とSAMPLE 2の間で3Dスキャンの外観に目に見える違いはありませんでした。しかし、統計解析では、2つのサンプルの間に明確な区別があります。SAMPLE 1 は、SAMPLE 2 と比較して、直径が小さく、深さが大きく、ディンプル間のピッチが小さいディンプルをより多く含んでいます。
追加の研究が可能であることに注意してください。特別な関心領域は、統合されたAFMまたはマイクロスコープモジュールでさらに分析された可能性があります。ナノベアーの3Dプロフィロメーターは、20mm/sから1m/sの速度で、高速検査のニーズを満たすために、実験室や研究室で使用されています。カスタムサイズ、速度、スキャン機能、クラス1のクリーンルーム対応、インデックスコンベア、インラインまたはオンライン統合用に構築することができます。
自然は、表面構造を改善するための重要なインスピレーションの宝庫となっています。自然界に見られる表面構造を理解することで、ヤモリの足を使った接着の研究、ナマコの質感変化を利用した抵抗力の研究、葉を使った撥水性の研究など、さまざまな研究が行われています。これらの表面は、生物医学から衣料品、自動車に至るまで、多くの応用が期待されています。これらの表面のブレークスルーを成功させるためには、表面特性を模倣し再現できるような製造技術を開発する必要があります。このプロセスこそ、識別と制御が必要なのです。
Chromatic Light テクノロジーを活用した NANOVEA Jr25 ポータブル 光学プロファイラー ほぼあらゆる材料を測定できる優れた能力を備えています。これには、自然界の幅広い表面特性に見られる、独特で急な角度、反射面と吸収面が含まれます。 3D 非接触測定により、完全な 3D 画像が提供され、表面の特徴をより完全に理解できるようになります。 3D 機能がなければ、自然の表面の識別は 2D 情報または顕微鏡画像のみに依存することになり、調査対象の表面を適切に模倣するのに十分な情報が得られません。製造を成功させるには、特にテクスチャー、形状、寸法などの表面特性の全範囲を理解することが重要です。
実験室レベルの結果を現場で簡単に得られることは、新しい研究の可能性を広げます。
測定目的
このアプリケーションでは ナノビア Jr25は、葉の表面を測定するために使用されます。3D表面スキャン後に自動的に計算される表面パラメータは無限にあります。
ここでは、3Dサーフェイスを確認し、選択
を含む、さらに分析が必要な領域があります。
表面粗さ、チャンネル、トポグラフィーの定量化および調査
ナノビア
JR25
ファーローデプス
溝の平均密度16.471cm/cm2
平均溝深さ：97.428μm
最大深度：359.769μm
このアプリケーションでは、どのように ナノビア Jr25ポータブル3D非接触光学式プロファイラーは、フィールドで葉の表面の形状とナノメートルスケールの詳細の両方を正確に特性評価することができます。これらの3D表面測定から、興味のある領域を素早く特定し、その後、無限の研究リストで分析することができます (寸法、粗さ 仕上がり形状、形状 形状、平坦度 反り 平面度、体積面積、段差 高さ など）。2次元の断面図を簡単に選択し、さらに詳細な分析を行うことができます。この情報により、表面測定リソースの完全なセットを使用して、有機表面を幅広く調査することができます。また、テーブルトップモデルに統合されたAFMモジュールにより、特別な関心領域もさらに分析することができます。
ナノビア また、フィールド調査用のポータブル高速形状測定器やラボ用システムも幅広く提供し、ラボサービスも行っています。
サンドペーパー粗さと粒子径の分析
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サンドペーパーは、研磨剤として使用される一般的な市販品である。最も一般的な用途は、サンドペーパーの研磨性を利用して塗膜を除去したり、表面を研磨したりすることである。この研磨特性は砥粒に分類され、砥粒の大きさによって滑らかさや
粗い表面仕上げができる。望ましい研磨特性を実現するために、サンドペーパーのメーカーは、研磨粒子が特定の大きさで、偏差が少ないことを保証しなければなりません。サンドペーパーの品質を定量化するために、NANOVEAの3D非接触 プロフィロメーター を使用して、サンプル領域の算術平均（Sa）高さパラメータと平均粒子径を求めることができる。
