카테고리: 프로파일 측정 | 부피 및 면적

트라이보미터를 사용한 바닥재의 점진적 마모 매핑

바닥재 마모 시험

통합 프로파일로미터를 장착한 트라이보미터를 이용한 바닥재의 점진적 마모 매핑

작성자

프랭크 리우

소개

바닥재는 내구성이 뛰어나도록 설계되었지만 이동, 가구 사용 등 일상 활동으로 인해 마모되거나 찢어지는 경우가 많습니다. 수명을 보장하기 위해 대부분의 바닥재에는 손상을 방지하는 보호 마모층이 있습니다. 그러나 바닥재 종류와 보행량에 따라 마모층의 두께와 내구성이 달라집니다. 또한 UV 코팅, 장식 층, 유약 등 바닥 구조 내의 다양한 층은 마모율이 다릅니다. 이것이 바로 점진적인 마모 매핑이 필요한 곳입니다. 통합된 NANOVEA T2000 마찰계를 사용하여 3D 비접촉 프로파일로미터, 바닥재의 성능과 수명에 대한 정밀한 모니터링과 분석이 가능합니다. 다양한 바닥재의 마모 거동에 대한 자세한 통찰력을 제공함으로써 과학자와 기술 전문가는 새로운 바닥재 시스템을 선택하고 설계할 때 더 많은 정보를 바탕으로 결정을 내릴 수 있습니다.

바닥 패널에 대한 프로그레시브 마모 매핑의 중요성

바닥재 테스트는 전통적으로 마모에 대한 내구성을 결정하기 위해 샘플의 마모율에 중점을 두었습니다. 그러나 프로그레시브 마모 매핑을 사용하면 테스트 전반에 걸쳐 샘플의 마모율을 분석하여 마모 거동에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이러한 심층 분석을 통해 마찰 데이터와 마모율 간의 상관관계를 파악하여 마모의 근본 원인을 파악할 수 있습니다. 마모율은 마모 테스트 전반에 걸쳐 일정하지 않다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 마모 진행을 관찰하면 샘플의 마모를 보다 정확하게 평가할 수 있습니다. 기존의 테스트 방법을 뛰어넘는 프로그레시브 마모 매핑의 도입은 바닥재 테스트 분야에서 상당한 발전에 기여했습니다.

3D 비접촉 프로파일로미터가 통합된 NANOVEA T2000 마찰계는 마모 테스트 및 체적 손실 측정을 위한 획기적인 솔루션입니다. 핀과 프로파일로미터 사이를 정밀하게 이동할 수 있는 능력은 마모 트랙 반경이나 위치의 편차를 제거하여 결과의 신뢰성을 보장합니다. 하지만 그게 전부는 아닙니다. 3D 비접촉 프로파일로미터의 고급 기능을 사용하면 고속 표면 측정이 가능해 스캔 시간이 단 몇 초로 단축됩니다. 최대 2,000N의 하중을 적용하고 최대 5,000rpm의 회전 속도를 달성할 수 있는 NANOVEA T2000 트라이보미터 평가 과정에서 다양성과 정확성을 제공합니다. 이 장비가 점진적인 마모 매핑에서 중요한 역할을 한다는 것은 분명합니다.

그림 1: 마모 테스트 전 샘플 셋업 (왼쪽) 및 마모 테스트 후 마모 트랙의 프로파일 측정(오른쪽).

측정 목표

프로그레시브 마모 매핑 테스트는 석재와 목재 두 가지 유형의 바닥재에 대해 수행되었습니다. 각 샘플은 2, 4, 8, 20, 40, 60, 120초로 테스트 시간을 늘려가며 총 7번의 테스트 주기를 거쳤으며, 시간 경과에 따른 마모를 비교할 수 있도록 했습니다. 각 테스트 사이클이 끝난 후 나노베아 3D 비접촉 프로파일로미터를 사용하여 마모 트랙을 프로파일링했습니다. 프로파일러가 수집한 데이터에서 구멍의 부피와 마모율은 나노베아 트라이보미터 소프트웨어 또는 표면 분석 소프트웨어인 마운틴의 통합 기능을 사용하여 분석할 수 있습니다.

나노비아 T2000 고부하
공압식 마찰계

샘플

마모 매핑 테스트 매개변수

로드	40 N
테스트 기간	다양
속도	200 rpm
RADIUS	10 mm
거리	다양
볼 소재	텅스텐 카바이드
볼 지름	10 mm

7주기 동안 사용된 테스트 기간은 다음과 같습니다. 2, 4, 8, 20, 40, 60, 120초로 각각 이동했습니다. 이동 거리는 다음과 같습니다. 0.40, 0.81, 1.66, 4.16, 8.36, 12.55, 25.11미터.

마모 매핑 결과

목재 바닥재

*테스트 주기*	*최대 COF*	*최소 COF*	*Avg. COF*
1	0.335	0.124	0.275
2	0.337	0.207	0.295
3	0.380	0.229	0.329
4	0.393	0.265	0.354
5	0.352	0.205	0.314
6	0.345	0.199	0.312
7	0.315	0.211	0.293

방사형 방향

*테스트 주기*	*총 부피 손실(µm3*	총 거리 이동 거리(m)	마모율 (mm/Nm) x10^-5	순간 마모율 (mm/Nm) x10^-5
1	296247687	0.40	1833.746	1833.746
2	355245227	1.22	1093.260	181.5637
3	596371326	2.88	898.242	363.1791
4	883747767	7.04	530.629	172.5496
5	1207179951	15.40	360.889	96.69074
6	1472745318	27.95	293.329	52.89311
7	1851319210	53.06	184.343	37.69599

그림 2: 마모율 대비 총 이동 거리(왼쪽)
목재 바닥재의 순간 마모율과 테스트 주기(오른쪽)를 비교한 결과입니다.

그림 3: 목재 바닥에서 테스트한 #7의 마모 트랙의 COF 그래프 및 3D 보기.

그림 4: 테스트 #7의 목재 마모 트랙 단면 분석

그림 5: 목재 샘플 테스트 #7에서 마모 트랙의 부피 및 면적 분석.

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마모 매핑 결과

석재 바닥재

*테스트 주기*	*최대 COF*	*최소 COF*	*Avg. COF*
1	0.249	0.035	0.186
2	0.349	0.197	0.275
3	0.294	0.154	0.221
4	0.503	0.124	0.273
5	0.548	0.106	0.390
6	0.510	0.129	0.434
7	0.527	0.181	0.472

방사형 방향

*테스트 주기*	*총 부피 손실(µm3*	총 거리 이동 거리(m)	마모율 (mm/Nm) x10^-5	순간 마모율 (mm/Nm) x10^-5
1	96278846	0.40	595.957	595.9573
2	804289731	1.22	2475.185	2178.889
3	1316147855	2.88	1982.355	770.9501
4	3136530215	7.04	1883.269	1093.013
5	10821732180	15.40	3235.180	2297.508
6	20174960343	27.95	4018.282	1862.899
7	42512063420	53.06	4233.081	2224.187

그림 6: 마모율 대비 총 이동 거리(왼쪽)
석재 바닥재의 순간 마모율과 테스트 주기(오른쪽)를 비교합니다.

