Kategoria: Profilometria | Objętość i powierzchnia

Progresywne mapowanie zużycia podłóg przy użyciu trybometru

Badanie odporności podłóg na zużycie

Progresywne mapowanie zużycia podłóg przy użyciu tribometru ze zintegrowanym profilometrem

Przygotowane przez

FRANK LIU

WPROWADZENIE

Materiały podłogowe są projektowane tak, aby były trwałe, jednak często ulegają zużyciu w wyniku codziennych czynności, takich jak ruch i użytkowanie mebli. Aby zapewnić ich trwałość, większość rodzajów podłóg posiada warstwę ochronną, która jest odporna na uszkodzenia. Jednakże grubość i trwałość warstwy użytkowej różnią się w zależności od rodzaju podłogi i natężenia ruchu pieszego. Ponadto różne warstwy w strukturze podłogi, takie jak powłoki UV, warstwy dekoracyjne i glazura, charakteryzują się różnym stopniem zużycia. Tutaj właśnie pojawia się progresywne mapowanie zużycia. Korzystanie z trybometru NANOVEA T2000 ze zintegrowanym Bezkontaktowy proflometr 3Dmożna przeprowadzić precyzyjne monitorowanie i analizę wydajności i trwałości materiałów podłogowych. Zapewniając szczegółowy wgląd w zachowanie różnych materiałów podłogowych podczas zużycia, naukowcy i specjaliści techniczni mogą podejmować bardziej świadome decyzje przy wyborze i projektowaniu nowych systemów podłogowych.

ZNACZENIE PROGRESYWNEGO MAPOWANIA ZUŻYCIA PANELI PODŁOGOWYCH

Testowanie podłóg tradycyjnie koncentrowało się na szybkości zużycia próbki w celu określenia jej trwałości na zużycie. Jednak progresywne mapowanie zużycia umożliwia analizę szybkości zużycia próbki w trakcie testu, zapewniając cenny wgląd w jej zachowanie podczas zużycia. Ta dogłębna analiza pozwala na korelacje między danymi tarcia a szybkością zużycia, co może zidentyfikować pierwotne przyczyny zużycia. Należy zauważyć, że wskaźniki zużycia nie są stałe podczas testów zużycia. Dlatego obserwacja postępu zużycia daje dokładniejszą ocenę zużycia próbki. Wykraczając poza tradycyjne metody testowania, przyjęcie progresywnego mapowania zużycia przyczyniło się do znacznego postępu w dziedzinie testowania podłóg.

Trybometr NANOVEA T2000 ze zintegrowanym bezkontaktowym profilometrem 3D to przełomowe rozwiązanie do badania zużycia i pomiarów utraty objętości. Jego zdolność do precyzyjnego przemieszczania się pomiędzy sworzniem a profilometrem gwarantuje wiarygodność wyników poprzez eliminację wszelkich odchyleń w promieniu lub położeniu toru zużycia. Ale to nie wszystko – zaawansowane możliwości Bezkontaktowego Profilometru 3D pozwalają na szybkie pomiary powierzchni, skracając czas skanowania do zaledwie sekund. Dzięki możliwości przykładania obciążeń do 2000 N i osiąganiu prędkości wirowania do 5000 obr/min, NANOVEA T2000 Tribometr oferuje wszechstronność i precyzję w procesie oceny. Oczywiste jest, że sprzęt ten odgrywa kluczową rolę w mapowaniu postępującego zużycia.

RYSUNEK 1: Konfiguracja próbki przed testem zużycia (po lewej) i profilometria śladu zużycia po teście zużycia (po prawej).

CEL POMIARU

Testy progresywnego mapowania zużycia przeprowadzono na dwóch rodzajach materiałów podłogowych: kamieniu i drewnie. Każda próbka przeszła łącznie 7 cykli testowych, z rosnącym czasem trwania testu wynoszącym 2, 4, 8, 20, 40, 60 i 120 s, co pozwoliło na porównanie zużycia w czasie. Po każdym cyklu testowym ścieżka zużycia była profilowana przy użyciu bezkontaktowego profilometru NANOVEA 3D. Na podstawie danych zebranych przez profilometr, objętość otworu i szybkość zużycia można analizować za pomocą zintegrowanych funkcji oprogramowania NANOVEA Tribometer lub naszego oprogramowania do analizy powierzchni, Mountains.

