USA/GLOBALNE: +1-949-461-9292
EUROPA: +39-011-3052-794
KONTAKT

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

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

Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) - przemiatanie częstotliwości na polimerach

PRZEMIATANIE CZĘSTOTLIWOŚCI DMA

NA POLIMERZE PRZY UŻYCIU NANOINDENTACJI

Przygotowane przez

Duanjie Li, PhD

WPROWADZENIE

ZNACZENIE DYNAMICZNEJ ANALIZY MECHANICZNEJ BADANIE PRZEMIATANIA CZĘSTOTLIWOŚCI

Zmieniająca się częstotliwość naprężeń często prowadzi do zmian modułu zespolonego, który jest krytyczną właściwością mechaniczną polimerów. Na przykład opony poddawane są cyklicznym dużym odkształceniom, gdy pojazdy poruszają się po drodze. Częstotliwość nacisków i odkształceń zmienia się w miarę przyspieszania samochodu do większych prędkości. Taka zmiana może skutkować zmianą właściwości lepkosprężystych opony, które są ważnymi czynnikami wpływającymi na osiągi samochodu. Potrzebne jest wiarygodne i powtarzalne badanie lepkosprężystego zachowania polimerów przy różnych częstotliwościach. Moduł Nano NANOVEA Tester mechaniczny generuje obciążenie sinusoidalne za pomocą precyzyjnego siłownika piezoelektrycznego i bezpośrednio mierzy ewolucję siły i przemieszczenia za pomocą ultraczułego ogniwa obciążnikowego i kondensatora. Połączenie łatwej konfiguracji i wysokiej dokładności sprawia, że jest to idealne narzędzie do przemiatania częstotliwości w dynamicznej analizie mechanicznej.

Materiały lepkosprężyste wykazują zarówno cechy lepkie jak i sprężyste podczas poddawania ich deformacji. Długie łańcuchy molekularne w materiałach polimerowych przyczyniają się do ich unikalnych właściwości lepkosprężystych, tj. połączenia cech zarówno sprężystych ciał stałych, jak i płynów newtonowskich. Naprężenie, temperatura, częstotliwość i inne czynniki odgrywają rolę we właściwościach lepkosprężystych. Dynamiczna analiza mechaniczna, znana również jako DMA, bada zachowanie lepkosprężyste i moduł złożony materiału poprzez zastosowanie sinusoidalnego naprężenia i pomiar zmiany odkształcenia.

CEL POMIARU

W tej aplikacji badamy właściwości lepkosprężyste próbki wypolerowanej opony przy różnych częstotliwościach DMA przy użyciu najpotężniejszego testera mechanicznego NANOVEA PB1000 w Nanoindentacja tryb.

NANOVEA

PB1000

WARUNKI BADANIA

CZĘSTOTLIWOŚĆ (Hz):

0.1, 1.5, 10, 20

CZAS PEŁZANIA PRZY KAŻDEJ CZĘSTOTLIWOŚCI.

50 sek

NAPIĘCIE OSCYLACJI

0.1 V

NAPIĘCIE ŁADOWANIA

1 V

typ wgłębnika

Sferyczny

Diament | 100 μm

WYNIKI I DYSKUSJA

Przemiatanie częstotliwościowe Dynamicznej Analizy Mechanicznej przy maksymalnym obciążeniu umożliwia szybki i prosty pomiar właściwości lepkosprężystych próbki przy różnych częstotliwościach obciążenia w ramach jednej próby. Przesunięcie fazowe oraz amplitudy fal obciążenia i przemieszczenia przy różnych częstotliwościach mogą być wykorzystane do obliczenia wielu podstawowych właściwości lepkosprężystych materiału, w tym Moduł przechowywania, Moduł strat oraz Tan (δ) co podsumowano na poniższych wykresach. 

Częstotliwości 1, 5, 10 i 20 Hz w tym badaniu, odpowiadają prędkościom około 7, 33, 67 i 134 km na godzinę. Wraz ze wzrostem częstotliwości badania od 0,1 do 20 Hz można zaobserwować, że zarówno moduł spiętrzenia jak i moduł strat stopniowo wzrastają. Tan (δ) zmniejsza się z ~0,27 do 0,18 w miarę wzrostu częstotliwości od 0,1 do 1 Hz, a następnie stopniowo wzrasta do ~0,55 po osiągnięciu częstotliwości 20 Hz. Przemiatanie częstotliwości DMA pozwala na pomiar trendów modułu spiętrzenia, modułu stratności i Tan (δ), które dostarczają informacji o ruchu monomerów i sieciowaniu, a także o przejściu szklistym polimerów. Podnosząc temperaturę za pomocą płyty grzejnej podczas przemiatania częstotliwości, można uzyskać pełniejszy obraz charakteru ruchu molekularnego w różnych warunkach badania.

EWOLUCJA OBCIĄŻENIA I GŁĘBOKOŚCI

PEŁNEGO PRZEMIATANIA CZĘSTOTLIWOŚCI DMA

Obciążenie i głębokość w zależności od czasu przy różnych częstotliwościach

MODUŁ PRZECHOWYWANIA

PRZY RÓŻNYCH CZĘSTOTLIWOŚCIACH

MODUŁ STRATY

PRZY RÓŻNYCH CZĘSTOTLIWOŚCIACH

TAN (δ)

PRZY RÓŻNYCH CZĘSTOTLIWOŚCIACH

PODSUMOWANIE

W tym badaniu zaprezentowaliśmy możliwości urządzenia NANOVEA Mechanical Tester w zakresie wykonywania testu przemiatania częstotliwościowego Dynamicznej Analizy Mechanicznej na próbce opony. Test ten mierzy właściwości lepkosprężyste opony przy różnych częstotliwościach naprężeń. Opona wykazuje wzrost modułu magazynowania i stratności wraz ze wzrostem częstotliwości obciążenia od 0,1 do 20 Hz. Badanie dostarcza przydatnych informacji na temat zachowania się opony w warunkach lepkosprężystych przy różnych prędkościach, co jest niezbędne do poprawy osiągów opon w celu zapewnienia bardziej płynnej i bezpiecznej jazdy. Test przemiatania częstotliwości DMA może być wykonywany w różnych temperaturach, aby naśladować realistyczne środowisko pracy opony w różnych warunkach pogodowych.