サンドペーパーを使用する場合、一貫した表面仕上げを得るためには、研磨粒子と研磨面の相互作用が均一である必要があります。これを定量化するために、ナノベアの3D非接触光学式プロファイラでサンドペーパー表面を観察し、粒子のサイズ、高さ、間隔の偏差を確認することができます。
測定目的
今回の研究では、5種類のサンドペーパー砥粒（120,
180、320、800、2000）を使ってスキャンしています。
NANOVEA ST400 3D非接触光学式プロファイラ。
スキャンからSaを抽出し、粒子
のMotifs分析を行い、サイズを算出します。
等価直径を求める
ナノビア
ST400
サンドペーパーは、予想通り、グリットが大きくなるにつれて、表面粗さ（Sa）と粒子径が小さくなる。Saは42.37μmから3.639μmの範囲であった。粒子径は127±48.7から21.27±8.35の範囲にあります。大きな粒子と高い高さの変化は、小さな粒子と低い高さの変化とは対照的に、表面に対してより強い研磨作用を生み出す。
高さに関するパラメータの定義は、P.A.1 に記載されています。
表1: サンドペーパー砥粒と高さパラメーターとの比較。
表2: サンドペーパー砥粒と粒子径の比較。
サンドペーパーの2D・3D表示
以下は、サンドペーパーサンプルのフォルスカラーと3Dビューです。
mmのガウシアンフィルターを使用し、形状やうねりを除去した。
モチーフの分析
マイクロやナノの形状を持つ表面を精密にスキャンできることから、様々なサンドペーパー砥粒の表面性状の検査にナノベアの3D非接触光学式プロファイラが使用されました。
3Dスキャンを解析するための高度なソフトウェアを用いて、各サンドペーパーサンプルの表面高さパラメータと等価粒子径を求めた。その結果、粒径が大きくなるにつれて、予想通り表面粗さ（Sa）と粒子径が小さくなることが確認された。
3Dプロフィロメトリーによる表面境界計測
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表面の特徴、パターン、形状などの界面が配向性を評価されるような研究では、測定プロファイル全体にわたって関心のある領域をすばやく特定することが有用です。表面を重要な領域に分割することで、ユーザーは境界、ピーク、ピット、面積、体積などを迅速に評価し、研究対象の表面プロファイル全体における機能的な役割を理解することができます。例えば、金属の粒界イメージングでは、多くの構造物の界面や全体的な方向性が解析の重要なポイントになります。それぞれの領域を理解することで、全体の中の欠陥や異常を特定することができます。粒界のイメージングは通常プロフィロメータの能力を超える領域で研究され、2D画像分析に過ぎませんが、3D表面測定の利点とともに、ここで紹介する概念をより大きなスケールで説明するための参考資料となります。
タッチプローブや干渉計などの他の技術とは異なり、 3D非接触形状計軸色収差を使用するため、ほぼすべての表面を測定でき、オープンステージングによりサンプルサイズは大きく変化する可能性があり、サンプルの前処理は必要ありません。ナノからマクロの範囲は、サンプルの反射率や吸収の影響を受けずに表面プロファイル測定中に得られ、高い表面角度を測定する高度な機能を備えており、結果をソフトウェアで操作する必要はありません。透明、不透明、鏡面、拡散、研磨、粗いなど、あらゆる材質を簡単に測定できます。非接触粗面計の技術は、表面境界分析が必要な場合に表面調査を最大限に高めるための理想的で広範で使いやすい機能を提供します。 2D と 3D 機能を組み合わせたメリットも得られます。
測定目的
このアプリケーションでは、発泡スチロールの表面積を測定するためにナノベアST400プロフィロメータが使用されています。境界は、NANOVEA ST400を使用して同時に取得される地形とともに、反射強度ファイルを組み合わせることによって確立されました。このデータをもとに、発泡スチロールの「粒」ごとに異なる形状や大きさの情報を算出しました。
ナノビア
ST400
トポグラフィー画像（左下）を反射強度画像（右下）でマスクし、結晶粒の境界を明確にした画像。直径565μm以下の粒はフィルターをかけることで無視されている。