NANOVEA T2000 Wysokie obciążenie
Trybometr pneumatyczny

PRÓBKI

PARAMETRY TESTU MAPOWANIA ZUŻYCIA

LOAD	40 N
CZAS TRWANIA TESTU	różnice
PRĘDKOŚĆ	200 obr.
RADIUS	10 mm
ODLEGŁOŚĆ	różnice
MATERIAŁ KULKI	Węglik wolframu
ŚREDNICA KULKI	10 mm

Czas trwania testu w 7 cyklach wynosił 2, 4, 8, 20, 40, 60 i 120 sekundodpowiednio. Przebyte odległości wynosiły 0,40, 0,81, 1,66, 4,16, 8,36, 12,55 i 25,11 metra.

WYNIKI MAPOWANIA ZUŻYCIA

Podłogi drewniane

*Cykl testowy*	*Maksymalny współczynnik COF*	*Min. COF*	*Avg. COF*
1	0.335	0.124	0.275
2	0.337	0.207	0.295
3	0.380	0.229	0.329
4	0.393	0.265	0.354
5	0.352	0.205	0.314
6	0.345	0.199	0.312
7	0.315	0.211	0.293

ORIENTACJA PROMIENIOWA

*Cykl testowy*	*Całkowita strata objętości (µm3*	Całkowity dystans Przebyta droga (m)	Wskaźnik zużycia (mm/Nm) x10^-5	Chwilowa szybkość zużycia (mm/Nm) x10^-5
1	296247687	0.40	1833.746	1833.746
2	355245227	1.22	1093.260	181.5637
3	596371326	2.88	898.242	363.1791
4	883747767	7.04	530.629	172.5496
5	1207179951	15.40	360.889	96.69074
6	1472745318	27.95	293.329	52.89311
7	1851319210	53.06	184.343	37.69599

RYSUNEK 2: Współczynnik zużycia a całkowity przebyty dystans (po lewej)
i chwilowy wskaźnik zużycia w zależności od cyklu testowego (po prawej) dla podłóg drewnianych.

RYSUNEK 3: Wykres COF i widok 3D śladu zużycia z testu #7 na drewnianej podłodze.

RYSUNEK 4: Analiza przekroju poprzecznego śladu zużycia drewna z testu #7

RYSUNEK 5: Analiza objętości i powierzchni śladów zużycia na próbce drewna #7.

Pełne informacje o wynikach można znaleźć tutaj.

WYNIKI MAPOWANIA ZUŻYCIA

Podłogi kamienne

*Cykl testowy*	*Maksymalny współczynnik COF*	*Min. COF*	*Avg. COF*
1	0.249	0.035	0.186
2	0.349	0.197	0.275
3	0.294	0.154	0.221
4	0.503	0.124	0.273
5	0.548	0.106	0.390
6	0.510	0.129	0.434
7	0.527	0.181	0.472

ORIENTACJA PROMIENIOWA

*Cykl testowy*	*Całkowita strata objętości (µm3*	Całkowity dystans Przebyta droga (m)	Wskaźnik zużycia (mm/Nm) x10^-5	Chwilowa szybkość zużycia (mm/Nm) x10^-5
1	96278846	0.40	595.957	595.9573
2	804289731	1.22	2475.185	2178.889
3	1316147855	2.88	1982.355	770.9501
4	3136530215	7.04	1883.269	1093.013
5	10821732180	15.40	3235.180	2297.508
6	20174960343	27.95	4018.282	1862.899
7	42512063420	53.06	4233.081	2224.187

RYSUNEK 6: Współczynnik zużycia a całkowity przebyty dystans (po lewej)
i chwilowy współczynnik zużycia w zależności od cyklu testowego (po prawej) dla posadzki kamiennej.

RYSUNEK 7: Wykres COF i widok 3D śladu zużycia z testu #7 na kamiennej posadzce.

RYSUNEK 8: Analiza przekrojowa śladu zużycia kamienia z testu #7.