W module Nano testera mechanicznego NANOVEA, przykładanie obciążenia za pomocą szybkiego piezoelementu jest niezależne od pomiaru obciążenia wykonywanego przez oddzielny, wysokoczuły tensometr. Daje to wyraźną przewagę podczas Dynamicznej Analizy Mechanicznej, ponieważ faza pomiędzy głębokością a obciążeniem jest mierzona bezpośrednio z danych zebranych z czujnika. Obliczenie fazy jest bezpośrednie i nie wymaga modelowania matematycznego, które dodaje niedokładności do wynikowego modułu stratności i przechowywania. Nie jest to możliwe w przypadku systemu opartego na cewkach.

Podsumowując, DMA mierzy moduł stratności i przechowywania, moduł złożony i Tan (δ) w funkcji głębokości kontaktu, czasu i częstotliwości. Opcjonalny stopień grzania umożliwia wyznaczenie temperatury przejścia fazowego materiałów podczas DMA. Testery mechaniczne NANOVEA zapewniają niezrównaną funkcjonalność modułów Nano i Micro na jednej platformie. Zarówno moduły Nano jak i Micro zawierają tryby testera zarysowań, testera twardości oraz testera zużycia, zapewniając najszerszy i najbardziej przyjazny dla użytkownika zakres badań dostępny w jednym module.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Topografia soczewki Fresnela

SOCZEWKI FRESNEL

WYMIARY Z WYKORZYSTANIEM PROFILOMETRII 3D

Przygotowane przez

Duanjie Li & Benjamin Mell

WPROWADZENIE

Soczewka to urządzenie optyczne o symetrii osiowej, które transmituje i załamuje światło. Prosta soczewka składa się z pojedynczego elementu optycznego służącego do zbierania lub rozbierania światła. Chociaż powierzchnie sferyczne nie są idealnym kształtem do tworzenia soczewek, są często używane jako najprostszy kształt, do którego można szlifować i polerować szkło.

Soczewka Fresnela składa się z serii koncentrycznych pierścieni, które są cienkimi częściami prostej soczewki o szerokości tak małej jak kilka tysięcznych cala. Soczewki Fresnela mają dużą aperturę i krótką ogniskową, a ich zwarta konstrukcja zmniejsza masę i objętość wymaganego materiału w porównaniu z konwencjonalnymi soczewkami o tych samych właściwościach optycznych. Ze względu na cienką geometrię soczewki Fresnela bardzo mała ilość światła jest tracona przez absorpcję.

ZNACZENIE PROFILOMETRII BEZKONTAKTOWEJ 3D W KONTROLI SOCZEWEK FRESNELA

Soczewki Fresnela są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, latarniach morskich, energii słonecznej i optycznych systemach lądowania lotniskowców. Formowanie lub tłoczenie soczewek z przezroczystych tworzyw sztucznych może sprawić, że ich produkcja będzie opłacalna. Jakość obsługi soczewek Fresnela zależy w dużej mierze od precyzji i jakości powierzchni ich koncentrycznego pierścienia. W przeciwieństwie do techniki sondy dotykowej, NANOVEA Profilery optyczne wykonuj pomiary powierzchni 3D bez dotykania powierzchni, unikając ryzyka powstania nowych zarysowań. Technika światła chromatycznego jest idealna do precyzyjnego skanowania skomplikowanych kształtów, takich jak soczewki o różnej geometrii.

SCHEMAT SOCZEWKI FRESNELA

Przezroczyste plastikowe soczewki Fresnela mogą być produkowane metodą formowania lub tłoczenia. Dokładna i skuteczna kontrola jakości ma kluczowe znaczenie dla wykrycia wadliwych form produkcyjnych lub stempli. Dzięki pomiarowi wysokości i skoku pierścieni koncentrycznych można wykryć różnice w produkcji, porównując zmierzone wartości z wartościami podanymi w specyfikacji przez producenta soczewki.

Precyzyjny pomiar profilu soczewki zapewnia prawidłową obróbkę form lub stempli w celu dopasowania ich do specyfikacji producenta. Ponadto stempel może z czasem ulec stopniowemu zużyciu, powodując utratę początkowego kształtu. Stałe odchylenie od specyfikacji producenta obiektywu jest pozytywnym sygnałem, że forma wymaga wymiany.

CEL POMIARU

W tej aplikacji prezentujemy NANOVEA ST400, bezkontaktowy profiler 3D z szybkim czujnikiem, zapewniający kompleksową analizę profilu 3D elementu optycznego o złożonym kształcie.Aby zademonstrować niezwykłe możliwości naszej technologii światła chromatycznego, analiza konturu jest wykonywana na soczewce Fresnela.

NANOVEA

ST400

Użyta w tym badaniu akrylowa soczewka Fresnela o wymiarach 2,3" x 2,3" składa się z. 

serię koncentrycznych pierścieni i złożony ząbkowany profil przekroju poprzecznego. 

Posiada ogniskową 1,5", średnicę efektywną 2,0", 

125 rowków na cal, oraz indeks załamania światła 1,49.

Skan NANOVEA ST400 soczewki Fresnela pokazuje zauważalny wzrost wysokości koncentrycznych pierścieni, odchodzących na zewnątrz od centrum.

2D FALSE COLOR

Przedstawienie wysokości

WIDOK 3D

PROFIL WYODRĘBNIONY

SZCZYT I DOLINA

Analiza wymiarowa profilu

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, że bezkontaktowy profiler optyczny NANOVEA ST400 dokładnie mierzy topografię powierzchni soczewek Fresnela. 

