PL 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
AR Kategoria: Uncategorized
Ściskanie na miękkich, elastycznych materiałach
Znaczenie badań miękkich, elastycznych materiałów
Przykładem bardzo miękkich i elastycznych próbek jest układ mikroelektromechaniczny. MEMS są wykorzystywane w codziennych produktach komercyjnych, takich jak drukarki, telefony komórkowe czy samochody [1]. Ich zastosowania obejmują również funkcje specjalne, takie jak biosensory [2] czy zbieranie energii [3]. Dla swoich zastosowań MEMS muszą być w stanie wielokrotnie odwracalnie przechodzić między swoją oryginalną konfiguracją a konfiguracją skompresowaną [4]. Aby zrozumieć jak struktury będą reagować na siły mechaniczne, można przeprowadzić próbę ściskania. Próba ściskania może być wykorzystana do badania i dostrajania różnych konfiguracji MEMS, jak również do badania górnej i dolnej granicy sił dla tych próbek.
Nanovea Tester mechaniczny Nano Zdolność modułu do dokładnego gromadzenia danych przy bardzo małych obciążeniach i przemieszczania się na odległość powyżej 1 mm sprawia, że idealnie nadaje się do testowania miękkich i elastycznych próbek. Dzięki niezależnym czujnikom obciążenia i głębokości duże przemieszczenie wgłębnika nie wpływa na odczyty czujnika obciążenia. Możliwość przeprowadzania testów przy niskim obciążeniu w zakresie większym niż 1 mm wgłębnika sprawia, że nasz system jest wyjątkowy w porównaniu z innymi systemami nanoindentowania. Dla porównania, rozsądna odległość przemieszczania się w przypadku systemu wcięcia w skali nano wynosi zwykle poniżej 250 μm.
Cel pomiaru
W tym studium przypadku, Nanovea przeprowadziła testy ściskania na dwóch unikalnie różnych elastycznych, sprężystych próbkach. Zaprezentowano naszą zdolność do prowadzenia badań ściskania przy bardzo małych obciążeniach i rejestrowania dużych przemieszczeń przy jednoczesnym dokładnym uzyskiwaniu danych przy małych obciążeniach oraz jak to może być zastosowane w przemyśle MEMS. Ze względu na politykę prywatności, próbki i ich pochodzenie nie będą ujawnione w tym badaniu.
Parametry pomiarowe
Uwaga: Szybkość ładowania 1 V/min jest proporcjonalna do około 100μm przemieszczenia, gdy wgłębnik znajduje się w powietrzu.
Wyniki i dyskusja
Odpowiedź próbki na działanie sił mechanicznych można zobaczyć na wykresach zależności obciążenia od głębokości. Próbka A wykazuje tylko liniowe odkształcenie sprężyste przy parametrach testu wymienionych powyżej. Rysunek 2 jest doskonałym przykładem stabilności, którą można osiągnąć dla krzywej zależności obciążenia od głębokości przy 75μN. Ze względu na stabilność czujników obciążenia i głębokości, łatwo jest dostrzec jakąkolwiek znaczącą odpowiedź mechaniczną próbki.
Próbka B wykazuje inną odpowiedź mechaniczną niż próbka A. Po przekroczeniu 750 μm głębokości, na wykresie zaczyna pojawiać się zachowanie przypominające pęknięcie. Widoczne jest to przy gwałtownych spadkach obciążenia na głębokości 850 i 975 μm. Pomimo przemieszczania się z dużą prędkością obciążenia przez ponad 1mm w zakresie 8mN, nasze wysoce czułe czujniki obciążenia i głębokości umożliwiają użytkownikowi uzyskanie poniższych krzywych zależności obciążenia od głębokości.
Sztywność obliczono z części nieobciążającej krzywych zależności obciążenia od głębokości. Sztywność odzwierciedla siłę potrzebną do zdeformowania próbki. Do obliczeń sztywności użyto pseudo współczynnika Poissona o wartości 0,3, ponieważ rzeczywisty współczynnik materiału nie jest znany. W tym przypadku, próbka B okazała się sztywniejsza niż próbka A.