粒の総数167
粒が占める投影面積の合計。166.917 mm² (64.5962 %)
バウンダリー占有予想総面積： (35.4038 %)
粒の密度0.646285粒/mm2
結果＆考察：3次元表面境界計測
得られた3次元トポグラフィーデータを用いて、各粒子の体積、高さ、ピーク、アスペクト比、一般的な形状情報を解析することができる。3次元占有総面積：2.525mm3
このアプリケーションでは、NANOVEA 3D非接触形状測定機が発泡スチロールの表面を精密に特性評価できることを示しました。統計的な情報は、表面全体、またはピークやピットなどの個々の粒子について得ることができます。この例では、ユーザーが定義したサイズより大きいすべての粒を使用して、面積、周囲長、直径、高さを表示しました。ここで示された特徴は、バイオメディカルからマイクロマシニングまで、様々な分野の自然表面や加工済み表面の研究および品質管理に重要な役割を果たすことができます。
標本、見本
タイヤトレッド深さ測定における3D非接触プロフィロメトリーの重要性
タッチプローブや干渉計などの他の技術とは異なる、, NANOVEAの3D非接触光学式プロファイラー 軸色収差を使用して、ほぼあらゆる表面を測定します。
プロファイラーシステムのオープンステージは、多様なサンプルサイズに対応し、サンプルの前処理は不要です。1回のスキャンで、サンプルの反射率や吸収率の影響を受けずに、タイヤ全体のトレッド深さとミクロレベルの表面粗さの両方を測定できます。さらに、これらのプロファイラには、ソフトウェアで結果を操作することなく、高い表面角度を測定できる高度な機能があります。.
この汎用性により、NANOVEAプロファイラーがタイヤトレッドの摩耗試験と高度なゴム材料の研究の両方に理想的なものとなっています。.
このアプリケーションでは ナノベアST400, タイヤのトレッド深さ、輪郭形状、ゴム表面の粗さを測定する3D非接触光学式プロファイラー。この研究では、タイヤ表面全体を表すのに十分な大きさのサンプル表面積を無作為に選択した。ゴムの特性を定量化するため、NANOVEA Ultra 3D解析ソフトウェアを使用し、溝寸法、トレッド深さ、表面粗さ、展開対投影面積を測定した。.
ナノビア ST400スタンダード
光学式3Dプロフィロメーター
アドバンストコンターアナリシス
ステップ高さ解析
3D光学プロファイラによる魚鱗表面解析
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NANOVEAを用いて魚鱗の形態や模様などを研究 3D非接触オプティカルプロファイラー。この生体サンプルの繊細な性質と、その非常に小さく角度の高い溝も、プロファイラーの非接触技術の重要性を強調しています。鱗の溝は環状と呼ばれ、これを研究することで魚の年齢を推定したり、木の年輪と同様に成長速度の異なる時期を区別したりすることもできます。これは乱獲を防ぐために野生の魚の個体数を管理する上で非常に重要な情報です。
タッチプローブや干渉計などの他の技術とは異なり、軸色法を用いた3D非接触光学式プロファイラでは、ほぼすべての表面を測定することができます。サンプルサイズは、オープンステージのため大きく変化し、サンプルの前処理は必要ありません。ナノからマクロレンジの表面形状を、試料の反射や吸収の影響を受けずに測定することができます。この装置では、ソフトウェアで結果を操作することなく、高い表面角度を測定できる高度な機能を備えています。透明、不透明、鏡面、拡散、研磨、粗面など、どのような材料でも簡単に測定することができます。この技術は、2Dおよび3D機能を組み合わせた利点とともに、表面研究を最大限に活用するための理想的で幅広い、使いやすい機能を提供します。
測定目的
このアプリケーションでは、高速センサーを搭載し、スケールの表面を総合的に解析する3D非接触プロファイラー、NANOVEA ST400を紹介します。
この装置では、中央部の高解像度スキャンとともに、サンプル全体をスキャンしています。比較のため、スケールの外側と内側の表面粗さも測定されました。
ナノビア
ST400