Wymiary wysokości i skoku mogą być dokładnie określone na podstawie złożonego profilu ząbkowanego przy użyciu oprogramowania analitycznego NANOVEA. Użytkownicy mogą skutecznie kontrolować jakość form produkcyjnych lub stempli, porównując wymiary wysokości i skoku pierścienia w wyprodukowanych soczewkach z idealną specyfikacją pierścienia.

Przedstawione dane stanowią jedynie część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym. 

Profilery optyczne NANOVEA mierzą praktycznie każdą powierzchnię w takich dziedzinach jak półprzewodniki, mikroelektronika, energia słoneczna, światłowody, przemysł samochodowy, lotniczy, metalurgia, obróbka, powłoki, przemysł farmaceutyczny, biomedyczny, ochrona środowiska i wiele innych.

 

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Kontrola jakości części obrabianych

Kontrola części obrabianych

CZĘŚCI MASZYNOWE

kontrola z modelu CAD przy użyciu profilometrii 3D

Autor:

Duanjie Li, PhD

Zmieniony przez

Jocelyn Esparza

Kontrola części obrabianych za pomocą profilometru

WPROWADZENIE

Zapotrzebowanie na precyzyjną obróbkę, zdolną do tworzenia złożonych geometrii, wzrasta w wielu branżach. Począwszy od przemysłu lotniczego, medycznego i samochodowego, po przekładnie techniczne, maszyny i instrumenty muzyczne, ciągłe innowacje i ewolucja sprawiają, że oczekiwania i standardy dokładności wznoszą się na nowe wyżyny. W związku z tym widzimy wzrost zapotrzebowania na rygorystyczne techniki i instrumenty kontroli w celu zapewnienia najwyższej jakości produktów.

Znaczenie profilometrii bezdotykowej 3D dla kontroli części.

Porównanie właściwości obrabianych części z ich modelami CAD jest niezbędne do weryfikacji tolerancji i przestrzegania norm produkcyjnych. Kontrola w okresie eksploatacji jest również kluczowa, ponieważ zużycie części może wymagać ich wymiany. Identyfikacja wszelkich odstępstw od wymaganych specyfikacji w odpowiednim czasie pomoże uniknąć kosztownych napraw, wstrzymania produkcji i utraty reputacji.

W przeciwieństwie do techniki sondy dotykowej, NANOVEA Profilery optyczne wykonujemy skany powierzchni 3D przy zerowym kontakcie, pozwalając na szybkie, precyzyjne i nieniszczące pomiary skomplikowanych kształtów z najwyższą dokładnością.

CEL POMIARU

W tej aplikacji prezentujemy NANOVEA HS2000, bezdotykowy profiler 3D z szybkim czujnikiem, wykonujący kompleksową kontrolę powierzchni w zakresie wymiaru, promienia i chropowatości. 

Wszystko w mniej niż 40 sekund.

NANOVEA

HS2000

MODEL CAD

Dokładny pomiar wymiaru i chropowatości powierzchni obrabianej części jest krytyczny, aby upewnić się, że spełnia ona pożądane specyfikacje, tolerancje i wykończenie powierzchni. Poniżej przedstawiono model 3D i rysunek techniczny części przeznaczonej do kontroli. 

WIDOK FAŁSZYWEGO KOLORU

Widok fałszywego koloru modelu CAD i zeskanowanej powierzchni części obrabianej porównano na RYSUNKU 3. Zmianę wysokości na powierzchni próbki można zaobserwować poprzez zmianę koloru.

Ze skanu powierzchni 3D wyodrębniane są trzy profile 2D, jak pokazano na RYSUNKU 2, w celu dalszej weryfikacji tolerancji wymiarowej obrabianej części.

PORÓWNANIE PROFILI I WYNIKI

Profile 1 do 3 są pokazane na RYSUNKACH 3 do 5. Ilościowa kontrola tolerancji jest przeprowadzana poprzez porównanie zmierzonego profilu z modelem CAD, aby zachować rygorystyczne standardy produkcyjne. Profile 1 i 2 mierzą promień różnych obszarów na zakrzywionej części obrabianej. Zmiana wysokości profilu 2 wynosi 30 µm na długości 156 mm, co spełnia pożądany wymóg tolerancji ±125 µm. 

Ustawiając wartość graniczną tolerancji, oprogramowanie analityczne może automatycznie określić zaliczenie lub niezaliczenie obrabianej części.

Kontrola części maszyn za pomocą profilometru

Chropowatość i jednorodność powierzchni obrabianej części odgrywa ważną rolę w zapewnieniu jej jakości i funkcjonalności. RYSUNEK 6 to wyodrębniona powierzchnia ze skanu macierzystego obrabianej części, która została wykorzystana do ilościowej oceny wykończenia powierzchni. Średnia chropowatość powierzchni (Sa) została obliczona na 2,31 µm.

PODSUMOWANIE

W tym opracowaniu pokazaliśmy, jak profiler bezdotykowy NANOVEA HS2000 wyposażony w czujnik wysokiej prędkości wykonuje kompleksową kontrolę powierzchni pod względem wymiarów i chropowatości. 

Skany o wysokiej rozdzielczości umożliwiają użytkownikom pomiar szczegółowej morfologii i cech powierzchniowych obrabianych części oraz ilościowe porównanie ich z modelami CAD. Urządzenie jest również w stanie wykryć wszelkie defekty, w tym zarysowania i pęknięcia. 

Zaawansowana analiza konturów służy jako niezrównane narzędzie nie tylko do określenia, czy obrabiane części spełniają zadane specyfikacje, ale także do oceny mechanizmów awarii zużytych elementów.

Przedstawione dane reprezentują tylko część obliczeń możliwych do wykonania dzięki zaawansowanemu oprogramowaniu analitycznemu, w które wyposażony jest każdy profiler optyczny NANOVEA.