Wniosek
Dwie różne elastyczne próbki zostały poddane testom ściskania przy użyciu modułu Nanovea Mechanical Tester. Badania przeprowadzono przy bardzo małych obciążeniach (1mm). Badania ściskania w skali nano z użyciem Nano Modułu wykazały zdolność modułu do badania bardzo miękkich i elastycznych próbek. Dodatkowe badania w ramach tej pracy mogą dotyczyć wpływu powtarzających się cyklicznie obciążeń na aspekt odzyskiwania sprężystości przez próbki sprężyste dzięki opcji wielokrotnego obciążania oferowanej przez Nanovea Mechanical Tester.
Aby uzyskać więcej informacji na temat tej metody badawczej, prosimy o kontakt z nami pod adresem info@nanovea.com, a w celu uzyskania dodatkowych not aplikacyjnych prosimy o przejrzenie naszej obszernej biblioteki cyfrowej not aplikacyjnych.
Referencje
[1] "Wprowadzenie i obszary zastosowań MEMS." EEHerald, 1 Mar. 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Microelectromechanical Systems and Nanotechnology. A Platform for the Next Stent Technological Era". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Ultra-wide bandwidth piezoelectric energy harvesting". AppliedPhysics Letters. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Morphable 3D mesostructures and microelectronic devices by multistable bucklingmechanics." Nature materials 17.3 (2018): 268.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Ocena klocków hamulcowych za pomocą trybologii
Znaczenie oceny wydajności poduszek przeciwodłamkowych
Klocki hamulcowe to kompozyty, czyli materiał składający się z wielu składników, który musi spełniać wiele wymogów bezpieczeństwa. Idealne klocki hamulcowe mają wysoki współczynnik tarcia (COF), niski wskaźnik zużycia, minimalny hałas i pozostają niezawodne w zmiennych warunkach. Aby zapewnić, że jakość klocków hamulcowych jest w stanie spełnić ich wymagania, badania tribologiczne mogą być wykorzystane do identyfikacji krytycznych specyfikacji.
Znaczenie niezawodności klocków hamulcowych jest stawiane bardzo wysoko; bezpieczeństwo pasażerów nigdy nie powinno być zaniedbywane. Dlatego kluczowe jest odtworzenie warunków pracy i zidentyfikowanie możliwych punktów awarii.
Z Nanoveą Tribometr, pomiędzy sworzniem, kulką lub płaską powierzchnią a stale poruszającym się materiałem przeciwstawnym przykładane jest stałe obciążenie. Tarcie między dwoma materiałami rejestruje się za pomocą sztywnego czujnika tensometrycznego, co pozwala na zbieranie właściwości materiału przy różnych obciążeniach i prędkościach oraz testuje je w środowiskach o wysokiej temperaturze, korozyjnym lub ciekłym.
Cel pomiaru
W niniejszej pracy badano współczynnik tarcia klocków hamulcowych w środowisku o stale wzrastającej temperaturze od temperatury pokojowej do 700°C. Temperatura środowiska była podnoszona in-situ do momentu zaobserwowania zauważalnego uszkodzenia klocka hamulcowego. Do tylnej strony trzpienia przymocowano termoparę, aby zmierzyć temperaturę w pobliżu interfejsu ślizgowego.
Procedura badania i procedury
Wyniki i dyskusja
W tym badaniu skupiono się głównie na temperaturze, w której klocki hamulcowe zaczynają się psuć. Uzyskane współczynniki COF nie reprezentują wartości rzeczywistych; materiał sworznia nie jest taki sam jak wirników hamulcowych. Należy również zauważyć, że zebrane dane dotyczące temperatury to temperatura sworznia, a nie temperatura interfejsu ślizgowego.
Na początku badania (temperatura pokojowa) współczynnik COF pomiędzy trzpieniem SS440C a klockiem hamulcowym miał stałą wartość około 0,2. Wraz ze wzrostem temperatury współczynnik COF stale wzrastał i osiągnął wartość szczytową 0,26 w pobliżu 350°C. Po przekroczeniu temperatury 390°C współczynnik COF zaczął się szybko zmniejszać. W temperaturze 450°C współczynnik COF zaczął ponownie wzrastać do wartości 0,2, ale wkrótce potem zaczął spadać do wartości 0,05.