RYSUNEK 9: Analiza objętości i powierzchni śladów zużycia na próbce kamienia #7.

Pełne informacje o wynikach można znaleźć tutaj.

DYSKUSJA

Chwilowy wskaźnik zużycia jest obliczany za pomocą następującego równania:

Gdzie V jest objętością otworu, N jest obciążeniem, a X jest całkowitą odległością, równanie to opisuje szybkość zużycia między cyklami testowymi. Chwilowa szybkość zużycia może być wykorzystana do lepszej identyfikacji zmian szybkości zużycia w trakcie testu.

Obie próbki charakteryzują się bardzo różnymi właściwościami zużycia. Z biegiem czasu podłoga drewniana zaczyna się od wysokiego wskaźnika zużycia, ale szybko spada do mniejszej, stałej wartości. W przypadku podłóg kamiennych wskaźnik zużycia wydaje się zaczynać od niskiej wartości i dążyć do wyższej wartości w trakcie cykli. Chwilowy wskaźnik zużycia również wykazuje niewielką spójność. Konkretna przyczyna tej różnicy nie jest pewna, ale może wynikać ze struktury próbek. Wydaje się, że kamienna podłoga składa się z luźnych cząstek przypominających ziarna, które zużywają się inaczej niż zwarta struktura drewna. Konieczne będą dodatkowe testy i badania, aby ustalić przyczynę takiego zachowania.

Dane dotyczące współczynnika tarcia (COF) wydają się być zgodne z obserwowanym zużyciem. Wykres COF dla podłogi drewnianej wydaje się spójny przez wszystkie cykle, uzupełniając jej stały wskaźnik zużycia. W przypadku podłóg kamiennych średni współczynnik COF wzrasta w trakcie cykli, podobnie jak tempo zużycia. Widoczne są również zmiany w kształcie wykresów tarcia, co sugeruje zmiany w sposobie interakcji kulki z próbką kamienia. Jest to najbardziej widoczne w cyklach 2 i 4.

PODSUMOWANIE

Trybometr NANOVEA T2000 prezentuje swoją zdolność do progresywnego mapowania zużycia poprzez analizę szybkości zużycia dwóch różnych próbek posadzki. Wstrzymanie ciągłego testu zużycia i zeskanowanie powierzchni za pomocą bezkontaktowego profilometru NANOVEA 3D zapewnia cenny wgląd w zużycie materiału w czasie.

Trybometr NANOVEA T2000 ze zintegrowanym bezkontaktowym profilometrem 3D zapewnia szeroki zakres danych, w tym dane COF (współczynnik tarcia), pomiary powierzchni, odczyty głębokości, wizualizację powierzchni, utratę objętości, szybkość zużycia i inne. Ten kompleksowy zestaw informacji pozwala użytkownikom uzyskać głębsze zrozumienie interakcji między systemem a próbką. Dzięki kontrolowanemu obciążeniu, wysokiej precyzji, łatwości obsługi, dużemu obciążeniu, szerokiemu zakresowi prędkości i dodatkowym modułom środowiskowym, trybometr NANOVEA T2000 przenosi trybologię na wyższy poziom.

Masz podobną aplikację?

Kontrola mapowania chropowatości przy użyciu profilometrii 3D

INSPEKCJA MAPOWANIA CHROPOWATOŚCI

STOSOWANIE PROFILOMETRII 3D

Przygotowane przez

DUANJIE, PhD

WPROWADZENIE

Chropowatość i tekstura powierzchni to krytyczne czynniki wpływające na końcową jakość i wydajność produktu. Dokładne zrozumienie chropowatości, tekstury i spójności powierzchni jest niezbędne do wyboru najlepszych środków przetwarzania i kontroli. Szybka, wymierna i niezawodna kontrola powierzchni produktów na linii produkcyjnej jest niezbędna, aby na czas zidentyfikować wadliwe produkty i zoptymalizować warunki na linii produkcyjnej.