그림 7: 석재 바닥에서 테스트한 #7의 마모 트랙의 COF 그래프 및 3D 보기.

그림 8: 테스트 #7의 스톤 마모 트랙 단면 분석.

그림 9: 석재 샘플 테스트 #7에서 마모 트랙의 부피 및 면적 분석.

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토론

순간 마모율은 다음 공식을 사용하여 계산합니다:

여기서 V는 구멍의 부피, N은 하중, X는 총 거리이며, 이 방정식은 테스트 주기 사이의 마모율을 설명합니다. 순간 마모율은 테스트 전반에 걸친 마모율의 변화를 더 잘 파악하는 데 사용할 수 있습니다.

두 샘플의 마모 거동은 매우 다릅니다. 시간이 지남에 따라 목재 바닥재는 높은 마모율로 시작하지만 빠르게 더 작고 일정한 값으로 떨어집니다. 석재 바닥재의 경우 마모율은 낮은 값에서 시작하여 주기에 따라 더 높은 값으로 증가하는 경향을 보입니다. 순간 마모율도 일관성이 거의 없습니다. 이 차이의 구체적인 이유는 확실하지 않지만 샘플의 구조 때문일 수 있습니다. 석재 바닥재는 나뭇결 같은 입자로 이루어져 있어 목재의 촘촘한 구조와 다르게 마모되는 것으로 보입니다. 이러한 마모 현상의 원인을 확인하려면 추가적인 테스트와 연구가 필요합니다.

마찰 계수(COF)의 데이터는 관찰된 마모 거동과 일치하는 것으로 보입니다. 목재 바닥재의 COF 그래프는 사이클 전체에 걸쳐 일관되게 나타나며 꾸준한 마모율을 보완합니다. 석재 바닥재의 경우 사이클에 따라 마모율도 증가하는 것과 유사하게 사이클 전반에 걸쳐 평균 COF가 증가합니다. 마찰 그래프의 모양에도 뚜렷한 변화가 있어 공이 석재 샘플과 상호 작용하는 방식에 변화가 있음을 알 수 있습니다. 이는 사이클 2와 사이클 4에서 가장 두드러집니다.

결론

나노베아 T2000 트라이보미터는 두 개의 서로 다른 바닥재 샘플 사이의 마모율을 분석하여 점진적 마모 매핑을 수행할 수 있는 기능을 선보입니다. 연속 마모 테스트를 일시 중지하고 나노베아 3D 비접촉 프로파일로미터로 표면을 스캔하면 시간에 따른 재료의 마모 거동에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

3D 비접촉식 프로파일로미터가 통합된 나노베아 T2000 트라이보미터는 COF(마찰 계수) 데이터, 표면 측정, 깊이 판독, 표면 시각화, 체적 손실, 마모율 등을 포함한 다양한 데이터를 제공합니다. 이 포괄적인 정보 세트를 통해 사용자는 시스템과 시료 간의 상호 작용에 대해 더 깊이 이해할 수 있습니다. 제어된 하중, 고정밀, 사용 편의성, 높은 하중, 넓은 속도 범위 및 추가 환경 모듈을 갖춘 NANOVEA T2000 트라이보미터는 마찰학을 한 차원 더 높은 수준으로 끌어올립니다.

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3D 프로파일 측정을 이용한 거칠기 매핑 검사

거칠기 매핑 검사

3D 프로파일 측정 사용

작성자

DUANJIE, 박사

소개

표면 거칠기와 질감은 제품의 최종 품질과 성능에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 최상의 처리 및 제어 방법을 선택하려면 표면 거칠기, 질감, 일관성에 대한 철저한 이해가 필수적입니다. 결함이 있는 제품을 적시에 식별하고 생산 라인 조건을 최적화하려면 제품 표면에 대한 빠르고 정량화 가능하며 신뢰할 수 있는 인라인 검사가 필요합니다.

인라인 표면 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

제품의 표면 결함은 재료 가공 및 제품 제조 과정에서 발생합니다. 인라인 표면 품질 검사는 최종 제품의 가장 엄격한 품질 관리를 보장합니다. 나노베아 3D 비접촉식 광학 프로파일러 접촉 없이 샘플의 거칠기를 결정하는 고유한 기능을 갖춘 색채광 기술을 활용합니다. 라인 센서를 사용하면 넓은 표면의 3D 프로파일을 고속으로 스캐닝할 수 있습니다. 분석 소프트웨어에 의해 실시간으로 계산된 거칠기 임계값은 빠르고 안정적인 합격/불합격 도구 역할을 합니다.

측정 목표

이 연구에서는 고속 센서가 장착된 나노베아 ST400을 사용하여 결함이 있는 테프론 샘플의 표면을 검사하여 나노베아의 성능을 보여줍니다.

생산 라인에서 빠르고 안정적인 표면 검사를 제공하는 비접촉식 프로로미터입니다.

나노비아

ST400

결과 및 토론

3D 표면 분석 거칠기 표준 샘플

거칠기 표준의 표면은 그림 1과 같이 192개의 밝은 선을 생성하는 고속 센서가 장착된 나노베아 ST400을 사용하여 스캔했습니다. 이 192개의 포인트가 동시에 샘플 표면을 스캔하기 때문에 스캔 속도가 크게 향상되었습니다.

그림 2는 거칠기 표준 샘플의 표면 높이 맵과 거칠기 분포 맵의 가색 보기를 보여줍니다. 그림 2a에서 거칠기 표준은 각 표준 거칠기 블록의 다양한 색상 그라데이션으로 표시된 것처럼 약간 기울어진 표면을 나타냅니다. 그림 2b에서는 서로 다른 거칠기 블록에서 균일한 거칠기 분포가 나타나며, 색상은 블록의 거칠기를 나타냅니다.

그림 3은 다양한 거칠기 임계값에 따라 분석 소프트웨어에서 생성된 합격/불합격 맵의 예를 보여줍니다. 표면 거칠기가 특정 임계값을 초과하면 거칠기 블록이 빨간색으로 강조 표시됩니다. 이를 통해 사용자는 거칠기 임계값을 설정하여 샘플 표면 마감의 품질을 결정할 수 있습니다.

그림 1: 거칠기 표준 샘플의 광학 라인 센서 스캔

a. 표면 높이 맵:

b. 러프니스 맵:

그림 2: 거칠기 표준 샘플의 표면 높이 맵 및 거칠기 분포 맵의 가색 보기입니다.

그림 3: 거칠기 임계값에 따른 합격/불합격 맵입니다.