Temperatura, przy której klocki hamulcowe stale ulegały uszkodzeniu, została określona na poziomie powyżej 500°C. Po przekroczeniu tej temperatury współczynnik COF nie był już w stanie utrzymać początkowego współczynnika COF wynoszącego 0,2.
Wniosek
Klocki hamulcowe wykazały konsekwentne uszkodzenie w temperaturze powyżej 500°C. Współczynnik COF wynoszący 0,2 powoli wzrasta do wartości 0,26, a następnie spada do 0,05 pod koniec badania (580°C). Różnica pomiędzy 0,05 a 0,2 jest 4-krotna. Oznacza to, że siła normalna w temperaturze 580°C musi być czterokrotnie większa niż w temperaturze pokojowej, aby uzyskać taką samą siłę hamowania!
Chociaż nie jest to uwzględnione w tym badaniu, Tribometr Nanovea jest również w stanie przeprowadzić badania w celu obserwacji innej ważnej właściwości klocków hamulcowych: szybkości zużycia. Wykorzystując nasze bezkontaktowe profilometry 3D, można uzyskać objętość śladu zużycia, aby obliczyć jak szybko zużywają się próbki. Testy zużycia mogą być przeprowadzone za pomocą Tribometru Nanovea w różnych warunkach i środowiskach, aby jak najlepiej zasymulować warunki pracy.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Analiza jakościowa metali obrabianych elektroerozyjnie
Obróbka elektroerozyjna (EDM) to proces produkcyjny, w którym materiał jest usuwany za pomocą prądu elektrycznego.
wyładowania [1]. Ten proces obróbki stosuje się zazwyczaj do metali przewodzących, które trudno byłoby
do obróbki konwencjonalnymi metodami.
Jak w przypadku wszystkich procesów obróbki, precyzja i dokładność muszą być wysokie, aby spełnić akceptowalne
poziomy tolerancji. W tej nocie aplikacyjnej, jakość obrabianych metali będzie oceniana za pomocą
Nanovea Bezkontaktowy profilometr 3D.
Analiza lepkosprężystości gumy
Analiza lepkosprężystości gumy
Dowiedz się więcej
Opony są narażone na cykliczne duże odkształcenia podczas jazdy pojazdów po drogach. W przypadku narażenia na trudne warunki drogowe, żywotność opon jest zagrożona przez wiele czynników, takich jak zużycie gwintu, ciepło powstające w wyniku tarcia, starzenie się gumy i inne.
W rezultacie, opony zwykle mają kompozytowe struktury warstwowe wykonane z gumy wypełnionej węglem, nylonowych kordu, stalowych drutów itp. W szczególności, skład gumy w różnych obszarach układów opon jest optymalizowany w celu zapewnienia różnych właściwości funkcjonalnych, w tym, ale nie tylko, nici odpornej na zużycie, warstwy gumy amortyzującej i warstwy bazowej z twardej gumy.
Wiarygodny i powtarzalny test lepkosprężystego zachowania gumy ma kluczowe znaczenie w kontroli jakości oraz badaniach i rozwoju nowych opon, a także ocenie żywotności starych opon. Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) podczas Nanoindentacja jest techniką charakteryzowania lepkosprężystości. Po zastosowaniu kontrolowanego naprężenia oscylacyjnego mierzone jest powstałe odkształcenie, co pozwala użytkownikom określić moduł zespolony badanych materiałów.
Lepsze spojrzenie na papier
Papier odgrywa dużą rolę w dystrybucji informacji od czasu jego wynalezienia w II wieku [1]. Papier składa się ze splecionych włókien, zwykle pozyskiwanych z drzew, które zostały wysuszone w cienkie arkusze. Jako medium do przechowywania informacji, papier umożliwił rozprzestrzenianie się idei, sztuki i historii na duże odległości i poprzez upływ czasu.
Obecnie papier jest powszechnie używany do produkcji walut, książek, przyborów toaletowych, opakowań i nie tylko. Papier przetwarza się na różne sposoby, aby uzyskać właściwości odpowiadające jego zastosowaniu. Na przykład atrakcyjny wizualnie, błyszczący papier z magazynu różni się od szorstkiego, tłoczonego na zimno papieru akwarelowego. Metoda produkcji papieru ma wpływ na właściwości powierzchni papieru. Ma to wpływ na osadzanie się atramentu (lub innego nośnika) na papierze i jego wygląd. Aby sprawdzić, jak różne procesy wytwarzania papieru wpływają na właściwości powierzchni, Nanovea sprawdzała chropowatość i teksturę różnych rodzajów papieru, przeprowadzając skanowanie dużego obszaru za pomocą naszego Bezkontaktowy profilometr 3D.
