PL 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
AR Archiwa miesiąca: maj 2020
Usprawnienie procedur wydobywczych dzięki mikroindykacji
BADANIA MIKROINDENTACYJNE I KONTROLA JAKOŚCI
Mechanika skał jest nauką o mechanicznym zachowaniu się mas skalnych i jest stosowana w górnictwie, wiertnictwie, eksploatacji złóż i budownictwie cywilnym. Zaawansowane oprzyrządowanie z precyzyjnymi pomiarami właściwości mechanicznych pozwala na doskonalenie części i procedur w tych branżach. Skuteczne procedury kontroli jakości są zapewnione poprzez zrozumienie mechaniki skał w skali mikro.
Mikroindentacja jest kluczowym narzędziem wykorzystywanym w badaniach związanych z mechaniką skał. Techniki te rozwijają techniki wydobywcze, zapewniając dalsze zrozumienie właściwości górotworu. Mikroindentacja jest wykorzystywana do ulepszania głowic wiertniczych, co usprawnia procedury wydobywcze. Mikroindentacja została wykorzystana do badania tworzenia się kredy i proszku z minerałów. Badania mikroindentacyjne mogą obejmować twardość, moduł Younga, pełzanie, naprężenie-odkształcenie, odporność na pękanie i ściskanie za pomocą jednego instrumentu.
CEL POMIARU
W tej aplikacji Nanovea tester mechaniczny mierzy twardość Vickersa (Hv), moduł Younga i odporność na pękanie próbki skały mineralnej. Skała składa się z biotytu, skalenia i kwarcu, które tworzą standardowy kompozyt granitowy. Każdy jest testowany osobno.
WYNIKI I DYSKUSJA
Ta część zawiera tabelę podsumowującą, która porównuje główne wyniki liczbowe dla różnych próbek, a następnie pełne zestawienie wyników, w tym każde wykonane wgłębienie, wraz z mikrografami wgłębienia, jeśli są dostępne. Te pełne wyniki przedstawiają zmierzone wartości twardości i modułu Younga jako głębokości penetracji (Δd) z ich średnimi i odchyleniami standardowymi. Należy wziąć pod uwagę, że duża zmienność wyników może wystąpić w przypadku, gdy chropowatość powierzchni jest w tym samym zakresie wielkości co wgłębienie.
Tabela zbiorcza głównych wyników numerycznych dla twardości i odporności na złamanie
PODSUMOWANIE
Tester mechaniczny Nanovea wykazuje powtarzalność i precyzyjne wyniki wgłębiania na twardej powierzchni skał mineralnych. Twardość i moduł Younga każdego materiału tworzącego granit mierzono bezpośrednio z krzywych głębokości wgłębienia w stosunku do obciążenia. Szorstka powierzchnia oznaczała konieczność stosowania większych obciążeń, które mogły spowodować mikropęknięcia. Mikropęknięcia wyjaśniałyby niektóre z różnic w pomiarach. Ze względu na szorstką powierzchnię próbki, pęknięcia nie były widoczne w standardowej obserwacji mikroskopowej. Dlatego też, nie jest możliwe obliczenie tradycyjnej wartości odporności na pękanie, która wymaga pomiarów długości pęknięć. Zamiast tego, zastosowaliśmy system do wykrywania inicjacji pęknięć poprzez dyslokacje w krzywych głębokości w stosunku do obciążenia podczas zwiększania obciążenia.
Obciążenia progowe związane z pękaniem zostały podane przy obciążeniach, przy których wystąpiły uszkodzenia. W przeciwieństwie do tradycyjnych testów odporności na pękanie, w których mierzy się jedynie długość pęknięcia, uzyskuje się obciążenie, przy którym rozpoczyna się pękanie progowe. Dodatkowo, kontrolowane i ściśle monitorowane środowisko umożliwia pomiar twardości jako wartości ilościowej do porównania różnych próbek.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Kontrola chropowatości w linii produkcyjnej
Natychmiastowe wykrywanie błędów dzięki profilerom In-Line
Dowiedz się więcej
Dowiedz się więcej
ZNACZENIE PROFILERA BEZDOTYKOWEGO W KONTROLI CHROPOWATOŚCI W LINII PRODUKCYJNEJ
Wady powierzchni wynikają z obróbki materiałów i wytwarzania produktu. Kontrola jakości powierzchni na linii produkcyjnej zapewnia najściślejszą kontrolę jakości produktów końcowych. Nanovea Profilometry bezkontaktowe 3D wykorzystują chromatyczną technologię konfokalną z unikalną możliwością określania chropowatości próbki bez kontaktu. Można zainstalować wiele czujników profilera w celu jednoczesnego monitorowania chropowatości i tekstury różnych obszarów produktu. Próg chropowatości obliczony w czasie rzeczywistym przez oprogramowanie analityczne służy jako szybkie i niezawodne narzędzie pozytywne/negatywne.