 

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Fretting Badanie zużycia Tribologia

Ocena zużycia przez fretting

OCENA ZUŻYCIA FRETTINGOWEGO

Ocena zużycia przez fretting w lotnictwie

Autor:

Duanjie Li, PhD

Zmieniony przez

Jocelyn Esparza

Ocena zużycia frettingowego w górnictwie i hutnictwie

WPROWADZENIE

Fretting jest "specjalnym procesem zużycia, który występuje w obszarze styku dwóch materiałów poddanych obciążeniu i podlegających niewielkim ruchom względnym w wyniku wibracji lub innej siły". Podczas pracy maszyn, w sposób nieunikniony występują drgania w połączeniach śrubowych lub kołkowych, pomiędzy komponentami, które nie są przeznaczone do poruszania się, oraz w oscylujących sprzęgłach i łożyskach. Amplituda takich względnych ruchów ślizgowych jest często rzędu mikrometrów do milimetrów. Takie powtarzające się ruchy o niskiej amplitudzie powodują poważne miejscowe zużycie mechaniczne i przenoszenie materiału na powierzchni, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności produkcji, wydajności maszyny lub nawet jej uszkodzenia.

Znaczenie ilościowe
Ocena zużycia przez fretting

Zużycie frettingowe często wiąże się z kilkoma złożonymi mechanizmami zużycia zachodzącymi na powierzchni styku, w tym ścieraniem dwuciałowym, zużyciem adhezyjnym i/lub zużyciem frettingowym. Aby zrozumieć mechanizm zużycia frettingowego i wybrać najlepszy materiał do ochrony przed zużyciem frettingowym, konieczna jest wiarygodna i ilościowa ocena zużycia frettingowego. Na zachowanie się zużycia frettingowego istotny wpływ ma środowisko pracy, takie jak amplituda przemieszczenia, normalne obciążenie, korozja, temperatura, wilgotność i smarowanie. Wszechstronny trybometr które mogą symulować różne realistyczne warunki pracy, będą idealne do oceny zużycia frettingowego.

Steven R. Lampman, Podręcznik ASM: Volume 19: Fatigue and Fracture
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear

CEL POMIARU

W tym badaniu ocenialiśmy zachowanie się próbek stali nierdzewnej SS304 w różnych prędkościach oscylacji i temperaturach, aby zaprezentować zdolność NANOVEA T50 Tribometr w symulacji procesu zużycia frettingowego metalu w sposób dobrze kontrolowany i monitorowany.

NANOVEA

T50

WARUNKI BADANIA

Odporność na zużycie ścierne próbki ze stali nierdzewnej SS304 oceniono za pomocą NANOVEA Tribometr z wykorzystaniem modułu liniowo-tłokowego zużycia. Jako materiał przeciwny zastosowano kulę z WC (średnica 6 mm). Ślad zużycia badano za pomocą NANOVEA Bezkontaktowy profiler 3D. 

Test frettingu przeprowadzono w temperaturze pokojowej (RT) i 200 °C w celu zbadania wpływu wysokiej temperatury na odporność na zużycie ścierne próbki SS304. Płyta grzejna znajdująca się na stoliku z próbkami podgrzewała próbkę podczas testu odporności na ścieranie przy temperaturze 200 °C. Stopień zużycia, K, oceniono według wzoru K=V/(F×s)gdzie V jest objętością zużytą, F jest obciążeniem normalnym, a s jest odległością przesuwu.

Należy pamiętać, że kula WC jako materiał przeciwny został użyty jako przykład w tym badaniu. Każdy materiał stały o różnych kształtach i wykończeniu powierzchni może być zastosowany przy użyciu niestandardowego oprzyrządowania, aby zasymulować rzeczywistą sytuację zastosowania.

PARAMETRY BADANIA

pomiarów zużycia

WYNIKI I DYSKUSJA

Profil śladu zużycia 3D umożliwia bezpośrednie i dokładne określenie ubytku objętości śladu zużycia obliczonego przez NANOVEA Oprogramowanie do analizy gór. 

W teście zużycia posuwisto-zwrotnego przy niskiej prędkości obrotowej 100 obr/min i temperaturze pokojowej wykazano niewielki ślad zużycia 0,014 mm³. Dla porównania, w teście zużycia frettingowego przeprowadzonym przy wysokiej prędkości obrotowej 1000 obr/min powstaje znacznie większy ślad zużycia o objętości 0,12 mm³. Taki przyspieszony proces zużycia może być przypisany wysokiemu ciepłu i intensywnym wibracjom generowanym podczas próby zużycia frettingowego, co sprzyja utlenianiu metalowych odłamków i powoduje silne ścieranie trzech ciał. Próba zużycia ściernego w podwyższonej temperaturze 200 °C tworzy większy ślad zużycia 0,27 mm³.

W teście zużycia frettingowego przy 1000 obr/min współczynnik zużycia wynosi 1,5×10-4 mm³/Nm, czyli prawie dziewięciokrotnie w porównaniu do zużycia w teście zużycia przeciwsobnego przy 100 obr. Test zużycia przez fretting w podwyższonej temperaturze jeszcze bardziej przyspiesza zużycie do 3,4×10-4 mm³/Nm. Tak znaczna różnica w odporności na zużycie mierzonej przy różnych prędkościach i temperaturach pokazuje znaczenie prawidłowych symulacji zużycia frettingowego dla realistycznych zastosowań.

Zachowanie podczas zużywania może ulec drastycznej zmianie, gdy do tribosystemu wprowadzi się niewielkie zmiany warunków badania. Wszechstronność NANOVEA Tribometr umożliwia pomiar zużycia w różnych warunkach, w tym w wysokiej temperaturze, smarowaniu, korozji i innych. Dokładna kontrola prędkości i pozycji przez zaawansowany silnik umożliwia użytkownikom wykonanie testu zużycia przy prędkościach od 0,001 do 5000 obr/min, co czyni go idealnym narzędziem dla laboratoriów badawczych/testujących do badania zużycia frettingowego w różnych warunkach tribologicznych.