外側スケールの3Dビューとフォールスカラービューでは、指紋や木の年輪のような複雑な構造を見ることができます。これにより、ユーザーはスケールの表面特性を様々な角度から直接観察することができる分かりやすいツールを得ることができます。また、外側と内側を比較しながら、外側スケールの様々な測定値を表示します。
このアプリケーションでは、NANOVEA 3D非接触光学式プロファイラが、魚の鱗をさまざまな方法で特性評価できることを示しました。
鱗の外側と内側は、表面粗さだけで簡単に区別でき、粗さの値はそれぞれ15.92μmと1.56μmである。さらに、鱗の外表面にある溝（サーキュレーション）を分析することで、魚の鱗について正確な情報を得ることができます。中心点から帯状のサークルの距離を測定したところ、サークルの高さは平均で約58μmであることもわかりました。
ここに掲載したデータは、解析ソフトで利用できる計算の一部に過ぎません。
医薬品の錠剤は、現在最も一般的に使用されている医薬品である。各錠剤は、活性物質（薬理効果をもたらす化学物質）と不活性物質（崩壊剤、結合剤、潤滑剤、希釈剤-通常は粉末状）の組み合わせで構成されている。活性物質と不活性物質は、その後、圧縮または成形されて固形物となる。その後、メーカーの仕様に応じて、錠剤はコーティングされるか、またはコーティングされない。
錠剤コーティングを効果的に行うには、錠剤にエンボス加工されたロゴや文字の細かい輪郭に沿う必要があり、錠剤の取り扱いに耐える安定性と頑丈さが必要で、コーティング工程で錠剤同士がくっつかないようにする必要があります。現在の錠剤は、一般的に顔料や可塑剤などの物質を含む多糖類やポリマーベースのコーティングが施されています。錠剤のコーティングには、フィルムコーティングとシュガーコーティングの2種類が一般的である。フィルムコーティングは、シュガーコーティングと比較して、かさばらず、耐久性があり、調製や塗布に時間がかからないのが特徴です。しかし、フィルムコーティングは、錠剤の外観を隠すのが難しい。
錠剤コーティングは、防湿、成分の味のマスキング、錠剤の飲み込みやすさなどに不可欠です。さらに重要なことは、錠剤のコーティングが、薬物を放出する場所と速度を制御することである。
測定目的
このアプリケーションでは NANOVEA光学式プロファイラ と高度なMountainソフトウェアを使って、様々なブランドの押し薬（コーティングされたもの1個とコーティングされていないもの2個）の表面形状を測定・定量化し、その表面粗さを比較しました。
アドビル（コーティング）は、保護膜があるため、表面粗さが最も小さくなると推測される。
ナノビア
HS2000
3つのバッチの製薬会社の錠剤をNanovea HS2000でスキャンしました。
高速ラインセンサを使用して、ISO 25178に準拠したさまざまな表面粗さパラメータを測定します。
2 x 2 mm
5 x 5 μm
4秒
錠剤をスキャンした後、Advanced Mountains解析ソフトウェアで表面粗さ調査を行い、各錠剤の表面平均、二乗平均平方根、最大高さを算出した。
この計算値は、アドビルが成分を包む保護膜のために表面粗さが小さいという仮定を支持するものである。タイレノールは、測定された3つの錠剤の中で最も高い表面粗さを持っていることがわかります。
各タブレットの表面形状を測定し、その高さ分布を示す2次元および3次元の高さマップを作成した。5つのタブレットのうち1つが、各ブランドのハイトマップを表すために選ばれました。これらの高さマップは、ピットやピークなどの表面上の特徴を視覚的に検出するための優れたツールです。
本研究では，3つのブランド医薬品の圧搾錠剤の表面粗さを分析し，比較した。アドヴィル、タイレノール、エキセドリンである。アドビルは、最も低い平均表面粗さを持っていることが分かった。これは、薬剤を包むオレンジ色のコーティングの存在に起因していると考えられる。一方、エキセドリンとタイレノールは、コーティングがないにもかかわらず、その表面粗さは互いに異なっています。Tylenolは、調査したすべての錠剤の中で、最も高い平均表面粗さを持っていることが証明されました。
を使用しています。 ナノビア 高速ラインセンサを搭載したHS2000では、5錠を1分以内に測定することができました。これは、現在生産している数百錠の品質管理テストに有効であることが証明されます。