결함이 있는 테온 샘플의 표면 검사

테온 샘플 표면의 표면 높이 맵, 거칠기 분포 맵 및 합격/불합격 거칠기 임계값 맵은 그림 4에 나와 있습니다. 표면 높이 맵에 표시된 것처럼 테온 샘플은 샘플의 오른쪽 중앙에 능선 형태가 있습니다.

a. 표면 높이 맵:

그림 4b의 팔레트에서 서로 다른 색상은 로컬 표면의 거칠기 값을 나타냅니다. 거칠기 맵은 테온 샘플의 온전한 영역에서 균일한 거칠기를 나타냅니다. 그러나 움푹 들어간 링과 마모 흉터 형태의 결함은 밝은 색상으로 강조 표시됩니다. 사용자는 그림 4c와 같이 표면 결함을 찾기 위해 합격/불합격 거칠기 임계값을 쉽게 설정할 수 있습니다. 이러한 툴을 통해 사용자는 생산 라인에서 제품 표면 품질을 현장에서 모니터링하고 결함이 있는 제품을 적시에 발견할 수 있습니다. 제품이 인라인 광학 센서를 통과할 때 실시간 거칠기 값이 계산되고 기록되므로 빠르고 신뢰할 수 있는 품질 관리 도구로 사용할 수 있습니다.

b. 러프니스 맵:

c. 합격/불합격 러프니스 임계값 맵:

그림 4: 표면 높이 맵, 거칠기 분포 맵 및 테온 샘플 표면의 합격/불합격 거칠기 임계값 맵입니다.

결론

이 애플리케이션에서는 광학 라인 센서가 장착된 나노베아 ST400 3D 비접촉식 광학 프로파일러가 효과적이고 효율적인 방식으로 신뢰할 수 있는 품질 관리 도구로 작동하는 방법을 보여주었습니다.

광학 라인 센서는 샘플 표면을 동시에 스캔하는 192개의 밝은 선을 생성하여 스캔 속도를 크게 향상시킵니다. 생산 라인에 설치하여 현장에서 제품의 표면 거칠기를 모니터링할 수 있습니다. 거칠기 임계값은 제품의 표면 품질을 판단하는 신뢰할 수 있는 기준으로 작용하여 사용자가 결함이 있는 제품을 제때 발견할 수 있도록 합니다.

여기에 표시된 데이터는 분석 소프트웨어에서 사용할 수 있는 계산의 일부만을 나타냅니다. 나노베아 프로파일로미터는 반도체, 마이크로일렉트로닉스, 태양광, 광섬유, 자동차, 항공우주, 야금, 기계 가공, 코팅, 제약, 생의학, 환경 등 다양한 분야의 거의 모든 표면을 측정합니다.

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휴대용 3D 프로파일로미터를 이용한 용접 표면 검사

용접 표면 검사

휴대용 3D 프로파일로미터 사용

작성자

크레이그 레싱

소개

일반적으로 육안 검사로 수행되는 특정 용접을 극도로 정밀하게 조사하는 것이 중요해질 수 있습니다. 정밀 분석이 필요한 특정 영역에는 후속 검사 절차에 관계없이 표면 균열, 다공성 및 미충진 크레이터가 포함됩니다. 치수/형상, 부피, 거칠기, 크기 등과 같은 용접 특성은 모두 중요한 평가를 위해 측정할 수 있습니다.

용접 표면 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리 NANOVEA는 3D 비접촉 프로파일로미터, 축 색수차를 사용하여 거의 모든 표면을 측정할 수 있으며, 개방형 스테이징으로 인해 샘플 크기가 크게 달라질 수 있으며 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 나노부터 매크로까지의 범위는 샘플 반사나 흡수의 영향이 전혀 없는 표면 프로필 측정 중에 얻어지며, 높은 표면 각도를 측정하는 고급 기능을 갖추고 있으며 결과를 소프트웨어로 조작할 필요가 없습니다. 투명, 불투명, 반사성, 확산성, 광택성, 거친 재질 등 모든 재료를 쉽게 측정합니다. NANOVEA 휴대용 프로파일로미터의 2D 및 2D 기능은 실험실과 현장 모두에서 전체 용접 표면 검사에 이상적인 장비입니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서 나노베아 JR25 휴대용 프로파일러는 용접의 표면 거칠기, 모양 및 부피뿐만 아니라 주변 영역을 측정하는 데 사용됩니다. 이 정보는 용접 및 용접 공정의 품질을 적절히 조사하는 데 중요한 정보를 제공할 수 있습니다.

나노비아

JR25

테스트 결과

아래 이미지는 용접 및 주변 영역의 전체 3D 보기와 함께 용접의 표면 매개변수만 보여줍니다. 2D 단면 프로필은 아래와 같습니다.

샘플

위의 2D 단면 프로필을 3D에서 제거하면 용접의 치수 정보가 아래에서 계산됩니다. 아래는 용접에 대해서만 계산된 재료의 표면적과 부피입니다.

	HOLE	PEAK
표면	1.01 mm²	14.0mm²
볼륨	8.799e-5 mm³	23.27 mm³
최대 깊이/높이	0.0276 mm	0.6195 mm
평균 깊이/높이	0.004024 mm	0.2298 mm

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 3D 비접촉 프로파일러가 용접 및 주변 표면의 중요한 특성을 정밀하게 특성화할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 거칠기, 치수 및 부피로부터 품질 및 반복성에 대한 정량적 방법을 결정하거나 추가로 조사할 수 있습니다. 이 앱 노트의 예와 같은 샘플 용접은 사내 또는 현장 테스트를 위한 표준 탁상형 또는 휴대용 나노베아 프로파일러를 사용하여 쉽게 분석할 수 있습니다.

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3D 프로파일 측정을 이용한 프랙토그래피 분석

프랙토그래피 분석

3D 프로파일 측정 사용

작성자

크레이그 레싱

소개

파면분석(Fractography)은 파손된 표면의 특징을 연구하는 것으로 역사적으로 현미경이나 SEM을 통해 조사되어 왔습니다. 피처의 크기에 따라 표면 분석을 위해 현미경(매크로 피처) 또는 SEM(나노 및 마이크로 피처)이 선택됩니다. 두 가지 모두 궁극적으로 파손 메커니즘 유형을 식별할 수 있습니다. 비록 효과적이긴 하지만 현미경은 명확한 한계를 가지고 있으며 원자 수준 분석을 제외한 대부분의 경우 SEM은 파손 표면 측정에 실용적이지 않으며 광범위한 사용 기능이 부족합니다. 광학 측정 기술의 발전으로 NANOVEA는 3D 비접촉 프로파일로미터 이제 거시적 규모의 2D 및 3D 표면 측정을 통해 나노를 제공할 수 있는 능력을 갖춘 최고의 장비로 간주됩니다.

골절 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

3D 비접촉 프로파일로미터는 SEM과 달리 최소한의 시료 준비만으로 거의 모든 표면과 시료 크기를 측정할 수 있으며, 수직/수평 치수도 SEM보다 우수합니다. 프로파일러를 사용하면 시료 반사율의 영향을 받지 않고 나노부터 매크로 범위의 특징을 한 번의 측정으로 캡처할 수 있습니다. 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택, 거칠기 등 모든 재료를 쉽게 측정할 수 있습니다. 3D 비접촉 프로파일로미터는 광범위하고 사용자 친화적인 기능을 제공하여 SEM 비용의 일부로 표면 파괴 연구를 극대화할 수 있습니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서 나노베아 ST400은 강철 샘플의 파쇄 표면을 측정하는 데 사용됩니다. 이 연구에서는 표면의 3D 영역, 2D 프로파일 추출 및 표면 방향 맵을 소개합니다.