Ślady zużycia frettingu w różnych warunkach

pod mikroskopem optycznym

Ślady zużycia frettingowego w różnych warunkach w mikroskopie optycznym

PROFILE TRASY 3D

zapewniają większy wgląd w podstawowe zrozumienie
mechanizmu zużycia przez fretting

Profile śladów zużycia 3d - fretting

ZESTAWIENIE WYNIKÓW ŚLADÓW ZUŻYCIA

mierzone przy użyciu różnych parametrów badania

PODSUMOWANIE

W tym badaniu wykazaliśmy zdolność NANOVEA Tribometr w ocenie zużycia ściernego próbki ze stali nierdzewnej SS304 w sposób kontrolowany i ilościowy. 

Prędkość i temperatura badania odgrywają decydującą rolę w odporności na zużycie ścierne materiałów. Wysoka temperatura i intensywne wibracje podczas próby frettingu spowodowały znaczne przyspieszenie zużycia próbki SS304 prawie dziewięciokrotnie. Podwyższona temperatura 200 °C spowodowało dalszy wzrost współczynnika zużycia do 3,4×10-4 mm3/Nm. 

Wszechstronność NANOVEA Tribometr czyni go idealnym narzędziem do pomiaru zużycia frettingowego w różnych warunkach, w tym w wysokiej temperaturze, przy smarowaniu, korozji i innych.

NANOVEA Tribometry 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. Nasza niezrównana oferta stanowi idealne rozwiązanie do określenia pełnego zakresu właściwości trybologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, filmów i podłoży.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Kontrola chropowatości powierzchni tabletek farmaceutycznych

Tabletki farmaceutyczne

Kontrola chropowatości za pomocą profilometrów 3d

Autor:

Jocelyn Esparza

Wstęp

Tabletki farmaceutyczne to najpopularniejsze stosowane obecnie dawki lecznicze. Każdą tabletkę tworzy połączenie substancji czynnych (związków chemicznych wywołujących efekt farmakologiczny) i substancji nieaktywnych (dezintegrant, spoiwo, lubrykant, rozcieńczalnik - najczęściej w postaci proszku). Substancje czynne i nieczynne są następnie ściskane lub formowane w ciało stałe. Następnie, w zależności od specyfikacji producenta, tabletki są powlekane lub niepowlekane.

Aby powłoka tabletu była skuteczna, musi nadążać za delikatnymi konturami wytłoczonych na tabletkach logo lub znaków, musi być stabilna i wytrzymała na tyle, by przetrwać przenoszenie tabletki, a także nie może powodować sklejania się tabletek podczas procesu powlekania. Obecne tabletki mają zazwyczaj powłokę na bazie polisacharydów i polimerów, które zawierają substancje takie jak pigmenty i plastyfikatory. Dwa najbardziej powszechne rodzaje powłok tabletek to powłoki foliowe i powłoki cukrowe. W porównaniu z powłokami cukrowymi, powłoki filmowe są mniej nieporęczne, bardziej trwałe, a ich przygotowanie i nakładanie jest mniej czasochłonne. Jednak powłoki foliowe mają większe trudności z ukryciem wyglądu tabletek.

Powłoki tabletek są niezbędne do ochrony przed wilgocią, maskowania smaku składników i ułatwiania połykania tabletek. Co ważniejsze, powłoka tabletki kontroluje miejsce i szybkość uwalniania leku.

CEL POMIARU

W tej aplikacji używamy Profiler optyczny NANOVEA i zaawansowanego oprogramowania Mountains do pomiaru i ilościowej oceny topografii różnych prasowanych tabletek marek (1 powlekanych i 2 niepowlekanych) w celu porównania ich chropowatości powierzchni.

Zakłada się, że Advil (powlekany) będzie miał najmniejszą chropowatość powierzchni ze względu na powłokę ochronną, którą posiada.

NANOVEA

HS2000

Warunki badania

Trzy partie prasowanych tabletek farmaceutycznych znanych marek zostały zeskanowane za pomocą Nanovea HS2000
z wykorzystaniem High-Speed Line Sensor do pomiaru różnych parametrów chropowatości powierzchni zgodnie z normą ISO 25178.

Obszar skanowania

2 x 2 mm

Rozdzielczość skanowania bocznego

5 x 5 μm

Czas skanowania

4 sek.

Próbki

Wyniki i dyskusja

Po zeskanowaniu tabletek przeprowadzono badanie chropowatości powierzchni za pomocą zaawansowanego oprogramowania do analizy Mountains, aby obliczyć średnią powierzchnię, pierwiastek średniokwadratowy i maksymalną wysokość każdej tabletki.

Obliczone wartości potwierdzają przypuszczenie, że Advil ma mniejszą chropowatość powierzchni ze względu na powłokę ochronną otaczającą jego składniki. Tylenol wykazuje najwyższą chropowatość powierzchni spośród wszystkich trzech badanych tabletek.

Stworzono dwu- i trójwymiarowe mapy wysokości topografii powierzchni każdego tabletu, które pokazują zmierzone rozkłady wysokości. Jeden z pięciu tabletów został wybrany, aby reprezentować mapy wysokości dla każdej marki. Te mapy wysokości są doskonałym narzędziem do wizualnego wykrywania odstających cech powierzchni, takich jak wżery czy szczyty.

Wniosek

W tym badaniu przeanalizowaliśmy i porównaliśmy chropowatość powierzchni trzech prasowanych tabletek farmaceutycznych marki: Advil, Tylenol i Excedrin. Okazało się, że Advil ma najniższą średnią chropowatość powierzchni. Można to przypisać obecności pomarańczowej powłoki otaczającej lek. W przeciwieństwie do nich, zarówno Excedrin jak i Tylenol nie posiadają powłok, jednak ich chropowatość powierzchni nadal różni się od siebie. Tylenol okazał się mieć najwyższą średnią chropowatość powierzchni spośród wszystkich badanych tabletek.