正確な寸法と最適な表面粗さは、歯科用ネジの機能にとって極めて重要です。歯科用ネジの寸法の多くは、半径、角度、距離、段差の高さなど、高い精度を必要とします。人体内に挿入される医療器具や部品にとって、滑り摩擦を最小限に抑えるために、局所的な表面粗さを理解することも非常に重要です。
ナノベーア 3D非接触プロファイラー 色光ベースの技術を使用して、透明、不透明、鏡面、拡散、研磨、粗いなどのあらゆる材料表面を測定します。タッチプローブ技術とは異なり、非接触技術は狭い領域の内部を測定でき、先端が柔らかいプラスチック材料を押すことによって引き起こされる変形に起因する本質的な誤差が追加されることはありません。色光ベースの技術は、焦点変動技術と比較して優れた横方向および高さの精度も提供します。 Nanovea Profiler は、ステッチを行わずに大きな表面を直接スキャンし、数秒で部品の長さのプロファイルを作成できます。結果を操作する複雑なアルゴリズムを使用せずに表面を測定するプロファイラーの機能により、ナノからマクロ範囲の表面特徴と高い表面角度を測定できます。
このアプリケーションでは、Nanovea ST400 光学プロファイラーを使用して、1 回の測定で歯科用ネジを平坦部とネジ部の特徴に沿って測定しました。表面粗さは平坦な領域から計算され、ねじ切り部分のさまざまな寸法が決定されました。
3Dサーフェス
歯科用ネジの 3D ビューと疑似カラー ビューには、どちらかの側からネジ山が始まる平らな領域が表示されます。これは、さまざまな角度からネジの形態を直接観察するための簡単なツールをユーザーに提供します。フルスキャンから平坦な領域を抽出し、その表面粗さを測定しました。
2D表面解析
表面から線プロファイルを抽出して、ねじの断面図を表示することもできます。輪郭解析と段差解析を使用して、ネジの特定の位置の正確な寸法を測定しました。
このアプリケーションでは、局所的な表面粗さを正確に計算し、1 回のスキャンで大きな寸法形状を測定する Nanovea 3D 非接触プロファイラーの機能を紹介しました。
データは、局所的な表面粗さが 0.9637 μm であることを示しています。ねじ山の間のねじの半径は 1.729 mm であることが判明し、ねじ山の平均高さは 0.413 mm でした。ねじ山の間の平均角度は 61.3°であると測定されました。
ここに掲載したデータは、解析ソフトで利用できる計算の一部に過ぎません。
作成者
Duanjie Li 博士、Jonathan Thomas、Pierre Leroux
表面の粗さと質感は、製品の最終用途にとって極めて重要です。製品表面のインライン検査は、迅速かつ定量的で信頼性が高いため、不良品を即座に検出し、作業工程を決定することができます。
生産ラインの条件。生産性と効率を向上させるだけでなく、不良率も低減させる、,
再作業と無駄。.
表面欠陥は、材料の加工や製品の製造に起因します。インライン表面品質検査により、最終製品の最も厳密な品質管理が保証されます。ナノベア 3D非接触形状計 非接触でサンプルの粗さを測定する独自の機能を備えたクロマチック共焦点技術を利用します。複数のプロファイラー センサーを設置して、製品のさまざまな領域の粗さと質感を同時に監視できます。解析ソフトウェアによってリアルタイムで計算された粗さのしきい値は、高速で信頼性の高い合否判定ツールとして機能します。
測定目的
本研究では、ポイントセンサーを搭載したナノベアーの粗さ検査コンベアシステムを用いて、アクリルとサンドペーパーサンプルの表面粗さを検査します。生産ラインにおいて、高速で信頼性の高いインライン粗さ検査をリアルタイムに提供するナノベアーの能力を紹介します。
結果および考察
コンベア式プロフィロメータシステムは、トリガモードと連続モードの2つのモードで動作させることができる。図2に示すように、トリガーモードでは、試料が光学式プロファイラヘッドの下を通過する際に表面粗さが測定されます。これに対し、連続モードでは、金属板や布地などの連続した試料の表面粗さをノンストップで測定することができます。複数の光学式プロファイラーセンサーを設置し、異なるサンプル領域の粗さをモニターし記録することができます。
