USA/GLOBALNE: +1-949-461-9292
EUROPA: +39-011-3052-794
pl_PL PL
pl_PL PL en_US EN es_MX ES de_DE DE fr_FR FR it_IT IT zh_CN ZH ja JA pt_BR PT tr_TR TR ko_KR KO ar AR
KONTAKT

Archiwa miesiąca: grudzień 2020

Pomiar zużycia in situ w wysokiej temperaturze

POMIAR ZUŻYCIA IN SITU W WYSOKIEJ TEMPERATURZE

PRZY UŻYCIU TRYBOMETRU

POMIAR ZUŻYCIA W MIEJSCU Tribometr lotniczy

Przygotowane przez

Duanjie Li, PhD

WPROWADZENIE

Liniowy zmienny transformator różnicowy (LVDT) jest rodzajem wytrzymałego transformatora elektrycznego używanego do pomiaru przemieszczenia liniowego. Znalazł on szerokie zastosowanie w wielu aplikacjach przemysłowych, w tym w turbinach energetycznych, hydraulice, automatyce, samolotach, satelitach, reaktorach jądrowych i wielu innych.

W tym badaniu przedstawiamy dodatki LVDT i moduły wysokotemperaturowe NANOVEA Tribometr które umożliwiają pomiar zmiany głębokości śladu zużycia badanej próbki podczas procesu zużycia w podwyższonych temperaturach. Umożliwia to użytkownikom korelację różnych etapów procesu zużycia ze zmianą współczynnika COF, co ma kluczowe znaczenie dla poprawy podstawowego zrozumienia mechanizmu zużycia i właściwości tribologicznych materiałów do zastosowań wysokotemperaturowych.

CEL POMIARU

W tej pracy. chcielibyśmy zaprezentować możliwości Tribometru NANOVEA T50 do monitorowania in situ ewolucji procesu zużycia materiałów w podwyższonych temperaturach.

Proces zużycia ceramiki glinokrzemianowej w różnych temperaturach jest symulowany w sposób kontrolowany i monitorowany.

NANOVEA

T50

PROCEDURA TESTOWA

Zachowanie tribologiczne, np. współczynnik tarcia (COF) i odporność na zużycie płytek ceramicznych z krzemianu glinu oceniano za pomocą Tribometru NANOVEA. Płytka ceramiczna z krzemianu glinu była podgrzewana w piecu od temperatury pokojowej (RT) do podwyższonej temperatury (400°C i 800°C), a następnie w takich temperaturach przeprowadzano testy zużycia. 

Dla porównania, badania zużycia przeprowadzono po schłodzeniu próbki z 800°C do 400°C, a następnie do temperatury pokojowej. Do badanych próbek przyłożono końcówkę z kulką AI2O3 (śr. 6mm, Grade 100). COF, głębokość zużycia i temperatura były monitorowane in situ.

PARAMETRY BADANIA

pomiaru pin-on-disk

Tribometr LVDT Próbka

Szybkość zużycia, K, oceniano za pomocą wzoru K=V/(Fxs)=A/(Fxn), gdzie V to objętość zużyta, F to obciążenie normalne, s to droga ślizgowa, A to pole przekroju poprzecznego ścieżki zużycia, a n to liczba obrotów. Chropowatość powierzchni i profile ścieżek zużycia oceniano za pomocą NANOVEA Optical Profiler, a morfologię ścieżek zużycia badano za pomocą mikroskopu optycznego.

WYNIKI I DYSKUSJA

Współczynnik COF i głębokość śladu zużycia zarejestrowane in situ są pokazane odpowiednio na RYSUNKU 1 i RYSUNKU 2. Na RYSUNKU 1, "-I" oznacza badanie przeprowadzone, gdy temperatura została zwiększona z RT do podwyższonej temperatury. "-D" reprezentuje temperaturę obniżoną z wyższej temperatury 800°C.

Jak widać na RYSUNKU 1, próbki badane w różnych temperaturach wykazują porównywalny współczynnik COF wynoszący ~0,6 w trakcie pomiarów. Tak wysoki COF prowadzi do przyspieszonego procesu zużycia, w wyniku którego powstaje znaczna ilość odłamków. Głębokość śladu zużycia była monitorowana podczas testów zużycia za pomocą LVDT, jak pokazano na RYS. 2. Testy przeprowadzone w temperaturze pokojowej przed nagrzaniem próbki i po schłodzeniu próbki pokazują, że płyta ceramiczna z krzemianu glinu wykazuje progresywny proces zużycia w RT, głębokość śladu zużycia stopniowo wzrasta podczas testu zużycia do ~170 i ~150 μm, odpowiednio. 