Używanie NANOVEA HS2000 z High-Speed Line Sensor, byliśmy w stanie zmierzyć 5 tabletek w czasie krótszym niż 1 minuta. Może to okazać się przydatne przy testach kontroli jakości setek tabletek w dzisiejszej produkcji.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Mikrocząstki: Wytrzymałość na ściskanie i mikroodkształcanie

MIKROCZĄSTECZKI

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE I MIKROWGŁĘBIENIA
POPRZEZ BADANIE SOLI

Autor:
Jorge Ramirez

Reviewed by:
Jocelyn Esparza

WPROWADZENIE

Wytrzymałość na ściskanie stała się kluczowa dla pomiarów kontroli jakości przy opracowywaniu i ulepszaniu nowych i istniejących mikrocząstek i mikrocech (filary i kule), które są obecnie obserwowane. Mikrocząstki mają różne kształty, rozmiary i mogą być wykonane z ceramiki, szkła, polimerów i metali. Zastosowania obejmują dostarczanie leków, wzmacnianie smaku żywności, formuły betonowe i wiele innych. Kontrola właściwości mechanicznych mikrocząstek lub mikrostruktur jest kluczowa dla ich sukcesu i wymaga zdolności do ilościowego scharakteryzowania ich integralności mechanicznej.  

ZNACZENIE GŁĘBOKOŚCI W STOSUNKU DO WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE ŁADUNKU

Standardowe przyrządy do pomiaru ściskania nie są przystosowane do niskich obciążeń i nie zapewniają odpowiedniego dane głębokości dla mikrocząstek. Używając Nano lub Mikroindentacjawytrzymałość na ściskanie nano- lub mikrocząstek (miękkich lub twardych) może być dokładnie i precyzyjnie mierzona.  

CEL POMIARU

W tej nocie aplikacyjnej mierzymy  wytrzymałość soli na ściskanie z the Tester mechaniczny NANOVEA w trybie mikroindentacji.

NANOVEA

CB500

WARUNKI BADANIA

maksymalna siła

30 N

wskaźnik załadunku

60 N/min

szybkość rozładunku

60 N/min

typ wgłębnika

Płaski dziurkacz

Stal | 1mm Średnica

Krzywe zależności obciążenia od głębokości

Wyniki i dyskusja

Wysokość, siła niszcząca i wytrzymałość dla cząstki 1 i cząstki 2

Uszkodzenie cząstek zostało określone jako punkt, w którym początkowe nachylenie krzywej siły w stosunku do głębokości zaczęło zauważalnie maleć. Takie zachowanie wskazuje, że materiał osiągnął granicę plastyczności i nie jest już w stanie wytrzymać przyłożonych sił ściskających. Po przekroczeniu granicy plastyczności, głębokość wgniecenia zaczyna wykładniczo rosnąć przez cały okres obciążenia. Takie zachowanie można zaobserwować w Krzywe zależności obciążenia od głębokości dla obu próbek.

PODSUMOWANIE

Podsumowując, pokazaliśmy, jak NANOVEA Tester mechaniczny w trybie mikrowgłębiania jest doskonałym narzędziem do badania wytrzymałości na ściskanie mikrocząstek. Pomimo, że badane cząstki wykonane są z tego samego materiału, podejrzewa się, że różne punkty zniszczenia zmierzone w tym badaniu były prawdopodobnie spowodowane istniejącymi wcześniej mikropęknięciami w cząstkach i różnymi rozmiarami cząstek. Należy zauważyć, że w przypadku materiałów kruchych dostępne są czujniki emisji akustycznej umożliwiające pomiar początku propagacji pęknięć podczas badania.


Na stronie
NANOVEA Tester mechaniczny oferuje rozdzielczość przemieszczeń głębokościowych do poziomu sub nanometrów,
dzięki czemu jest to doskonałe narzędzie do badania bardzo delikatnych mikrocząstek lub elementów. Dla miękkich i delikatnych
materiały, obciążenia do 0,1mN są możliwe dzięki naszemu modułowi nano-wgniatania

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Łożyska kulkowe: badanie odporności na zużycie przy dużych siłach



WPROWADZENIE

Łożysko kulkowe wykorzystuje kulki do zmniejszania tarcia obrotowego i przenoszenia obciążeń promieniowych i osiowych. Kulki toczące się pomiędzy bieżniami łożyska wytwarzają znacznie niższy współczynnik tarcia (COF) w porównaniu do dwóch płaskich powierzchni ślizgających się po sobie. Łożyska kulkowe są często narażone na wysoki poziom naprężeń kontaktowych, zużycie i ekstremalne warunki środowiskowe, takie jak wysokie temperatury. Dlatego też odporność kulek na zużycie pod dużymi obciążeniami i w ekstremalnych warunkach środowiskowych ma kluczowe znaczenie dla wydłużenia żywotności łożyska kulkowego, co pozwala obniżyć koszty i czas napraw i wymian.
Łożyska kulkowe można znaleźć w prawie wszystkich zastosowaniach obejmujących części ruchome. Są powszechnie stosowane w branżach transportowych, takich jak przemysł lotniczy i samochodowy, a także w przemyśle zabawkowym, który produkuje takie przedmioty, jak fidget spinner i deskorolki.

OCENA ZUŻYCIA ŁOŻYSK KULKOWYCH PRZY DUŻYCH OBCIĄŻENIACH

Łożyska kulkowe mogą być wykonane z obszernej listy materiałów. Powszechnie stosowane materiały obejmują metale, takie jak stal nierdzewna i stal chromowa, lub ceramikę, taką jak węglik wolframu (WC) i azotek krzemu (Si3n4). Aby mieć pewność, że produkowane łożyska kulkowe posiadają wymaganą odporność na zużycie, idealną dla danych warunków zastosowania, konieczne są rzetelne oceny tribologiczne przy dużych obciążeniach. Testy trybologiczne pomagają w ilościowym określeniu i porównaniu zachowań związanych ze zużyciem różnych łożysk kulkowych w kontrolowany i monitorowany sposób, aby wybrać najlepszego kandydata do docelowego zastosowania.