ZNACZENIE BEZDOTYKOWEGO PROFILOMETRU 3D DLA KONTROLI POWIERZCHNI NA LINII PRODUKCYJNEJ

Wady powierzchniowe wyrobów wynikają z obróbki materiałów i wytwarzania wyrobów. Inline kontrola jakości powierzchni zapewnia najściślejszą kontrolę jakości produktów końcowych. NANOVEA Bezkontaktowe profilery optyczne 3D wykorzystują technologię Chromatic Light z wyjątkową możliwością bezkontaktowego określania chropowatości próbki. Czujnik liniowy umożliwia skanowanie profilu 3D dużej powierzchni z dużą prędkością. Próg chropowatości, obliczany w czasie rzeczywistym przez oprogramowanie analityczne, służy jako szybkie i niezawodne narzędzie pozytywne/negatywne.

CEL POMIARU

W tym badaniu, NANOVEA ST400 wyposażona w szybki czujnik jest używana do kontroli powierzchni próbki Teﬂonu z defektem w celu zaprezentowania możliwości NANOVEA.

Proﬁlometry bezkontaktowe zapewniają szybką i niezawodną kontrolę powierzchni na linii produkcyjnej.

NANOVEA

ST400

WYNIKI I DYSKUSJA

Analiza powierzchni 3D Chropowatość Próbka standardowa

Powierzchnia wzorca chropowatości została zeskanowana za pomocą urządzenia NANOVEA ST400 wyposażonego w szybki czujnik, który generuje jasną linię 192 punktów, jak pokazano na RYSUNKU 1. Te 192 punkty skanują powierzchnię próbki w tym samym czasie, co prowadzi do znacznego zwiększenia prędkości skanowania.

RYSUNEK 2 przedstawia fałszywe kolorowe widoki mapy wysokości powierzchni i mapy rozkładu chropowatości standardowej próbki chropowatości. Na RYSUNKU 2a, próbka Roughness Standard wykazuje lekko nachyloną powierzchnię, co przedstawia zróżnicowany gradient kolorów w każdym z bloków standardowej chropowatości. Na RYSUNKU 2b jednorodny rozkład chropowatości jest pokazany w różnych blokach chropowatości, których kolor reprezentuje chropowatość w blokach.

RYSUNEK 3 przedstawia przykłady map pozytywnych/negatywnych wygenerowanych przez oprogramowanie analityczne na podstawie różnych progów chropowatości. Bloki chropowatości są podświetlone na czerwono, gdy ich chropowatość powierzchni przekracza określoną wartość progową. Zapewnia to użytkownikowi narzędzie do ustawiania progu chropowatości w celu określenia jakości wykończenia powierzchni próbki.

RYSUNEK 1: Optyczny czujnik liniowy skanujący próbkę Roughness Standard

a. Mapa wysokości powierzchni:

b. Mapa chropowatości:

RYSUNEK 2: Fałszywe kolorowe widoki mapy wysokości powierzchni i mapy rozkładu chropowatości standardowej próbki chropowatości.

RYSUNEK 3: Mapa zaliczenia/niezaliczenia na podstawie progu chropowatości.

Kontrola powierzchni próbki teflonu z defektami

Mapa wysokości powierzchni, mapa rozkładu chropowatości i mapa progu chropowatości Pass/Fail powierzchni próbki Teﬂon są pokazane na RYSUNKU 4. Próbka Teﬂon ma kształt grzbietu w prawym środku próbki, jak pokazano na mapie wysokości powierzchni.

a. Mapa wysokości powierzchni:

Różne kolory w palecie na RYSUNKU 4b reprezentują wartość chropowatości na lokalnej powierzchni. Mapa chropowatości wykazuje jednorodną chropowatość w nienaruszonym obszarze próbki Teﬂon. Jednak defekty w postaci wgłębionego pierścienia i blizny po zużyciu są wyróżnione jasnym kolorem. Użytkownik może łatwo ustawić próg chropowatości Pass/Fail, aby zlokalizować defekty powierzchni, jak pokazano na RYS. 4c. Takie narzędzie pozwala użytkownikom monitorować na miejscu jakość powierzchni produktu na linii produkcyjnej i wykrywać wadliwe produkty na czas. Wartość chropowatości w czasie rzeczywistym jest obliczana i rejestrowana, gdy produkty przechodzą przez czujnik optyczny in-line, co może służyć jako szybkie, ale niezawodne narzędzie do kontroli jakości.

b. Mapa chropowatości:

c. Mapa progów chropowatości zaliczenia/niezaliczenia:

RYSUNEK 4: Mapa wysokości powierzchni, mapa rozkładu chropowatości i Mapa progowa chropowatości Pass/Fail powierzchni próbki Teﬂon.