リアルタイムの粗さ検査測定中、図4と図5に示すように、合格と不合格の警告がソフトウェアのウィンドウに表示されます。粗さの値が与えられた閾値の範囲内にある場合、測定された粗さは緑色でハイライトされます。しかし、測定された表面粗さが設定されたしきい値の範囲外である場合、ハイライトは赤色に変化する。これは、ユーザーが製品の表面仕上げの品質を判断するためのツールを提供するものである。
以下では、アクリルと紙やすりの2種類の試料を用いて、検査システムのトリガーモードと連続モードのデモンストレーションを行います。
トリガーモード。アクリル試料の表面検査
図1に示すように、一連のアクリル試料はコンベアベルト上に整列され、光学式プロファイラヘッドの下を移動します。図6の擬似カラー図は、表面の高さの変化を示しています。鏡面仕上げされたアクリルサンプルの一部は、図6bに示すように、サンディングされて粗い表面テクスチャを形成していた。
アクリルサンプルは光学式プロファイラヘッドの下を一定速度で移動するため、図7および図8に示すように表面形状が測定される。測定されたプロファイルの粗さ値も同時に計算され、閾値と比較されます。粗さの値が設定されたしきい値を超えると赤色のフェイルアラートが起動し、ユーザーは生産ライン上の不良品を即座に発見し、場所を特定することができるようになります。
連続モード。サンドペーパーサンプルの表面検査
図9に示すように、サンドペーパーサンプル表面の表面高さマップ、粗さ分布マップ、および粗さ閾値の合否マップを作成した。サンドペーパーサンプルは、表面高さマップに示されるように、使用部分にいくつかの高いピークがある。図9Cのパレット内の異なる色は、局所表面の粗さ値を表している。粗さマップは、サンドペーパーサンプルの無傷の領域で均質な粗さを示す一方、使用済みの領域は濃い青色で強調され、この領域で粗さの値が低下していることを示している。図9Dに示すように、このような領域を特定するために、粗さの合否のしきい値を設定することができます。
サンドペーパーがインラインプロファイラセンサーの下を連続的に通過すると、図10にプロットされているように、リアルタイムの局所粗さ値が計算され記録される。設定された粗さのしきい値に基づいて合否のアラートがソフトウェア画面に表示され、品質管理のための迅速かつ信頼性の高いツールとして機能する。生産ラインにおける製品の表面品質をその場で検査し、不良箇所をいち早く発見することができる。
まとめ
このアプリケーションでは、光学式非接触プロファイラーセンサーを搭載したナノベアコンベアプロフィロメーターが、信頼性の高いインライン品質管理ツールとして効果的かつ効率的に機能することを示しました。
生産ラインに設置することで、製品の表面品質をその場で監視することができる検査装置です。粗さの閾値は、製品の表面品質を判断するための信頼できる基準として機能し、ユーザーは不良品にいち早く気づくことができます。トリガーモードと連続モードの2つの検査モードがあり、さまざまな種類の製品の検査に対応します。
ここに掲載されているデータは、解析ソフトウェアで利用可能な計算の一部に過ぎません。ナノベアプロフィロメータは、半導体、マイクロエレクトロニクス、太陽電池、ファイバー、光学、自動車、航空宇宙、冶金、機械加工、コーティング、医薬品、バイオメディカル、環境などの分野で、ほぼすべての表面を測定することができます。
ブロック・オン・リングの摩耗評価の重要性
測定目的
このアプリケーションでは、ナノベアメカニカルテスターが、ステンレス鋼SS304とアルミニウムAl6061金属合金サンプルのYSとUTSを測定しています。これらのサンプルは、ナノベアの圧痕法の信頼性を示す、一般的に認識されているYSとUTSの値で選ばれました。
S-10 リング上の H-30 ブロックの滑り摩耗挙動は、Block-on-Ring モジュールを使用する Nanovea のトライボメータによって評価されました。 H-30 ブロックは硬度 30HRC の 01 工具鋼で作られていますが、S-10 リングは表面硬度 58 ～ 63 HRC の鋼タイプ 4620、リング直径約 34.98 mm です。摩耗挙動への影響を調査するために、乾燥した潤滑環境でブロック オン リング テストが実行されました。潤滑試験は USP 重鉱油で実施されました。 Nanovea の摩耗痕跡を調査しました。 3D非接触表面形状計。試験パラメータを表 1 にまとめます。摩耗率 (K) は、式 K=V/(F×s) を使用して評価しました。ここで、V は摩耗量、F は垂直荷重、s は滑り距離です。