Dla porównania, testy zużycia w podwyższonych temperaturach (400°C i 800°C) wykazują inne zachowanie - głębokość śladu zużycia wzrasta szybko na początku procesu zużycia, a następnie zwalnia w miarę trwania testu. Głębokość ścieżki zużycia dla testów przeprowadzonych w temperaturach 400°C-I, 800°C i 400°C-D wynosi odpowiednio ~140, ~350 i ~210 μm.

COF podczas testów pin-on-desk w różnych temperaturach

RYSUNEK 1. Współczynnik tarcia podczas badań pin-on-disk w różnych temperaturach

Głębokość śladu zużycia płyty ceramicznej z krzemianu glinu w różnych temperaturach

RYSUNEK 2. Ewolucja głębokości śladu zużycia płytki ceramicznej z krzemianu glinu w różnych temperaturach

Średnia szybkość zużycia i głębokość śladu zużycia płytek ceramicznych z krzemianu glinu w różnych temperaturach zostały zmierzone przy użyciu NANOVEA Optical Profiler jak podsumowano w RYSUNEK 3. Głębokość śladu zużycia jest zgodna z zarejestrowaną za pomocą LVDT. Płyta ceramiczna z krzemianu glinu wykazuje znacznie zwiększony wskaźnik zużycia ~0,5 mm3/Nm w temperaturze 800°C, w porównaniu do wskaźników zużycia poniżej 0,2 mm3/N w temperaturze poniżej 400°C. Płytka ceramiczna z krzemianu glinu nie wykazuje znacząco poprawionych właściwości mechanicznych/tribologicznych po krótkim procesie ogrzewania, posiadając porównywalny wskaźnik zużycia przed i po obróbce cieplnej.

Ceramika krzemianowa z tlenku glinu, znana również jako lawa i cudowny kamień, jest miękka i możliwa do obróbki przed obróbką cieplną. Długi proces wypalania w podwyższonej temperaturze do 1093°C może znacznie zwiększyć jej twardość i wytrzymałość, po czym wymagana jest obróbka diamentowa. Taka unikalna cecha sprawia, że ceramika glinowo-krzemianowa jest idealnym materiałem do rzeźby.

W niniejszej pracy wykazaliśmy, że obróbka cieplna w niższej temperaturze niż wymagana do wypalania (800°C vs 1093°C) w krótkim czasie nie poprawia właściwości mechanicznych i tribologicznych ceramiki z krzemianu glinu, co sprawia, że właściwe wypalanie jest niezbędnym procesem dla tego materiału przed jego wykorzystaniem w rzeczywistych zastosowaniach.

 
Szybkość zużycia i głębokość śladu zużycia próbki w różnych temperaturach 1

RYSUNEK 3. Szybkość zużycia i głębokość śladu zużycia próbki w różnych temperaturach

PODSUMOWANIE

Na podstawie kompleksowej analizy tribologicznej w tym badaniu, pokazujemy, że płyta ceramiczna z krzemianu glinu wykazuje porównywalny współczynnik tarcia w różnych temperaturach od temperatury pokojowej do 800°C. Jednakże, wykazuje znacznie zwiększoną szybkość zużycia ~0,5 mm3/Nm w 800°C, co pokazuje znaczenie właściwej obróbki cieplnej tej ceramiki.

Tribometry NANOVEA są w stanie ocenić właściwości tribologiczne materiałów przeznaczonych do zastosowań w wysokich temperaturach do 1000°C. Funkcja pomiaru in situ COF i głębokości śladu zużycia pozwala użytkownikom na korelację różnych etapów procesu zużycia z ewolucją COF, co jest kluczowe w poprawie fundamentalnego zrozumienia mechanizmu zużycia i właściwości tribologicznych materiałów stosowanych w podwyższonych temperaturach.

Tribometry NANOVEA oferują precyzyjne i powtarzalne badania zużycia i tarcia w trybach obrotowym i liniowym zgodnych z normami ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami do badań zużycia w wysokich temperaturach, smarowania i tribo-korozji dostępnymi w jednym, wstępnie zintegrowanym systemie. Niezrównana oferta NANOVEA jest idealnym rozwiązaniem do określenia pełnego zakresu właściwości trybologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, filmów i podłoży.