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak bezkontaktowy profiler optyczny NANOVEA ST400 3D wyposażony w optyczny czujnik linii działa jako niezawodne narzędzie kontroli jakości w skuteczny i wydajny sposób.

Optyczny czujnik liniowy generuje jasną linię 192 punktów, które skanują powierzchnię próbki w tym samym czasie, co prowadzi do znacznego zwiększenia prędkości skanowania. Można go zainstalować na linii produkcyjnej w celu monitorowania chropowatości powierzchni produktów na miejscu. Próg chropowatości działa jako niezawodne kryterium określania jakości powierzchni produktów, pozwalając użytkownikom w porę zauważyć wadliwe produkty.

Przedstawione tutaj dane stanowią jedynie część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym. Profilometry NANOVEA mierzą praktycznie każdą powierzchnię w takich dziedzinach jak półprzewodniki, mikroelektronika, energia słoneczna, światłowody, motoryzacja, lotnictwo, metalurgia, obróbka skrawaniem, powłoki, farmaceutyka, biomedycyna, ochrona środowiska i wiele innych.

Masz podobną aplikację?

Kontrola powierzchni spoin przy użyciu przenośnego profilometru 3D

Kontrola powierzchni WELd

przy użyciu przenośnego profilometru 3d

Przygotowane przez

CRAIG LEISING

WPROWADZENIE

Może się zdarzyć, że konkretny spaw, zwykle wykonywany przez kontrolę wzrokową, będzie badany z najwyższą precyzją. Szczególne obszary zainteresowania precyzyjnej analizy obejmują pęknięcia powierzchniowe, porowatość i niewypełnione kratery, niezależnie od dalszych procedur kontroli. Właściwości spoiny takie jak wymiar/kształt, objętość, chropowatość, rozmiar itp. mogą być mierzone w celu krytycznej oceny.

ZNACZENIE PROFILOMETRU BEZKONTAKTOWEGO 3D W KONTROLI POWIERZCHNI SPOIN

W przeciwieństwie do innych technik, takich jak sondy dotykowe czy interferometria, NANOVEA Bezkontaktowy profilometr 3D, wykorzystując chromatyzm osiowy, może mierzyć prawie każdą powierzchnię, rozmiary próbek mogą się znacznie różnić ze względu na otwartą inscenizację i nie ma potrzeby przygotowywania próbki. Zakres od nano do makro jest uzyskiwany podczas pomiaru profilu powierzchni przy zerowym wpływie odbicia lub absorpcji próbki, ma zaawansowaną zdolność pomiaru dużych kątów powierzchni i nie wymaga manipulacji wynikami za pomocą oprogramowania. Z łatwością mierz dowolny materiał: przezroczysty, nieprzezroczysty, lustrzany, dyfuzyjny, polerowany, szorstki itp. Możliwości 2D i 2D przenośnych profilometrów NANOVEA czynią je idealnymi przyrządami do pełnej kontroli powierzchni spoin zarówno w laboratorium, jak i w terenie.

CEL POMIARU

W tej aplikacji, przenośny profiler NANOVEA JR25 jest używany do pomiaru chropowatości powierzchni, kształtu i objętości spoiny, jak również otaczającego ją obszaru. Informacje te mogą dostarczyć krytycznych danych do prawidłowego zbadania jakości spoiny i procesu spawania.

NANOVEA

JR25

WYNIKI BADAŃ

Poniższy obraz przedstawia pełny widok 3D spoiny i otoczenia wraz z parametrami powierzchniowymi tylko spoiny. Profil przekroju 2D jest pokazany poniżej.

próbka

Po usunięciu powyższego profilu przekroju 2D z 3D, informacje wymiarowe spoiny są obliczane poniżej. Pole powierzchni i objętość materiału obliczone tylko dla spoiny poniżej.