結果および考察
図 2 は、乾燥環境と潤滑環境でのブロックオンリング テストの摩擦係数 (COF) を比較しています。乾燥した環境では、潤滑された環境よりもブロックの摩擦が大幅に大きくなります。 COF
最初の 50 回転のならし期間中に変動し、残りの 200 回転摩耗テストでは約 0.8 の一定 COF に達します。比較すると、USP 重鉱油潤滑で実行されたブロック オン リング テストは、500,000 回転摩耗テスト全体を通じて 0.09 という低い COF を一定に示しました。潤滑剤は、表面間の COF を最大 90 分の 1 に大幅に削減します。
図3，図4に乾式および潤滑式摩耗試験後のブロックの摩耗痕の光学画像と断面2次元プロフィールを示す。また，摩耗痕の体積と摩耗速度を表2に示す。72rpmの低回転数で200回転させた乾式摩耗試験後のスチールブロックは、9.45mm˙と大きな摩耗痕体積を示しています。これに対し、鉱物油潤滑剤を用いて197rpmの高速回転で50万回転させた摩耗試験では、0.03mm˙と大幅に小さい摩耗痕が形成されました。
図3は、潤滑摩耗試験での穏やかな摩耗に比べ、乾式摩耗試験での激しい摩耗の様子を示しています。乾式摩耗試験で発生する高熱と激しい振動は、金属片の酸化を促進し、激しい3体摩耗を引き起こします。潤滑摩耗試験では、鉱油が摩擦を減らし、接触面を冷却し、摩耗中に生じた摩耗粉を運び去ります。この結果、摩耗量は約8×10ˆと大幅に減少した。このような環境による耐摩耗性の大きな違いは、現実的な使用条件下での適切な滑り摩耗シミュレーションの重要性を示している。
試験条件にわずかな変化が加わると、摩耗の挙動が大きく変化することがあります。ナノベアのトライボメータは汎用性が高いため、高温、潤滑、トライボコロージョンの各条件で摩耗測定が可能です。高度なモーターによる正確な速度および位置制御により、0.001～5000rpmの速度で摩耗試験を行うことができるため、研究/試験ラボにとって、さまざまな⾰命条件での摩耗を調べるための理想的なツールとなっています。
試料の表面状態は、Nanovea社の非接触型光学式プロイオメーターで検査した。図5は、摩耗試験後のリングの表面形態を示しています。摺動摩耗により生じた表面形態と粗さをより良く表現するために、円筒形状を除去しています。200回転の乾式摩耗試験では、3体摩耗により著しい表面荒れが発生しました。乾式摩耗試験後のブロックとリングの粗さRaは、それぞれ14.1μmと18.1μmであるのに対し、より高速の50万回転潤滑摩耗試験では5.7μmと9.1μmとなりました。このテストは、ピストンリングとシリンダーの接触面に適切な潤滑を行うことの重要性を示しています。激しい摩耗は、無潤滑では接触面を素早く損傷させ、不可逆的なサービス品質の劣化、さらにはエンジンの破損につながる。
まとめ
この研究では、ASTM G77 規格に準拠したブロック オン リング モジュールを使用して、Nanovea のトライボメーターを使用してスチール金属カップルの滑り摩耗挙動を評価する方法を紹介します。潤滑剤は、材料対の摩耗特性において重要な役割を果たします。鉱油は、H-30 ブロックの摩耗率を約 8×10 分の 1 に減少させ、COF を約 90 分の 1 に減少させます。 Nanovea のトライボメーターは多用途性を備えているため、さまざまな潤滑、高温、摩擦腐食条件下での摩耗挙動を測定するための理想的なツールとなっています。
Nanovea のトライボメーターは、ISO および ASTM 準拠の回転モードおよび直線モードを使用して、正確で再現性のある摩耗および摩擦試験を提供します。また、オプションの高温摩耗、潤滑、および摩擦腐食モジュールも 1 つの事前統合システムで利用できます。 Nanovea の比類のない製品群は、薄いか厚いか、柔らかいか硬いコーティング、フィルム、および基材のあらゆる範囲のトライボロジー特性を決定するための理想的なソリューションです。
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