CEL POMIARU

W tym badaniu prezentujemy Nanoveę Tribometr jako idealne narzędzie do porównywania odporności na zużycie różnych łożysk kulkowych przy dużych obciążeniach.

Rysunek 1: Konfiguracja testu łożyska.

PROCEDURA TESTOWA

Współczynnik tarcia, COF i odporność na zużycie łożysk kulkowych wykonanych z różnych materiałów oceniano za pomocą Tribometru Nanovea. Jako materiał przeciwległy zastosowano papier ścierny o ziarnistości P100. Ślady zużycia łożysk kulkowych zbadano za pomocą a Nanovea Bezkontaktowy Profiler 3D po zakończeniu testów zużycia. Parametry badania podsumowano w tabeli 1. Szybkość zużycia, K, oceniono według wzoru K=V/(F×s)gdzie V jest objętością zużytą, F jest obciążeniem normalnym, a s jest odległością poślizgu. Blizny spowodowane zużyciem piłki zostały ocenione przez a Nanovea Bezdotykowy profiler 3D zapewniający precyzyjny pomiar objętości zużycia.
Zautomatyzowana, zmotoryzowana funkcja pozycjonowania promieniowego umożliwia trybometrowi zmniejszenie promienia toru zużycia na czas trwania testu. Ten tryb testowy nazywany jest testem spiralnym i zapewnia, że łożysko kulkowe zawsze ślizga się po nowej powierzchni papieru ściernego (rysunek 2). Znacząco poprawia powtarzalność badania odporności na zużycie na kuli. Zaawansowany 20-bitowy enkoder do wewnętrznej kontroli prędkości i 16-bitowy enkoder do zewnętrznej kontroli położenia zapewniają precyzyjne informacje o prędkości i położeniu w czasie rzeczywistym, umożliwiając ciągłą regulację prędkości obrotowej w celu uzyskania stałej prędkości liniowego poślizgu na styku.
Należy pamiętać, że w tym badaniu zastosowano papier ścierny o ziarnistości P100, aby uprościć zachowanie się różnych materiałów kulek podczas zużycia i można go zastąpić dowolną inną powierzchnią materiału. Można zastąpić dowolny materiał stały, aby symulować działanie szerokiego zakresu złączy materiałowych w rzeczywistych warunkach zastosowania, takich jak ciecz lub smar.

Rysunek 2: Ilustracja spiralnych przejść łożyska kulkowego na papierze ściernym.
Tabela 1: Parametry testowe pomiarów zużycia.

 

WYNIKI I DYSKUSJA

Szybkość zużycia jest istotnym czynnikiem określającym żywotność łożyska kulkowego, natomiast niski współczynnik COF jest pożądany w celu poprawy wydajności i wydajności łożyska. Rysunek 3 porównuje ewolucję COF dla różnych łożysk kulkowych w porównaniu z papierem ściernym podczas testów. Kulka ze stali Cr wykazuje zwiększony współczynnik COF o ~0,4 podczas testu zużycia w porównaniu z ~0,32 i ~0,28 w przypadku łożysk kulkowych SS440 i Al2O3. Z drugiej strony piłka WC wykazuje stały współczynnik COF wynoszący ~0,2 w całym teście zużycia. W każdym teście można zaobserwować obserwowalne zmiany współczynnika COF, które przypisuje się wibracjom powodowanym przez ruch ślizgowy łożysk kulkowych po szorstkiej powierzchni papieru ściernego.

 

Rysunek 3: Zmiany COF podczas testów zużycia.

Na rysunkach 4 i 5 porównano ślady zużycia łożysk kulkowych po ich pomiarze odpowiednio za pomocą mikroskopu optycznego i bezkontaktowego profilera optycznego Nanovea, a tabela 2 podsumowuje wyniki analizy śladu zużycia. Profiler 3D Nanovea precyzyjnie określa stopień zużycia łożysk kulkowych, umożliwiając obliczenie i porównanie stopnia zużycia różnych łożysk kulkowych. Można zaobserwować, że kulki Cr Steel i SS440 wykazują po testach zużycia znacznie większe spłaszczone ślady zużycia w porównaniu do kulek ceramicznych tj. Al2O3 i WC. Kulki Cr Steel i SS440 charakteryzują się porównywalnym współczynnikiem zużycia odpowiednio 3,7×10-3 i 3,2×10-3 m3/Nm. Dla porównania kula Al2O3 wykazuje zwiększoną odporność na zużycie przy szybkości zużycia 7,2×10-4 m3/Nm. Kula WC ledwo wykazuje drobne zarysowania na płytkim obszarze zużycia, co skutkuje znacznie zmniejszonym współczynnikiem zużycia wynoszącym 3,3×10-6 mm3/Nm.

Rysunek 4: Ślady zużycia łożysk kulkowych po testach.

Rysunek 5: Morfologia 3D śladów zużycia na łożyskach kulkowych.

Tabela 2: Analiza śladów zużycia łożysk kulkowych.

Rysunek 6 przedstawia obrazy mikroskopowe śladów zużycia wytwarzanych na papierze ściernym przez cztery łożyska kulkowe. Jest oczywiste, że kula WC wykazywała najcięższy ślad zużycia (usuwając prawie wszystkie cząsteczki piasku na swojej drodze) i posiada najlepszą odporność na zużycie. Dla porównania, kulki ze stali Cr i SS440 pozostawiły dużą ilość metalowych resztek na ścieżce zużycia papieru ściernego.
Obserwacje te dodatkowo pokazują znaczenie korzyści płynących z testu spiralnego. Dzięki temu łożysko kulkowe zawsze ślizga się po nowej powierzchni papieru ściernego, co znacznie poprawia powtarzalność badania odporności na zużycie.