	HOLE	PEAK
SURFACE	1,01 mm²	14,0 mm²
VOLUME	8.799e-5 mm³	23,27 mm³
MAKSYMALNA GŁĘBOKOŚĆ/WYSOKOŚĆ	0,0276 mm	0,6195 mm
ŚREDNIA GŁĘBOKOŚĆ/WYSOKOŚĆ	0,004024 mm	0,2298 mm

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak bezkontaktowy profiler NANOVEA 3D może precyzyjnie scharakteryzować krytyczne cechy spoiny i otaczającej ją powierzchni. Na podstawie chropowatości, wymiarów i objętości, można określić i dalej badać ilościową metodę jakości i powtarzalności. Próbki spoin, takie jak przykład w tej aplikacji, mogą być łatwo analizowane za pomocą standardowego lub przenośnego Profiler'a NANOVEA, w celu przeprowadzenia badań w zakładzie lub w terenie.

Masz podobną aplikację?

Analiza fraktografii z wykorzystaniem profilometrii 3D

ANALIZA FRAKTOGRAFICZNA

STOSOWANIE PROFILOMETRII 3D

Przygotowane przez

CRAIG LEISING

WPROWADZENIE

Fraktografia to badanie cech pękniętych powierzchni, które w przeszłości było badane za pomocą mikroskopu lub SEM. W zależności od wielkości cechy do analizy powierzchni wybiera się mikroskop (cechy makro) lub SEM (cechy nano i mikro). Obydwa ostatecznie pozwalają na identyfikację rodzaju mechanizmu pękania. Chociaż mikroskop jest skuteczny, ma wyraźne ograniczenia, a SEM w większości przypadków, z wyjątkiem analizy na poziomie atomowym, jest niepraktyczny do pomiaru powierzchni pęknięć i nie ma szerszych możliwości wykorzystania. Dzięki postępowi w technologii pomiarów optycznych, NANOVEA Bezkontaktowy profilometr 3D jest obecnie uważany za instrument z wyboru, umożliwiający pomiary powierzchni w skali nano w makroskali 2D i 3D

ZNACZENIE PROFILOMETRU BEZKONTAKTOWEGO 3D W KONTROLI PĘKNIĘĆ

W przeciwieństwie do SEM, bezkontaktowy profilometr 3D może mierzyć prawie każdą powierzchnię, wielkość próbki, przy minimalnym przygotowaniu próbki, oferując jednocześnie lepsze wymiary pionowe/poziome niż SEM. Dzięki profilometrowi, cechy w zakresie od nano do makro są rejestrowane w jednym pomiarze, bez wpływu odbicia próbki. Łatwo mierzyć dowolny materiał: przezroczysty, nieprzezroczysty, spekularny, dyfuzyjny, polerowany, chropowaty, itp. Profilometr bezdotykowy 3D zapewnia szerokie i przyjazne dla użytkownika możliwości maksymalizacji badań nad pękaniem powierzchni za ułamek kosztów SEM.

CEL POMIARU

W tej aplikacji, NANOVEA ST400 jest używana do pomiaru spękanej powierzchni próbki stalowej. W tym opracowaniu zaprezentujemy obszar 3D, ekstrakcję profilu 2D oraz mapę kierunkową powierzchni.

NANOVEA

ST400

WYNIKI

POWIERZCHNIA GÓRNA

Tekstura powierzchni 3D Kierunek

Izotropia	51.26%
Pierwszy kierunek	123.2º
Drugi kierunek	116.3º
Trzeci Kierunek	0.1725º

Powierzchnia, Objętość, Chropowatość i wiele innych mogą być automatycznie obliczone z tego wyciągu.

Wydobywanie profili 2D

WYNIKI

POWIERZCHNIA BOCZNA

Tekstura powierzchni 3D Kierunek

Izotropia	15.55%
Pierwszy kierunek	0.1617º
Drugi kierunek	110.5º
Trzeci Kierunek	171.5º

Powierzchnia, Objętość, Chropowatość i wiele innych mogą być automatycznie obliczone z tego wyciągu.