Kliknij, aby dowiedzieć się o Chropowatość powierzchni papieru!
Lepsze spojrzenie na soczewki poliwęglanowe
Lepsze spojrzenie na soczewki poliwęglanowe
Dowiedz się więcej
Soczewki poliwęglanowe są powszechnie stosowane w wielu aplikacjach optycznych. Ich wysoka odporność na uderzenia, mała masa oraz tani koszt produkcji wielkoseryjnej sprawiają, że w różnych zastosowaniach są bardziej praktyczne niż tradycyjne szkło [1].
Niektóre z tych zastosowań wymagają kryteriów bezpieczeństwa (np. okulary ochronne), złożoności (np. soczewki Fresnela) lub trwałości (np. soczewki świateł drogowych), które trudno spełnić bez użycia tworzyw sztucznych. Możliwość taniego spełnienia wielu wymagań przy zachowaniu wystarczających właściwości optycznych sprawia, że soczewki plastikowe wyróżniają się w swojej dziedzinie. Soczewki poliwęglanowe mają również ograniczenia. Głównym problemem dla konsumentów jest łatwość, z jaką można je zarysować. Aby to zrekompensować, można przeprowadzić dodatkowe procesy w celu nałożenia powłoki antyzadrapaniowej.
Nanovea przygląda się niektórym ważnym właściwościom soczewek plastikowych, wykorzystując nasze trzy instrumenty metrologiczne: Profilometr, Tribometroraz Tester mechaniczny.
Kliknij, aby przeczytać więcej!
Rebranding Nanovea 2018 Odwiedź nas na MRS Boston
Odwiedź Nanovea @ MRS BostonNanovea z dumą zaprezentuje każdą linię przyrządów! W tym całkowicie przeprojektowany tester mechaniczny PB1000 oraz przemianowane profilometr PS50 i trybometr T50. Wraz z nowym brandingiem, wszystkie przyrządy otrzymały nowe etapy dla zwiększenia dokładności i tłumienia akustycznego. Bądź na bieżąco, Nanovea wkrótce wprowadzi kilka innych przełomowych rozwiązań technicznych! Aby uzyskać więcej informacji Kontakt Nanovea.
Cykliczny pomiar naprężeń i odkształceń metodą nanoindentacji
Cykliczny pomiar naprężeń i odkształceń metodą nanoindentacji
Dowiedz się więcej
Znaczenie nanoindentacji
Ciągłe pomiary sztywności (CSM) uzyskane przez nanoindentacja ujawnia zależność naprężenie-odkształcenie materiałów za pomocą minimalnie inwazyjnych metod. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod badania wytrzymałości na rozciąganie, nanoindentacja dostarcza danych naprężenie-odkształcenie w nanoskali bez potrzeby stosowania dużego przyrządu. Krzywa naprężenie-odkształcenie dostarcza kluczowych informacji na temat progu między zachowaniem sprężystym a plastycznym, gdy próbka jest poddawana rosnącym obciążeniom. CSM daje możliwość określenia granicy plastyczności materiału bez użycia niebezpiecznego sprzętu.
Nanoindentacja zapewnia niezawodną i przyjazną dla użytkownika metodę szybkiego badania danych naprężenie-odkształcenie. Co więcej, pomiar zachowania naprężenie-odkształcenie w nanoskali umożliwia badanie ważnych właściwości małych powłok i cząstek w materiałach, gdy stają się one bardziej zaawansowane. Nanoindentacja dostarcza informacji na temat granicy sprężystości i granicy plastyczności, a także twardości, modułu sprężystości, pełzania, odporności na pękanie itp. dzięki czemu jest wszechstronnym narzędziem metrologicznym.