Opcjonalne bezdotykowe profilery 3D są dostępne dla wysokiej rozdzielczości obrazowania 3D śladów zużycia, jako dodatek do innych pomiarów powierzchni, takich jak chropowatość.

POMIAR ZUŻYCIA IN-SITU

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

LIVE CHAT

Analiza powierzchni rybiej łuski z wykorzystaniem optycznego profilera 3D

Analiza powierzchni rybiej łuski z wykorzystaniem optycznego profilera 3D

Dowiedz się więcej

ANALIZA POWIERZCHNI RYBIEJ ŁUSKI

przy użyciu PROFILERA OPTYCZNEGO 3D

Profilometr Fish Scales

Przygotowane przez

Andrea Novitsky

WPROWADZENIE

Morfologię, wzory i inne cechy łuski ryb bada się za pomocą NANOVEA Bezkontaktowy profiler optyczny 3D. Delikatny charakter tej próbki biologicznej wraz z jej bardzo małymi rowkami o dużym kącie nachylenia również podkreśla znaczenie bezkontaktowej techniki profilowania. Rowki na skali nazywane są circuli i można je badać, aby oszacować wiek ryby, a nawet rozróżnić okresy o różnym tempie wzrostu, podobnie jak słoje drzewa. Jest to bardzo ważna informacja dla zarządzania populacjami dzikich ryb w celu zapobiegania przełowieniu.

Znaczenie profilometrii bezdotykowej 3D w badaniach BIOLOGICZNYCH

W przeciwieństwie do innych technik, takich jak sondy dotykowe czy interferometria, bezkontaktowy profiler optyczny 3D, wykorzystujący chromatyzm osiowy, może mierzyć niemal każdą powierzchnię. Wielkość próbek może się znacznie różnić dzięki otwartemu stagingu i nie ma potrzeby przygotowania próbki. Cechy od nano do makro zakresu są uzyskiwane podczas pomiaru profilu powierzchni bez wpływu odbicia lub absorpcji próbki. Urządzenie zapewnia zaawansowaną możliwość pomiaru wysokich kątów powierzchni bez konieczności manipulowania wynikami przez oprogramowanie. Każdy materiał może być łatwo zmierzony, niezależnie od tego, czy jest przezroczysty, nieprzezroczysty, spekularny, dyfuzyjny, polerowany czy chropowaty. Technika ta zapewnia idealne, szerokie i przyjazne dla użytkownika możliwości maksymalizacji badań powierzchni wraz z korzyściami wynikającymi z połączenia możliwości 2D i 3D.

CEL POMIARU

W tej aplikacji prezentujemy NANOVEA ST400, bezkontaktowy profiler 3D z szybkim czujnikiem, zapewniający kompleksową analizę powierzchni kamienia.

Urządzenie zostało użyte do zeskanowania całej próbki, wraz ze skanem o wyższej rozdzielczości obszaru środkowego. Dla porównania zmierzono również chropowatość powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej strony skali.

NANOVEA

ST400

Charakterystyka powierzchni 3D i 2D Skala zewnętrzna

Widok 3D i Widok Fałszywego Koloru zewnętrznej skali pokazują złożoną strukturę podobną do odcisku palca lub słojów drzewa. Zapewnia to użytkownikom proste narzędzie do bezpośredniej obserwacji charakterystyki powierzchni skali pod różnymi kątami. Różne inne pomiary skali zewnętrznej są pokazane wraz z porównaniem zewnętrznej i wewnętrznej strony skali.

Skanowanie ryb w skali 3D Profilometr widokowy
Skaner rybny Profilometr 3D
Skanowanie ryb na wysokość kroku Profiler optyczny 3D

PORÓWNANIE CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI

Profilometr rybacki Skanowanie 3D

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak NANOVEA 3D Non-Contact Optical Profiler może scharakteryzować rybią łuskę na wiele sposobów. 

Zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnię łuski można łatwo rozróżnić na podstawie samej chropowatości powierzchni, przy czym wartości chropowatości wynoszą odpowiednio 15,92μm i 1,56μm. Dodatkowo, precyzyjne i dokładne informacje o łusce ryby można poznać analizując rowki, czyli circuli, na zewnętrznej powierzchni łuski. Zmierzono odległość pasm cyrkli od ogniska środkowego, stwierdzono również, że wysokość cyrkli wynosi średnio około 58μm. 

Przedstawione dane stanowią jedynie część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

LIVE CHAT

Prawa autorskie © 2024 Nanovea. Wszelkie prawa zastrzeżone.