나노비아

ST400

결과

상단 표면

3D 표면 텍스처 방향

등방성	51.26%
첫 번째 방향	123.2º
두 번째 방향	116.3º
세 번째 방향	0.1725º

이 추출을 통해 표면적, 부피, 거칠기 등을 자동으로 계산할 수 있습니다.

2D 프로파일 추출

결과

측면 표면

3D 표면 텍스처 방향

등방성	15.55%
첫 번째 방향	0.1617º
두 번째 방향	110.5º
세 번째 방향	171.5º

이 추출을 통해 표면적, 부피, 거칠기 등을 자동으로 계산할 수 있습니다.

2D 프로파일 추출

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400 3D 비접촉식 프로파일로미터가 어떻게 파손된 표면의 전체 형상(나노, 마이크로 및 매크로 특징)을 정밀하게 특성화할 수 있는지 보여주었습니다. 3D 영역에서 표면을 명확하게 식별하고 무한한 표면 계산 목록으로 하위 영역 또는 프로파일/단면을 빠르게 추출하고 분석할 수 있습니다. 통합된 AFM 모듈로 나노미터 이하의 표면 특징을 추가로 분석할 수 있습니다.

또한, 나노베아는 파단 표면을 움직일 수 없는 현장 연구에 특히 중요한 휴대용 버전을 프로파일로미터 라인업에 포함시켰습니다. 이처럼 광범위한 표면 측정 기능을 갖춘 단일 장비로 파단 표면 분석이 그 어느 때보다 쉽고 편리해졌습니다.

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트라이보미터를 사용한 샌드페이퍼 마모 성능

사포 마모 성능

트라이보미터 사용

작성자

DUANJIE LI, PhD

소개

사포는 종이나 천의 한 면에 연마 입자를 붙인 것으로 구성됩니다. 입자에는 가닛, 탄화규소, 산화알루미늄, 다이아몬드 등 다양한 연마재를 사용할 수 있습니다. 사포는 목재, 금속 및 건식 벽체에 특정 표면 마감을 만들기 위해 다양한 산업 분야에서 널리 적용됩니다. 사포는 손이나 전동 공구로 고압의 압력을 가하여 작업하는 경우가 많습니다.

사포 마모 성능 평가의 중요성

사포의 효과는 다양한 조건에서의 연마 성능에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 사포에 포함된 연마 입자의 크기인 입자 크기에 따라 사포의 마모 속도와 연마되는 소재의 스크래치 크기가 결정됩니다. 입자 수가 높은 사포는 입자가 작기 때문에 샌딩 속도가 느리고 표면 마감이 더 미세합니다. 입자 수가 같지만 다른 재질로 만들어진 사포는 건조하거나 습한 조건에서 서로 다른 거동을 보일 수 있습니다. 제조된 사포가 의도한 연마 거동을 갖도록 하려면 신뢰할 수 있는 마찰 평가가 필요합니다. 이러한 평가를 통해 사용자는 다양한 유형의 사포의 마모 거동을 통제되고 모니터링된 방식으로 정량적으로 비교하여 대상 용도에 가장 적합한 후보를 선택할 수 있습니다.

측정 목표

본 연구에서는 NANOVEA T2000 고하중 공압식 마모 시험기를 활용하여 다양한 사포 샘플의 마모 성능을 건식 및 습식 조건에서 정량적으로 평가하는 능력을 제시합니다.

나노비아 T2000 고부하
공압식 마찰계

테스트 절차

NANOVEA T100 Tribometer를 사용하여 두 종류의 사포의 마찰계수(COF)와 마모 성능을 평가했습니다. 카운터 재료로는 440 스테인리스 스틸 볼을 사용했습니다. NANOVEA를 사용하여 각 마모 테스트 후에 볼 마모 흉터를 검사했습니다. 3D 비접촉식 광학 프로파일러 정확한 볼륨 손실 측정을 보장합니다.

비교 연구를 위해 440 스테인리스 스틸 볼을 카운터 재료로 선택했지만, 다른 적용 조건을 시뮬레이션하기 위해 다른 고체 재료로 대체할 수 있습니다.

시험 결과 및 논의

그림 1은 건조하고 습한 환경 조건에서 샌드페이퍼 1과 2의 COF 비교를 보여줍니다. 건조한 조건에서 샌드페이퍼 1은 테스트 초반에 0.4의 COF를 보이다가 점차 감소하여 0.3으로 안정화됩니다. 습한 조건에서 이 샘플은 0.27의 낮은 평균 COF를 나타냅니다. 이와 대조적으로 샘플 2의 COF 결과는 건식 COF 0.27, 습식 COF ~ 0.37을 보여줍니다.

모든 COF 플롯의 데이터 진동은 거친 사포 표면에 대한 공의 슬라이딩 움직임으로 인해 발생한 진동으로 인해 발생했습니다.

그림 1: 마모 테스트 중 COF의 진화.

그림 2는 마모 흉터 분석 결과를 요약한 것입니다. 마모 흉터는 광학 현미경과 나노베아 3D 비접촉식 광학 프로파일러를 사용하여 측정했습니다. 그림 3과 그림 4는 샌드페이퍼 1과 2(습식 및 건식 조건)에서 마모 테스트 후 마모된 SS440 볼의 마모 흉터를 비교한 것입니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 나노베아 광학 프로파일러는 네 개의 볼과 각각의 마모 트랙의 표면 지형을 정밀하게 캡처한 다음 나노베아 마운틴 고급 분석 소프트웨어로 처리하여 체적 손실과 마모율을 계산합니다. 볼의 현미경과 프로파일 이미지에서 샌드페이퍼 1(건식) 테스트에 사용된 볼이 다른 볼에 비해 0.313의 체적 손실로 더 큰 평평한 마모 흉터를 보이는 것을 관찰할 수 있습니다. mm³. 반면, 샌드페이퍼 1(습식)의 볼륨 손실은 0.131이었습니다. mm³. 샌드페이퍼 2(건식)의 경우 볼륨 손실은 0.163이었습니다. mm³ 샌드페이퍼 2(습식)의 경우 볼륨 손실이 0.237로 증가했습니다. mm³.

또한 COF가 사포의 마모 성능에 중요한 역할을 하는 것을 관찰한 것도 흥미롭습니다. 샌드페이퍼 1은 건조한 조건에서 더 높은 COF를 보였고, 이는 테스트에 사용된 SS440 볼의 마모율 상승으로 이어졌습니다. 이에 비해 습한 조건에서 샌드페이퍼 2의 COF가 높을수록 마모율이 더 높았습니다. 측정 후 샌드페이퍼의 마모 트랙은 그림 5에 표시되어 있습니다.