CEL POMIARU
W tym badaniu, system przenośnika inspekcji chropowatości Nanovea wyposażony w czujnik punktowy jest używany do kontroli chropowatości powierzchni próbek akrylu i papieru ściernego. Pokazujemy możliwości bezkontaktowego profilometru Nanovea w zapewnieniu szybkiej i niezawodnej kontroli chropowatości w linii produkcyjnej w czasie rzeczywistym.
WYNIKI I DYSKUSJA
System profilometru przenośnikowego może pracować w dwóch trybach, a mianowicie w trybie Trigger Mode oraz w trybie ciągłym. Jak pokazano na rysunku 2, chropowatość powierzchni próbek jest mierzona, gdy przechodzą one pod głowicami profilera optycznego w trybie Trigger Mode. Dla porównania, tryb ciągły (Continuous Mode) zapewnia nieprzerwany pomiar chropowatości powierzchni na próbce ciągłej, takiej jak blacha czy tkanina. Można zainstalować wiele czujników profilera optycznego, aby monitorować i rejestrować chropowatość różnych obszarów próbki.
Podczas pomiaru inspekcji chropowatości w czasie rzeczywistym, alerty o przejściu i niepowodzeniu są wyświetlane w oknach oprogramowania, jak pokazano na rysunku 4 i rysunku 5. Gdy wartość chropowatości mieści się w podanych progach, zmierzona chropowatość jest podświetlona na zielono. Natomiast podświetlenie zmienia kolor na czerwony, gdy zmierzona chropowatość powierzchni znajduje się poza zakresem ustalonych wartości progowych. Dzięki temu użytkownik otrzymuje narzędzie do określenia jakości wykończenia powierzchni produktu.
W kolejnych rozdziałach, dwa rodzaje próbek, np. akryl i papier ścierny są wykorzystywane do demonstracji trybów Trigger i Continuous systemu Inspection.
Tryb wyzwalania: Kontrola powierzchni próbki akrylowej
Seria próbek akrylowych jest ustawiana na przenośniku taśmowym i przesuwa się pod głowicą profilera optycznego, jak pokazano na rysunku 1. Widok fałszywego koloru na rysunku 6 pokazuje zmianę wysokości powierzchni. Niektóre z wykończonych jak lustro próbek akrylowych zostały przeszlifowane, aby stworzyć szorstką teksturę powierzchni, jak pokazano na rysunku 6b.
Podczas gdy próbki akrylowe poruszają się ze stałą prędkością pod głowicą profilera optycznego, mierzony jest profil powierzchni, jak pokazano na rysunku 7 i rysunku 8. Wartość chropowatości zmierzonego profilu jest obliczana w tym samym czasie i porównywana z wartościami progowymi. Czerwony alarm awarii jest uruchamiany, gdy wartość chropowatości przekracza ustawiony próg, co pozwala użytkownikom natychmiast wykryć i zlokalizować wadliwy produkt na linii produkcyjnej.
Tryb ciągły: Kontrola powierzchni próbki papieru ściernego
Mapa wysokości powierzchni, mapa rozkładu chropowatości i mapa progów chropowatości Pass / Fail dla powierzchni próbki papieru ściernego, jak pokazano na rysunku 9. Próbka papieru ściernego ma kilka wyższych szczytów w części używanej, jak pokazano na mapie wysokości powierzchni. Różne kolory w palecie na rysunku 9C reprezentują wartość chropowatości lokalnej powierzchni. Mapa chropowatości wykazuje jednorodną chropowatość w nienaruszonym obszarze próbki papieru ściernego, natomiast obszar zużyty jest wyróżniony kolorem ciemnoniebieskim, co wskazuje na obniżoną wartość chropowatości w tym regionie. Próg chropowatości Pass/Fail może być ustawiony w celu zlokalizowania takich regionów, jak pokazano na rysunku 9D.
W miarę jak papier ścierny przechodzi pod czujnikiem profilera liniowego, obliczana i rejestrowana jest wartość chropowatości lokalnej w czasie rzeczywistym, jak pokazano na rysunku 10. Alerty zaliczenia/niezaliczenia są wyświetlane na ekranie oprogramowania w oparciu o ustawione wartości progowe chropowatości, służąc jako szybkie i niezawodne narzędzie do kontroli jakości. Jakość powierzchni produktu na linii produkcyjnej jest kontrolowana na miejscu, aby w porę wykryć wadliwe obszary.