Rysunek 6: Ślady zużycia papieru ściernego na różnych łożyskach kulkowych.

PODSUMOWANIE

Odporność łożysk kulkowych na zużycie pod wysokim ciśnieniem odgrywa kluczową rolę w ich działaniu. Ceramiczne łożyska kulkowe charakteryzują się znacznie zwiększoną odpornością na zużycie w warunkach dużych naprężeń oraz redukują czas i koszty związane z naprawą lub wymianą łożysk. W tym badaniu łożysko kulkowe WC wykazuje znacznie wyższą odporność na zużycie w porównaniu z łożyskami stalowymi, co czyni je idealnym kandydatem do zastosowań łożyskowych, w których występuje duże zużycie.
Trybometr Nanovea został zaprojektowany z myślą o wysokim momencie obrotowym dla obciążeń do 2000 N oraz precyzyjnym i kontrolowanym silniku dla prędkości obrotowych od 0,01 do 15 000 obr./min. Oferuje powtarzalne badania zużycia i tarcia przy użyciu trybów obrotowych i liniowych zgodnych z ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami zużycia i smarowania w wysokiej temperaturze dostępnymi w jednym, wstępnie zintegrowanym systemie. Ten niezrównany zakres pozwala użytkownikom symulować różne, trudne środowiska pracy łożysk kulkowych, w tym wysokie naprężenia, zużycie i wysoką temperaturę itp. Działa również jako idealne narzędzie do ilościowej oceny zachowań tribologicznych materiałów o doskonałej odporności na zużycie pod dużymi obciążeniami.
Bezkontaktowy profiler 3D Nanovea zapewnia precyzyjne pomiary objętości zużycia i działa jako narzędzie do analizy szczegółowej morfologii śladów zużycia, zapewniając dodatkowy wgląd w podstawowe zrozumienie mechanizmów zużycia.

Przygotowane przez
Duanjie Li, dr Jonathan Thomas i Pierre Leroux

Śruby dentystyczne-pomiar wymiarów przy użyciu profilometru 3d

Narzędzia stomatologiczne: Analiza wymiarów i chropowatości powierzchni



WPROWADZENIE

 

Dokładne wymiary i optymalna chropowatość powierzchni mają kluczowe znaczenie dla funkcjonalności śrub dentystycznych. Wiele wymiarów śrub dentystycznych wymaga dużej precyzji, np. promieni, kątów, odległości i wysokości stopni. Zrozumienie lokalnej chropowatości powierzchni jest również bardzo ważne w przypadku każdego narzędzia medycznego lub części wkładanej do ludzkiego ciała, aby zminimalizować tarcie ślizgowe.

 

 

PROFILOMETR BEZKONTAKTOWY DO BADAŃ WYMIAROWYCH

 

Nanovea Bezkontaktowe profilery 3D użyj technologii opartej na świetle chromatycznym do pomiaru dowolnej powierzchni materiału: przezroczystej, nieprzezroczystej, lustrzanej, dyfuzyjnej, polerowanej lub szorstkiej. W przeciwieństwie do techniki sondy dotykowej, technika bezkontaktowa może mierzyć w ciasnych obszarach i nie powoduje dodawania żadnych wewnętrznych błędów wynikających z odkształcenia spowodowanego naciskiem końcówki na bardziej miękki materiał z tworzywa sztucznego. Technologia chromatycznego światła oparta na świetle zapewnia również doskonałą dokładność boczną i wysokościową w porównaniu z technologią zmiany ostrości. Profilerze Nanovea mogą skanować duże powierzchnie bezpośrednio, bez łączenia i profilować długość części w ciągu kilku sekund. Cechy powierzchni w zakresie od nano do makro i duże kąty powierzchni można mierzyć dzięki możliwości profilera do pomiaru powierzchni bez stosowania skomplikowanych algorytmów manipulujących wynikami.

 

 

CEL POMIARU

 

W tym zastosowaniu profiler optyczny Nanovea ST400 został użyty do pomiaru śruby dentystycznej wzdłuż elementów płaskich i gwintu w jednym pomiarze. Na podstawie powierzchni płaskiej obliczono chropowatość powierzchni oraz określono różne wymiary elementów gwintowanych.

 

kontrola jakości śrub dentystycznych

Próbka śruby dentystycznej analizowana przez NANOVEA Profiler optyczny.

 

Przeanalizowano próbkę śruby dentystycznej.

 

WYNIKI

 

Powierzchnia 3D

Widok 3D i widok fałszywych kolorów śruby dentystycznej przedstawia płaski obszar z gwintem rozpoczynającym się po obu stronach. Zapewnia użytkownikom proste narzędzie do bezpośredniej obserwacji morfologii śruby pod różnymi kątami. Z pełnego skanu wyodrębniono płaski obszar w celu pomiaru chropowatości powierzchni.

 

 

Analiza powierzchni 2D

Z powierzchni można również wyodrębnić profile liniowe, aby pokazać przekrój poprzeczny śruby. Do pomiaru dokładnych wymiarów w określonym miejscu śruby wykorzystano analizę konturu i badania wysokości stopnia.

 

 

PODSUMOWANIE

 

W tej aplikacji zaprezentowaliśmy zdolność Bezkontaktowego Profilera 3D Nanovea do precyzyjnego obliczania lokalnej chropowatości powierzchni i pomiaru cech wielkowymiarowych w jednym skanie.

Dane pokazują lokalną chropowatość powierzchni wynoszącą 0,9637 µm. Stwierdzono, że promień śruby pomiędzy gwintami wynosi 1,729 mm, a średnia wysokość gwintów wynosi 0,413 mm. Stwierdzono, że średni kąt pomiędzy nitkami wynosi 61,3°.

Przedstawione dane stanowią jedynie część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym.

 

Przygotowane przez
Duanjie Li, dr Jonathan Thomas i Pierre Leroux