Sandpapers 1과 2는 모두 건조하고 습한 환경에서 작동한다고 주장합니다. 그러나 건조조건과 습윤조건에서 서로 다른 마모성능을 보였다. 나노베아 트라이보미터 재현 가능한 마모 평가를 보장하는 잘 제어된 정량화 가능하고 신뢰할 수 있는 마모 평가 기능을 제공합니다. 또한 현장 COF 측정 기능을 통해 사용자는 마모 프로세스의 다양한 단계를 COF의 진화와 연관시킬 수 있습니다. 이는 사포의 마모 메커니즘 및 마찰 특성에 대한 근본적인 이해를 높이는 데 중요합니다.

그림 2: 다양한 조건에서 볼의 마모 흉터 부피와 평균 COF를 확인합니다.

그림 3: 테스트 후 공의 흉터를 착용하십시오.

그림 4: 공의 마모 흉터의 3D 형태.

그림 5: 다양한 조건에서 샌드페이퍼에 트랙을 착용하세요.

결론

이 연구에서는 동일한 입자 수를 가진 두 종류의 사포의 마모 성능을 건식 및 습식 조건에서 평가했습니다. 사포의 사용 조건은 작업 성능의 효과에 중요한 역할을 합니다. 사포 1은 건조한 조건에서 마모 거동이 훨씬 우수했고, 사포 2는 습한 조건에서 더 우수한 성능을 보였습니다. 샌딩 공정 중 마찰은 마모 성능을 평가할 때 고려해야 할 중요한 요소입니다. 나노베아 광학 프로파일러는 공의 마모 흉터와 같은 모든 표면의 3D 형태를 정밀하게 측정하여 이 연구에서 샌드페이퍼의 마모 성능을 신뢰할 수 있게 평가합니다. 나노베아 트라이보미터는 마모 테스트 중 현장에서 마찰 계수를 측정하여 마모 공정의 여러 단계에 대한 통찰력을 제공합니다. 또한 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 사전 통합된 하나의 시스템에서 고온 마모 및 윤활 모듈을 옵션으로 사용할 수 있습니다. 이 독보적인 제품군을 통해 사용자는 높은 응력, 마모 및 고온 등 볼 베어링의 다양한 가혹한 작업 환경을 시뮬레이션할 수 있습니다. 또한 고하중 하에서 우수한 내마모성 소재의 마찰 거동을 정량적으로 평가할 수 있는 이상적인 도구를 제공합니다.

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3D 프로파일 측정을 사용한 가죽 표면 마감 처리

가공 가죽

3D 프로파일 측정을 사용한 표면 마감

작성자

크레이그 레싱

소개

가죽 가죽의 태닝 공정이 완료되면 가죽 표면은 다양한 모양과 촉감을 위해 여러 가지 마감 공정을 거칠 수 있습니다. 이러한 기계적 공정에는 스트레칭, 버핑, 샌딩, 엠보싱, 코팅 등이 포함될 수 있습니다. 가죽의 최종 용도에 따라 더 정밀하고 제어 가능하며 반복 가능한 가공이 필요할 수도 있습니다.

프로파일로메트리 검사의 연구개발 및 품질 관리에서의 중요성

육안 검사 방법의 편차가 크고 신뢰성이 낮기 때문에 마이크로 및 나노 스케일 특징을 정확하게 정량화할 수 있는 도구는 가죽 마감 공정을 개선할 수 있습니다. 가죽 표면 마감을 정량화할 수 있는 방식으로 이해하면 데이터 기반 표면 처리 선택을 개선하여 최적의 마감 결과를 얻을 수 있습니다. 나노베아 3D 비접촉식 프로파일러 는 색채 공초점 기술을 활용하여 완성된 가죽 표면을 측정하고 시장에서 가장 높은 반복성과 정확도를 제공합니다. 프로브 접촉, 표면 변화, 각도, 흡수 또는 반사율로 인해 다른 기술이 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하지 못하는 경우, 나노베아 프로파일로미터가 성공합니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서 NANOVEA ST400은 서로 다르지만 밀접하게 가공된 두 가죽 샘플의 표면 마감을 측정하고 비교하는 데 사용됩니다. 표면 프로파일에서 여러 표면 파라미터가 자동으로 계산됩니다.

여기서는 비교 평가를 위해 표면 거칠기, 딤플 깊이, 딤플 피치 및 딤플 직경에 초점을 맞출 것입니다.

나노비아

ST400

결과: 샘플 1

ISO 25178

높이 매개변수

기타 3D 매개변수

결과: 샘플 2

ISO 25178

높이 매개변수

기타 3D 매개변수

깊이 비교

각 샘플의 깊이 분포입니다.
다음에서 많은 수의 깊은 보조개가 관찰되었습니다. 샘플 1.

피치 비교

딤플 사이의 피치 샘플 1 약간 더 작습니다.
보다 샘플 2이지만 둘 다 비슷한 분포를 보입니다.

평균 직경 비교

딤플의 평균 직경 분포가 비슷합니다,
와 함께 샘플 1 평균 직경이 약간 더 작은 것으로 나타났습니다.

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400 3D 프로파일로미터가 가공 가죽의 표면 마감을 정밀하게 특성화할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 이 연구에서는 표면 거칠기, 딤플 깊이, 딤플 피치 및 딤플 직경을 측정할 수 있는 기능을 통해 육안 검사로는 명확하지 않을 수 있는 두 샘플의 마감과 품질 차이를 정량화할 수 있었습니다.

전반적으로 샘플 1과 샘플 2의 3D 스캔 외형에는 눈에 띄는 차이가 없었습니다. 그러나 통계 분석에서는 두 샘플 사이에 분명한 차이가 있습니다. 샘플 1은 샘플 2에 비해 더 작은 직경, 더 큰 깊이, 더 작은 딤플 대 딤플 피치를 가진 더 많은 수의 딤플을 포함하고 있습니다.

추가 연구가 가능하다는 점에 유의하세요. 특정 관심 영역은 통합 AFM 또는 현미경 모듈을 사용하여 추가로 분석할 수 있습니다. 나노베아 3D 프로파일로미터의 속도는 실험실 또는 연구용으로 20mm/s에서 1m/s까지 다양하여 고속 검사의 요구를 충족하며, 맞춤형 크기, 속도, 스캐닝 기능, 클래스 1 클린룸 준수, 인덱싱 컨베이어 또는 인라인 또는 온라인 통합을 위해 구축할 수 있습니다.

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피스톤 마모 테스트

피스톤 마모 시험NANOVEA 트리보미터 사용

작성자

프랭크 리우

피스톤 마모 시험이란 무엇인가?

피스톤 마모 시험은 통제된 실험실 조건 하에서 피스톤 스커트와 실린더 라이너 사이의 마찰, 윤활 및 재료 내구성을 평가합니다. 사용된 트라이보미터, 엔지니어들은 실제 왕복 운동을 재현하고 마찰 계수, 마모율 및 3D 표면 지형을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이러한 결과는 엔진 피스톤에 사용되는 코팅, 윤활제 및 합금의 마찰학적 거동에 대한 핵심적인 통찰력을 제공하여 성능, 연비 및 장기적 신뢰성을 최적화하는 데 기여합니다.