Wydobywanie profili 2D

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak bezkontaktowy profilometr NANOVEA ST400 3D może precyzyjnie scharakteryzować pełną topografię (nano, mikro i makro cechy) spękanej powierzchni. Z obszaru 3D, powierzchnia może być wyraźnie zidentyfikowana, a podobszary lub profile/przekroje mogą być szybko wyodrębnione i przeanalizowane z nieskończoną listą obliczeń powierzchni. Sub-nanometrowe cechy powierzchni mogą być dalej analizowane za pomocą zintegrowanego modułu AFM.

Dodatkowo, NANOVEA wprowadziła do swojej oferty przenośną wersję Profilometru, szczególnie istotną w badaniach terenowych, gdzie powierzchnia szczelin jest nieruchoma. Dzięki tak szerokiej liście możliwości pomiaru powierzchni, analiza powierzchni szczelin nigdy nie była łatwiejsza i wygodniejsza przy użyciu jednego urządzenia.

Masz podobną aplikację?

Ścieralność papieru ściernego na tribometrze

WYDAJNOŚĆ ŚCIERANIA PAPIERU ŚCIERNEGO

PRZY UŻYCIU TRYBOMETRU

Przygotowane przez

DUANJIE LI, PhD

WPROWADZENIE

Papier ścierny składa się z cząstek ściernych przyklejonych do jednej strony papieru lub tkaniny. Jako cząstki można stosować różne materiały ścierne, takie jak granat, węglik krzemu, tlenek aluminium i diament. Papier ścierny jest szeroko stosowany w różnych sektorach przemysłu do tworzenia specyficznych wykończeń powierzchni na drewnie, metalu i suchej zabudowie. Często pracują pod wysokim ciśnieniem kontaktowym stosowanym przez narzędzia ręczne lub elektryczne.

ZNACZENIE OCENY WYDAJNOŚCI ŚCIERANIA PAPIERU ŚCIERNEGO

Skuteczność papieru ściernego jest często określana na podstawie jego wydajności ścierania w różnych warunkach. Wielkość ziarna, tzn. wielkość cząstek ściernych osadzonych w papierze ściernym, decyduje o szybkości zużycia i wielkości rys na szlifowanym materiale. Papiery ścierne o wyższej granulacji mają mniejsze cząstki, co powoduje niższe prędkości szlifowania i drobniejsze wykończenie powierzchni. Papiery ścierne o tej samej liczbie ziarna, ale wykonane z różnych materiałów, mogą mieć różne zachowanie w warunkach suchych i mokrych. Aby zagwarantować, że wyprodukowany papier ścierny będzie zachowywał się tak jak należy, konieczne są wiarygodne badania tribologiczne. Dzięki tym badaniom możliwe jest ilościowe porównanie zużycia różnych rodzajów papieru ściernego w sposób kontrolowany i monitorowany, co pozwala na wybór najlepszego kandydata do danego zastosowania.

CEL POMIARU

W tym badaniu prezentujemy zdolność Tribometru Pneumatycznego Wysokiego Obciążenia NANOVEA T2000 do ilościowej oceny wydajności ścierania różnych próbek papieru ściernego w warunkach suchych i mokrych.

NANOVEA T2000 Wysokie obciążenie
Trybometr pneumatyczny

PROCEDURY BADAWCZE

Współczynnik tarcia (COF) i skuteczność ścierania dwóch rodzajów papierów ściernych oceniano za pomocą trybometru NANOVEA T100. Jako materiał licznika zastosowano kulkę ze stali nierdzewnej 440. Ślady zużycia piłki badano po każdym teście zużycia za pomocą NANOVEA Bezkontaktowy profiler optyczny 3D aby zapewnić dokładne pomiary utraty objętości.

Należy pamiętać, że jako materiał odniesienia wybrano kulę ze stali nierdzewnej 440, aby stworzyć badanie porównawcze, ale można zastąpić dowolny materiał stały, aby zasymulować inne warunki zastosowania.