PODSUMOWANIE
W tej aplikacji wykazaliśmy, że profilometr przenośnikowy Nanovea wyposażony w optyczny bezkontaktowy czujnik profilujący działa jako niezawodne narzędzie kontroli jakości na linii produkcyjnej w sposób skuteczny i efektywny.
System kontroli może być zainstalowany w linii produkcyjnej w celu monitorowania jakości powierzchni produktów in situ. Próg chropowatości działa jako niezawodne kryterium do określenia jakości powierzchni produktów, umożliwiając użytkownikom zauważenie wadliwych produktów w odpowiednim czasie. Dwa tryby kontroli, a mianowicie tryb wyzwalania i tryb ciągły, są zapewnione, aby spełnić wymagania dotyczące kontroli różnych rodzajów produktów.
Przedstawione tu dane reprezentują tylko część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym. Profilometry Nanovea mierzą praktycznie każdą powierzchnię w takich dziedzinach jak: półprzewodniki, mikroelektronika, energia słoneczna, światłowody, optyka, przemysł samochodowy, lotniczy, metalurgia, obróbka, powłoki, farmaceutyka, biomedycyna, ochrona środowiska i wiele innych.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Test zużycia bloku na pierścieniu
ZNACZENIE OCENY ZUŻYCIA BLOKÓW NA PIERŚCIENIACH
Zużycie ślizgowe to postępująca utrata materiału, która wynika z przesuwania się dwóch materiałów względem siebie w miejscu styku pod wpływem obciążenia. Występuje ono nieuchronnie w wielu różnych branżach, w których pracują maszyny i silniki, w tym w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, naftowym i gazowym oraz wielu innych. Taki ruch ślizgowy powoduje poważne zużycie mechaniczne i przenoszenie materiału na powierzchni, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności produkcji, wydajności maszyny lub nawet jej uszkodzenia.
Zużycie ślizgowe często wiąże się ze złożonymi mechanizmami zużycia zachodzącymi na powierzchni styku, takimi jak zużycie adhezyjne, ścieranie dwuciałowe, ścieranie trójciałowe i zużycie zmęczeniowe. Na zachowanie materiałów podczas zużycia znacząco wpływa środowisko pracy, takie jak normalne obciążenie, prędkość, korozja i smarowanie. Wszechstronny trybometr które mogą symulować różne realistyczne warunki pracy, będą idealne do oceny zużycia.
Test Block-on-Ring (ASTM G77) jest szeroko stosowaną techniką, która ocenia zachowanie materiałów podczas zużycia ślizgowego w różnych symulowanych warunkach, pozwala na wiarygodne rankingi par materiałów dla określonych zastosowań tribologicznych.
Test Block-on-Ring (ASTM G77) jest szeroko stosowaną techniką, która ocenia zachowanie materiałów podczas zużycia ślizgowego w różnych symulowanych warunkach, pozwala na wiarygodne rankingi par materiałów dla określonych zastosowań tribologicznych.
CEL POMIARU
W tej aplikacji, Nanovea Mechanical Tester mierzy YS i UTS próbek ze stali nierdzewnej SS304 i stopu aluminium Al6061. Próbki zostały wybrane ze względu na ich powszechnie uznawane wartości YS i UTS pokazujące wiarygodność metod indentacji Nanovea.
Zachowanie się ślizgowego bloku H-30 na pierścieniu S-10 oceniano za pomocą trybometru Nanovea przy użyciu modułu Block-on-Ring. Blok H-30 wykonany jest ze stali narzędziowej 01 o twardości 30HRC, natomiast pierścień S-10 ze stali typu 4620 o twardości powierzchniowej od 58 do 63 HRC i średnicy pierścienia ~34,98 mm. Testy blokowania na pierścieniu przeprowadzono w środowiskach suchych i smarowanych, aby zbadać wpływ na zachowanie podczas zużycia. Badania smarowania przeprowadzono w ciężkim oleju mineralnym USP. Ślad zużycia zbadano za pomocą urządzenia Nanovea Bezkontaktowy profilometr 3D. Parametry badania zestawiono w tabeli 1. Szybkość zużycia (K) oszacowano za pomocą wzoru K=V/(F×s), gdzie V to objętość zużycia, F to normalne obciążenie, s to droga poślizgu.
WYNIKI I DYSKUSJA
Rysunek 2 porównuje współczynnik tarcia (COF) w testach Block-on-Ring w środowiskach suchych i smarowanych. Blok ma znacznie większe tarcie w środowisku suchym niż w środowisku smarowanym. COF
zmienia się w okresie docierania podczas pierwszych 50 obrotów i osiąga stały współczynnik COF wynoszący ~0,8 przez resztę testu zużycia przy 200 obrotach. Dla porównania, test Block-on-Ring przeprowadzony przy smarowaniu ciężkim olejem mineralnym USP wykazuje stały niski współczynnik COF wynoszący 0,09 przez cały test zużycia przy 500 000 obrotów. Smar znacząco zmniejsza współczynnik COF pomiędzy powierzchniami ~90 razy.
Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono obrazy optyczne i profile 2D przekroju poprzecznego blizn po zużyciu na blokach po testach zużycia na sucho i ze smarowaniem. Objętości śladów zużycia i szybkości zużycia zestawiono w tabeli 2. Blok stalowy po próbie zużycia na sucho przy niższej prędkości obrotowej 72 obr/min przez 200 obrotów wykazuje dużą objętość blizny zużycia wynoszącą 9,45 mm˙. Dla porównania, próba zużycia przeprowadzona przy wyższej prędkości obrotowej 197 obr/min przez 500 000 obrotów w smarze z olejem mineralnym tworzy znacznie mniejszą objętość śladu zużycia 0,03 mm˙.
Obrazy na wykresie 3 pokazują, że podczas testów w warunkach suchych ma miejsce poważne zużycie w porównaniu do łagodnego zużycia w teście zużycia w stanie nasmarowanym. Wysokie temperatury i intensywne wibracje generowane podczas próby zużycia na sucho sprzyjają utlenianiu metalowych odłamków, co skutkuje silnym ścieraniem trzech elementów. W teście smarowania olej mineralny redukuje tarcie i chłodzi powierzchnię styku, jak również transportuje odłamki ścierne powstałe podczas zużycia. Prowadzi to do znacznego zmniejszenia szybkości zużycia o współczynnik ~8×10ˆ. Tak znaczna różnica w odporności na zużycie w różnych środowiskach pokazuje, jak ważna jest właściwa symulacja zużycia ślizgowego w realistycznych warunkach pracy.
Zachowanie podczas zużycia może się drastycznie zmienić, gdy wprowadzone zostaną niewielkie zmiany w warunkach badania. Wszechstronność trybometru Nanovea pozwala na pomiar zużycia w warunkach wysokiej temperatury, smarowania i trybokorozji. Dokładna kontrola prędkości i pozycji przez zaawansowany silnik umożliwia wykonywanie testów zużycia przy prędkościach od 0,001 do 5000 rpm, co czyni go idealnym narzędziem dla laboratoriów badawczych/testowych do badania zużycia w różnych warunkach trybologicznych.
Stan powierzchni próbek zbadano za pomocą bezkontaktowego proÿlometru optycznego firmy Nanovea. Na rysunku 5 przedstawiono morfologię powierzchni pierścieni po testach zużycia. Forma cylindra została usunięta, aby lepiej przedstawić morfologię powierzchni i chropowatość powstałą w wyniku procesu zużycia ślizgowego. Znaczna chropowatość powierzchni miała miejsce w wyniku procesu ścierania trzech ciał podczas próby zużycia na sucho 200 obrotów. Blok i pierścień po próbie zużycia na sucho wykazują chropowatość Ra odpowiednio 14,1 i 18,1 µm, w porównaniu do 5,7 i 9,1 µm w długotrwałej próbie zużycia smarowanego 500 000 - obrotów przy wyższej prędkości. Test ten pokazuje, jak ważne jest właściwe smarowanie styku pierścień tłokowy-cylinder. Silne zużycie szybko uszkadza powierzchnię styku bez smarowania i prowadzi do nieodwracalnego pogorszenia jakości obsługi, a nawet do zepsucia silnika.
PODSUMOWANIE
W tym badaniu pokazujemy, w jaki sposób trybometr firmy Nanovea jest używany do oceny zużycia ślizgowego pary stalowo-metalowej przy użyciu modułu Block-on-Ring zgodnie z normą ASTM G77. Smar odgrywa kluczową rolę w właściwościach zużycia pary materiałów. Olej mineralny zmniejsza szybkość zużycia bloku H-30 o współczynnik ~8×10ˆ, a COF ~90 razy. Wszechstronność trybometru Nanovea czyni go idealnym narzędziem do pomiaru zużycia w różnych warunkach smarowania, w wysokiej temperaturze i trybokorozji.
Tribometr Nanovea umożliwia precyzyjne i powtarzalne badania zużycia i tarcia przy użyciu trybów obrotowych i liniowych zgodnych z ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami zużycia w wysokiej temperaturze, smarowania i trybokorozji dostępnymi w jednym wstępnie zintegrowanym systemie. Niezrównany asortyment Nanovea to idealne rozwiązanie do określania pełnego zakresu właściwości tribologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, powłok i podłoży.