파워 실린더 시스템 및 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 인터페이스의 개략도.

💡 자신의 시료에 대한 마모율과 마찰을 정량화하고 싶으신가요? 귀사의 응용 분야에 맞춤화된 맞춤형 마찰·마모 시험을 요청하십시오.

엔진 개발에서 피스톤 마모 시험이 중요한 이유

모터 오일은 용도에 맞게 잘 설계된 윤활유입니다. 기유 외에도 세제, 분산제, 점도 개선제(VI), 마모 방지/마찰 방지제, 부식 방지제 등의 첨가제가 첨가되어 성능을 향상시킵니다. 이러한 첨가제는 다양한 작동 조건에서 오일이 작동하는 방식에 영향을 미칩니다. 오일의 거동은 P-L-C 계면에 영향을 미치며 금속과 금속의 접촉으로 인한 심각한 마모가 발생하는지 또는 유체 역학적 윤활(마모가 거의 발생하지 않음)이 발생하는지를 결정합니다.

외부 변수로부터 영역을 분리하지 않고는 P-L-C 인터페이스를 이해하기 어렵습니다. 실제 적용을 대표하는 조건으로 이벤트를 시뮬레이션하는 것이 더 실용적입니다. P-L-C 인터페이스의 나노비아 트라이보미터가 이에 이상적입니다. 여러 개의 힘 센서, 깊이 센서, 드롭 바이 드롭 윤활유 모듈, 선형 왕복 스테이지가 장착되어 있습니다. 나노비아 T2000 엔진 블록 내부에서 발생하는 현상을 정밀하게 모방할 수 있으며, P-L-C 인터페이스를 더 잘 이해하기 위한 유용한 데이터를 확보할 수 있습니다.

나노베아 T2000 트라이보미터의 액체 모듈

드롭 바이 드롭 모듈은 이 연구에서 매우 중요합니다. 피스톤은 매우 빠른 속도(3000rpm 이상)로 움직일 수 있기 때문에 시료를 담가서 윤활유의 얇은 막을 만드는 것이 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 드롭 바이 드롭 모듈은 피스톤 스커트 표면에 일정한 양의 윤활제를 일관되게 도포할 수 있습니다.

또한 새로운 윤활유를 바르면 윤활유의 특성에 영향을 미치는 마모 오염 물질이 제거될 염려가 없습니다.

마찰계가 어떻게 시뮬레이션하는가
실제 피스톤-라이너 마모

본 보고서에서는 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 간의 접촉면을 연구할 것이다. 해당 접촉면은 선형 왕복 운동을 수행함으로써 재현될 것이다. 내구성 시험 방울방울 윤활제 모듈과 함께.

윤활유를 실온 및 가열 조건에서 도포하여 콜드 스타트와 최적의 작동 조건을 비교합니다. COF와 마모율을 관찰하여 실제 애플리케이션에서 인터페이스가 어떻게 작동하는지 더 잘 이해할 수 있습니다.

나노비아 T2000
고부하 트라이보미터

피스톤 마모 시험 파라미터 및 설정

로드 ............................ 100 N

테스트 기간 ............................ 30분

속도 ............................ 2000 rpm

증폭도 ............................ 10 mm

총 거리 ............................ 1200 m

스커트 코팅 ............................ 몰리 그라파이트

비밀번호 자료 ............................ 알루미늄 합금 5052

핀 직경 ............................ 10 mm

윤활유 ............................ 모터 오일(10W-30)

APPROX. 흐름 속도 ............................ 60mL/min

온도 ............................ 실내 온도 및 90°C

실생활에서의 관련성
피스톤 마모 테스트

마찰계 기반 피스톤 마모 시험은 재료 선택과 윤활 전략이 실제 엔진 신뢰성에 미치는 영향을 파악하는 데 중요한 통찰력을 제공합니다. 고비용의 전체 엔진 시험에 의존하는 대신, 연구소는 현실적인 기계적 하중 및 온도 조건 하에서 코팅, 오일, 합금 표면을 평가할 수 있습니다. NANOVEA의 3D 프로파일 측정법 마모 및 마찰학 모듈은 마모 깊이와 마찰 안정성을 정밀하게 매핑하여 연구개발팀이 성능을 최적화하고 개발 주기를 단축하는 데 도움을 줍니다.

피스톤 마모 시험 결과 및 분석

본 실험에서는 A5052를 대조 재료로 사용하였다. 엔진 블록은 일반적으로 A356과 같은 주조 알루미늄으로 제작되지만, 본 시뮬레이션 테스트에서는 A5052가 A356과 유사한 기계적 특성을 나타낸다[1].

실험 조건 하에서 실온에서는 90°C에 비해 피스톤 스커트에 상당한 마모가 관찰되었다. 시편에서 확인된 깊은 스크래치는 정적 재료와 피스톤 스커트 간의 접촉이 시험 전반에 걸쳐 빈번하게 발생했음을 시사한다. 실온에서의 높은 점도는 오일이 계면 간극을 완전히 채우는 것을 방해하여 금속-금속 접촉을 유발할 수 있다. 온도가 상승하면 오일이 묽어져 핀과 피스톤 사이로 유입될 수 있습니다. 그 결과 고온에서는 현저히 적은 마모가 관찰됩니다. 그림 5는 마모 흔적의 한쪽 면이 다른 쪽보다 훨씬 덜 마모된 모습을 보여줍니다. 이는 오일 배출 위치 때문일 가능성이 높습니다. 윤활유 막 두께가 한쪽 면에서 더 두꺼워 불균일한 마모가 발생했습니다.

[1] “5052 알루미늄 대 356.0 알루미늄.” MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

선형 왕복 마찰 테스트의 COF는 하이패스와 로우패스로 나눌 수 있습니다. 하이 패스는 샘플이 정방향 또는 양의 방향으로 이동하는 것을 의미하고 로우 패스는 샘플이 역방향 또는 음의 방향으로 이동하는 것을 의미합니다. RT 오일의 평균 COF는 두 방향 모두 0.1 미만인 것으로 관찰되었습니다. 패스 간 평균 COF는 0.072와 0.080이었습니다. 90°C 오일의 평균 COF는 패스마다 다른 것으로 나타났습니다. 평균 COF 값은 0.167과 0.09로 관찰되었습니다. COF의 차이는 오일이 핀의 한쪽 면만 제대로 적실 수 있었다는 추가적인 증거를 제공합니다. 유체 역학적 윤활이 발생하여 핀과 피스톤 스커트 사이에 두꺼운 막이 형성되었을 때 높은 COF를 얻을 수 있었습니다. 혼합 윤활이 발생하면 다른 방향에서 낮은 COF가 관찰됩니다. 유체 역학 윤활 및 혼합 윤활에 대한 자세한 내용은 다음 애플리케이션 노트를 참조하십시오. 스트라이벡 커브.

표 1: 피스톤의 윤활 마모 테스트 결과.

그림 1: 상온 오일 마모 테스트용 COF 그래프 A 원시 프로파일 B 하이 패스 C 로우 패스.