Dane naprężenie-odkształcenie dostarczone przez nanoindentację w tym badaniu identyfikują granicę sprężystości materiału, wchodząc tylko 1,2 mikrona w głąb powierzchni. Używamy CSM do określenia, w jaki sposób właściwości mechaniczne materiałów rozwijają się, gdy wgłębnik wnika głębiej w powierzchnię. Jest to szczególnie przydatne w zastosowaniach cienkowarstwowych, gdzie właściwości mogą zależeć od głębokości. Nanoindentacja to minimalnie inwazyjna metoda potwierdzania właściwości materiałów w badanych próbkach.
Test CSM jest przydatny do pomiaru właściwości materiału w zależności od głębokości. Testy cykliczne mogą być wykonywane przy stałym obciążeniu w celu określenia bardziej złożonych właściwości materiału. Może to być przydatne do badania zmęczenia lub wyeliminowania wpływu porowatości w celu uzyskania rzeczywistego modułu sprężystości.
Cel pomiaru
W tej aplikacji tester mechaniczny Nanovea wykorzystuje CSM do badania twardości i modułu sprężystości w funkcji głębokości oraz danych naprężenie-odkształcenie na standardowej próbce stali. Stal została wybrana ze względu na jej powszechnie uznaną charakterystykę, aby pokazać kontrolę i dokładność danych naprężenie-odkształcenie w nanoskali. Sferyczna końcówka o promieniu 5 mikronów została użyta do osiągnięcia wystarczająco wysokich naprężeń przekraczających granicę sprężystości stali.
Warunki i procedury testowe
Zastosowano następujące parametry wcięcia:
Wyniki:
Wzrost obciążenia podczas oscylacji zapewnia następującą krzywą głębokości w funkcji obciążenia. Podczas obciążenia przeprowadzono ponad 100 oscylacji, aby znaleźć dane naprężenie-odkształcenie, gdy wgłębnik penetruje materiał.
Określiliśmy naprężenie i odkształcenie na podstawie informacji uzyskanych w każdym cyklu. Maksymalne obciążenie i głębokość w każdym cyklu pozwalają nam obliczyć maksymalne naprężenie przyłożone w każdym cyklu do materiału. Odkształcenie jest obliczane na podstawie głębokości resztkowej w każdym cyklu od częściowego rozładowania. Pozwala nam to obliczyć promień pozostałego odcisku poprzez podzielenie promienia końcówki w celu uzyskania współczynnika odkształcenia. Wykres zależności naprężenia od odkształcenia dla materiału pokazuje strefy sprężyste i plastyczne z odpowiadającym im naprężeniem granicznym sprężystości. Nasze testy wykazały, że przejście między strefą sprężystą i plastyczną materiału wynosi około 0,076 odkształcenia przy granicy sprężystości 1,45 GPa.
Każdy cykl działa jak pojedyncze wgłębienie, więc w miarę zwiększania obciążenia przeprowadzamy testy na różnych kontrolowanych głębokościach w stali. Twardość i moduł sprężystości w zależności od głębokości można więc wykreślić bezpośrednio z danych uzyskanych dla każdego cyklu.
Gdy wgłębnik przemieszcza się w głąb materiału, obserwujemy wzrost twardości i spadek modułu sprężystości.
Wniosek
Wykazaliśmy, że tester mechaniczny Nanovea zapewnia wiarygodne dane naprężenie-odkształcenie. Zastosowanie kulistej końcówki z wgłębieniem CSM pozwala na pomiar właściwości materiału przy zwiększonym naprężeniu. Obciążenie i promień wgłębnika można zmieniać w celu testowania różnych materiałów na kontrolowanych głębokościach. Testery mechaniczne Nanovea zapewniają testy wgłębień w zakresie od poniżej mN do 400N.
5 Osiowy chromatyczny pomiar konfokalny
Firma Nanovea zrealizowała zamówienie na 5-osiowy system pomiarowy w połączeniu z chromatycznym konfokalnym czujnikiem liniowym do szybkiej kontroli jakości specjalistycznych części. Obejrzyj krótki film Wideo. Aby dowiedzieć się więcej o profilometrach Nanovea Dowiedz się więcej
Nanovea Asia Visit 2016
Nanovea właśnie zakończyła udane seminarium w Japonii, a obecnie spotyka się w Chinach. Chcielibyśmy podziękować naszym dystrybutorom i obecnym/potencjalnym klientom za poświęcony czas i gościnność.