그림 2: 90°C 마모 오일 테스트의 COF 그래프 A 원시 프로파일 B 하이 패스 C 로우 패스.

그림 3: RT 모터 오일 마모 테스트의 마모 흉터 광학 이미지.

그림 4: RT 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터의 구멍 분석 부피.

그림 5: RT 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터의 프로파일 측정 스캔.

그림 6: 90°C 모터 오일 마모 테스트의 마모 흉터 광학 이미지

그림 7: 90°C 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터의 구멍 분석 부피.

그림 8: 90°C 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터에 대한 프로파일 측정 스캔.

결론: NANOVEA 마모계로 수행한 엔진 마모 평가

실제 작동 엔진에서 발생하는 현상을 모사하기 위해 피스톤에 윤활된 선형 왕복 마모 시험을 수행하였다. 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 접합부는 엔진 작동에 매우 중요하다. 이 접합부의 윤활유 두께는 피스톤 스커트와 실린더 라이너 사이의 마찰 또는 마모로 인한 에너지 손실을 결정한다. 엔진 성능을 최적화하려면 피스톤 스커트와 실린더 라이너가 접촉하지 않으면서 가능한 한 얇은 윤활막 두께를 유지해야 합니다. 그러나 온도, 속도, 힘의 변화가 P-L-C 접합부에 미치는 영향이 핵심 과제입니다.

NANOVEA T2000 마찰계는 넓은 하중 범위(최대 2000 N)와 속도 범위(최대 15000 rpm)를 통해 엔진 내에서 발생 가능한 다양한 조건을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 주제에 대한 향후 연구 가능성으로는 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 접촉면이 다양한 정하중, 진동 하중, 윤활유 온도, 속도 및 윤활유 도포 방법 하에서 어떻게 동작하는지 분석하는 것이 포함됩니다. 이러한 매개변수들은 NANOVEA T2000 마찰계로 쉽게 조정 가능하여 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 접촉면의 메커니즘에 대한 완전한 이해를 제공할 수 있습니다.

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작성자

크레이그 라이징

소개

표면 특징, 패턴, 모양 등의 인터페이스를 방향에 대해 평가하는 연구에서는 전체 측정 프로파일에서 관심 영역을 빠르게 식별하는 것이 유용합니다. 표면을 중요한 영역으로 세분화하면 경계, 피크, 구덩이, 면적, 부피 등을 빠르게 평가하여 연구 중인 전체 표면 프로파일에서 기능적 역할을 이해할 수 있습니다. 예를 들어 금속의 입자 경계 이미징과 같이 분석에서 중요한 것은 많은 구조의 인터페이스와 전체적인 방향입니다. 각 관심 영역을 이해함으로써 전체 영역 내의 결함 또는 이상을 식별할 수 있습니다. 입자 경계 이미징은 일반적으로 프로파일로미터 기능을 능가하는 범위에서 연구되며 2D 이미지 분석에 불과하지만, 3D 표면 측정의 장점과 함께 더 큰 규모로 표시되는 개념을 설명하는 데 유용한 참고 자료가 됩니다.

표면 분리 연구를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리 3D 비접촉 프로파일로미터, 축 색수차를 사용하여 거의 모든 표면을 측정할 수 있으며, 개방형 스테이징으로 인해 샘플 크기가 크게 달라질 수 있으며 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 나노부터 매크로까지의 범위는 샘플 반사나 흡수의 영향이 전혀 없는 표면 프로필 측정 중에 얻어지며, 높은 표면 각도를 측정하는 고급 기능을 갖추고 있으며 결과를 소프트웨어로 조작할 필요가 없습니다. 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택, 거친 등 모든 재료를 쉽게 측정합니다. 비접촉 프로파일로미터 기술은 표면 경계 분석이 필요할 때 표면 연구를 극대화할 수 있는 이상적이고 광범위하며 사용자 친화적인 기능을 제공합니다. 2D 및 3D 기능 결합의 이점도 함께 제공됩니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400 프로파일로미터를 사용하여 스티로폼의 표면적을 측정합니다. 나노베아 ST400을 사용하여 동시에 획득한 지형과 함께 반사된 강도 파일을 결합하여 경계를 설정했습니다. 그런 다음 이 데이터를 사용하여 각 스티로폼 "입자"의 다양한 모양과 크기 정보를 계산했습니다.

나노비아

ST400

결과 및 토론: 2D 표면 경계 측정

지형 이미지(왼쪽 아래)를 반사된 강도 이미지(오른쪽 아래)로 마스킹하여 입자 경계를 명확하게 정의합니다. 필터를 적용하여 직경 565µm 이하의 모든 입자는 무시되었습니다.

총 곡물 수: 167
곡물이 차지하는 총 투영 면적: 166.917mm²(64.5962 %)
경계가 차지하는 총 예상 면적: (35.4038 %)
입자의 밀도: 0.646285 입자/mm2

면적 = 0.999500 mm² +/- 0.491846 mm²
둘레 = 9114.15 µm +/- 4570.38 µm
등가 직경 = 1098.61 µm +/- 256.235 µm
평균 직경 = 945.373 µm +/- 248.344 µm
최소 직경 = 675.898 µm +/- 246.850 µm
최대 직경 = 1312.43 µm +/- 295.258 µm

결과 및 토론: 3D 표면 경계 측정

획득한 3D 지형 데이터를 사용하여 각 입자의 부피, 높이, 피크, 종횡비 및 일반 형상 정보를 분석할 수 있습니다. 총 3D 면적: 2.525mm3

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 3D 비접촉식 프로파일로미터가 스티로폼 표면을 정밀하게 특성화할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 관심 있는 전체 표면 또는 개별 입자(피크 또는 피트)에 대한 통계 정보를 얻을 수 있습니다. 이 예에서는 사용자가 정의한 크기보다 큰 모든 입자를 사용하여 면적, 둘레, 지름 및 높이를 표시했습니다. 여기에 표시된 기능은 바이오 의료에서 미세 가공 응용 분야에 이르기까지 다양한 자연 표면 및 사전 가공된 표면의 연구 및 품질 관리에 중요할 수 있습니다.

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작성자

안드레아 헤르만

소비자 안전을 위해 타이어 트레드 깊이는 일반적으로 휴대용 계측기로 측정되지만, 산업 연구개발 및 타이어 제조업체는 보다 정교한 방법이 필요합니다. 본 애플리케이션 노트는 3D 광학 프로파일로미터가 고정밀 연구를 위해 타이어 트레드 깊이 측정, 등고선 매핑 및 고무 표면 거칠기 분석을 어떻게 정밀하게 수행하는지 보여줍니다.

소개

모든 재료와 마찬가지로 고무의 마찰 계수는 부분적으로 표면 거칠기와 관련이 있습니다. 차량 타이어에서는 트레드 깊이와 표면 거칠기 모두 접지력, 제동 성능 및 마모 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 연구에서는 3D 비접촉식 프로파일로메트리를 사용하여 고무 표면과 트레드의 거칠기 및 치수를 분석합니다.

샘플

타이어 트레드 깊이 측정을 위한 3D 비접촉식 프로파일로메트리의 중요성

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리, 나노비아의 3D 비접촉 광학 프로파일러 축 색수차를 사용하여 거의 모든 표면을 측정합니다.

프로파일러 시스템의 개방형 스테이징은 다양한 샘플 크기를 허용하며 별도의 샘플 전처리 과정이 필요하지 않습니다. 단일 스캔으로 사용자는 타이어 트레드 깊이 전체와 미세 수준의 표면 거칠기를 동시에 측정할 수 있으며, 샘플의 반사율이나 흡수율에 전혀 영향을 받지 않습니다. 또한 이 프로파일러는 소프트웨어로 결과를 조작할 필요 없이 높은 표면 각도까지 측정할 수 있는 고급 기능을 갖추고 있습니다.

이러한 다용도성 덕분에 NANOVEA 프로파일러는 타이어 트레드 마모 테스트와 고급 고무 재료 연구 모두에 이상적입니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 다음과 같은 기능을 선보입니다. 나노베아 ST400, 타이어 트레드 깊이, 윤곽 형상 및 고무 표면 거칠기를 측정하는 3D 비접촉식 광학 프로파일러입니다. 본 연구에서는 타이어 전체 표면을 대표할 수 있을 만큼 충분히 큰 표면 영역을 무작위로 선정하였습니다. 고무 특성을 정량화하기 위해 NANOVEA Ultra 3D 분석 소프트웨어를 사용하여 홈 치수, 트레드 깊이, 표면 거칠기 및 개발 면적 대 예상 면적을 측정하였습니다.

나노비아 ST400 표준
광학 3D 프로파일로미터

분석: 타이어 트레드

트레드의 3D 뷰와 가색 뷰는 3D 표면 설계 매핑의 가치를 보여줍니다. 이는 엔지니어에게 트레드 깊이 균일성, 그루브 설계 및 마모를 다양한 각도에서 평가할 수 있는 직관적인 도구를 제공합니다. 고급 등고선 분석과 계단 높이 분석은 모두 샘플 형상과 설계의 정밀한 치수를 측정하는 매우 강력한 도구입니다.

고급 윤곽 분석

스텝 높이 분석

분석: 고무 표면

고무 표면은 다음 그림과 같이 내장 소프트웨어 도구를 사용하여 다양한 방식으로 정량화할 수 있습니다. 표면 거칠기는 2.688 μm이며, 전개 면적 대 투영 면적은 각각 9.410 mm² 대 8.997 mm²임을 확인할 수 있습니다. 이러한 결과는 고무 표면 거칠기가 접지력과 성능에 미치는 영향을 보여주며, 서로 다른 고무 배합이나 다양한 수준의 표면 마모 상태 간 비교를 가능하게 합니다.

결론

본 애플리케이션에서는 NANOVEA 3D 비접촉 광학 프로파일러가 타이어 트레드 깊이, 윤곽 치수 및 고무 표면 거칠기를 정밀하게 특성화하는 방법을 보여주었습니다. 데이터에 따르면 표면 거칠기는 2.69 µm, 전개 면적은 9.41 mm²이며 투영 면적은 9 mm²입니다. 고무 트레드의 다양한 치수와 반경도 측정되었습니다. 이 정보는 타이어 제조사, 자동차 연구원 및 재료 엔지니어가 트레드 설계, 고무 배합 또는 다양한 마모 정도를 가진 타이어를 비교하는 데 활용될 수 있습니다. 여기에 제시된 데이터는 Ultra 3D 분석 소프트웨어에서 가능한 계산의 일부만을 나타냅니다.

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작성자

안드레아 노비츠키

소개

NANOVEA를 사용하여 물고기 비늘의 형태, 패턴 및 기타 특징을 연구합니다. 3D 비접촉식 광학 프로파일러. 매우 작고 높은 각도의 홈과 함께 이 생물학적 샘플의 섬세한 특성은 프로파일러의 비접촉 기술의 중요성을 강조합니다. 비늘의 홈을 원형이라고 하며 연구하여 물고기의 나이를 추정할 수 있으며 나무의 나이테와 유사하게 성장 속도가 다른 기간을 구별할 수도 있습니다. 이는 남획을 방지하기 위한 야생 어류 개체군 관리에 매우 중요한 정보입니다.

생물학적 연구를 위한 3D 비접촉식 프로파일 측정의 중요성

터치 프로브나 간섭 측정과 같은 다른 기술과 달리 축 색도법을 사용하는 3D 비접촉식 광학 프로파일러는 거의 모든 표면을 측정할 수 있습니다. 개방형 스테이징으로 인해 샘플 크기는 매우 다양할 수 있으며 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 시료 반사율이나 흡수의 영향을 전혀 받지 않고 표면 프로파일 측정 중에 나노에서 매크로 범위의 특징을 얻을 수 있습니다. 이 기기는 결과를 소프트웨어로 조작하지 않고도 높은 표면 각도를 측정할 수 있는 고급 기능을 제공합니다. 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택 또는 거칠기 등 모든 재료를 쉽게 측정할 수 있습니다. 이 기술은 2D 및 3D 기능 결합의 이점과 함께 표면 연구를 극대화할 수 있는 이상적이고 광범위하며 사용자 친화적인 기능을 제공합니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 고속 센서가 장착된 3D 비접촉식 프로파일러인 나노베아 ST400을 통해 저울 표면을 종합적으로 분석할 수 있습니다.

이 기기는 전체 샘플을 스캔하는 데 사용되었으며 중앙 영역의 고해상도 스캔도 함께 수행되었습니다. 비교를 위해 저울의 외부 및 내부 표면 거칠기도 함께 측정했습니다.

나노비아

ST400

외부 스케일의 3D 및 2D 표면 특성화

외부 스케일의 3D 보기 및 가색 보기는 지문이나 나무의 나이테와 유사한 복잡한 구조를 보여줍니다. 이를 통해 사용자는 다양한 각도에서 스케일의 표면 특성을 직접 관찰할 수 있는 간단한 도구를 사용할 수 있습니다. 외부 저울의 다양한 측정값과 함께 저울의 바깥쪽과 안쪽을 비교하여 표시합니다.

표면 거칠기 비교

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 3D 비접촉 광학 프로파일러가 다양한 방식으로 어류 비늘의 특성을 분석하는 방법을 보여주었습니다.

비늘의 외부 표면과 내부 표면은 각각 15.92μm와 1.56μm의 거칠기 값으로 표면 거칠기만으로 쉽게 구분할 수 있습니다. 또한 비늘 외부 표면의 홈, 즉 서큘리를 분석하여 물고기 비늘에 대한 정확하고 정밀한 정보를 얻을 수 있습니다. 중심 초점으로부터 서큘리 띠의 거리를 측정한 결과, 서큘리의 높이는 평균 약 58μm인 것으로 나타났습니다.

여기에 표시된 데이터는 분석 소프트웨어에서 사용할 수 있는 계산의 일부에 불과합니다.

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