WYNIKI TESTÓW I DYSKUSJA

RYSUNEK 1 przedstawia porównanie COF papieru ściernego 1 i 2 w suchych i mokrych warunkach otoczenia. Papier ścierny 1 w warunkach suchych wykazuje na początku testu współczynnik COF równy 0,4, który stopniowo maleje i stabilizuje się na poziomie 0,3. W warunkach wilgotnych próbka ta wykazuje niższy średni współczynnik COF wynoszący 0,27. Natomiast wyniki COF próbki 2 wykazują COF w warunkach suchych na poziomie 0,27 i COF w warunkach mokrych na poziomie ~ 0,37.

Należy zwrócić uwagę, że oscylacje w danych dla wszystkich wykresów COF były spowodowane drganiami generowanymi przez ruch ślizgowy kulki względem szorstkich powierzchni papieru ściernego.

RYSUNEK 1: Ewolucja COF podczas testów zużycia.

RYSUNEK 2 podsumowuje wyniki analizy blizn po zużyciu. Pomiaru blizn dokonano przy użyciu mikroskopu optycznego oraz bezkontaktowego profilera optycznego NANOVEA 3D. RYSUNEK 3 i RYSUNEK 4 porównują blizny po zużyciu kulek SS440 po testach zużycia na papierze ściernym 1 i 2 (warunki mokre i suche). Jak pokazano na RYSUNKU 4, Profiler Optyczny NANOVEA precyzyjnie uchwycił topografię powierzchni czterech kulek i ich ślady zużycia, które następnie zostały przetworzone przez oprogramowanie NANOVEA Mountains Advanced Analysis w celu obliczenia utraty objętości i szybkości zużycia. Na obrazie mikroskopowym i profilowym kulki można zaobserwować, że kulka użyta do testów z papierem ściernym 1 (na sucho) wykazuje większą spłaszczoną bliznę po zużyciu w porównaniu do pozostałych z utratą objętości 0,313 mm³. Natomiast strata objętości dla papieru ściernego 1 (na mokro) wynosiła 0,131 mm³. W przypadku papieru ściernego nr 2 (suchego) utrata objętości wynosiła 0,163 mm³ a dla papieru ściernego 2 (mokrego) utrata objętości wzrosła do 0,237 mm³.

Ponadto można zauważyć, że COF odgrywał ważną rolę w wydajności ścierania papierów ściernych. Papier ścierny 1 wykazywał wyższy COF w stanie suchym, co prowadziło do wyższego współczynnika ścieralności dla kulki SS440 użytej w teście. Z kolei wyższy współczynnik COF papieru ściernego 2 w stanie mokrym skutkował wyższym współczynnikiem ścieralności. Ślady zużycia papierów ściernych po pomiarach przedstawiono na RYS. 5.

Oba papiery ścierne 1 i 2 twierdzą, że działają zarówno w suchym, jak i mokrym środowisku. Wykazywały jednak znacząco różną skuteczność ścierania w warunkach suchych i mokrych. NANOVEA trybometry zapewniają dobrze kontrolowane, wymierne i niezawodne możliwości oceny zużycia, które zapewniają powtarzalne oceny zużycia. Co więcej, możliwość pomiaru COF in situ pozwala użytkownikom powiązać różne etapy procesu zużycia z ewolucją COF, co ma kluczowe znaczenie dla poprawy podstawowego zrozumienia mechanizmu zużycia i właściwości tribologicznych papieru ściernego

RYSUNEK 2: Objętość blizny po zużyciu kulek i średni COF w różnych warunkach.

RYSUNEK 3: Blizny po noszeniu piłek po testach.

RYSUNEK 4: Morfologia 3D blizn zużycia na kulkach.

RYSUNEK 5: Ślady zużycia na papierach ściernych w różnych warunkach.

PODSUMOWANIE

W niniejszej pracy oceniono wydajność ścierania dwóch rodzajów papierów ściernych o tej samej liczbie ziarna w warunkach suchych i mokrych. Warunki użytkowania papieru ściernego odgrywają decydującą rolę w efektywności pracy. Papier ścierny nr 1 wykazywał wyraźnie lepsze właściwości ścierne w warunkach suchych, natomiast papier ścierny nr 2 lepiej zachowywał się w warunkach mokrych. Tarcie podczas procesu szlifowania jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy ocenie wydajności ścierania. Profiler optyczny NANOVEA precyzyjnie mierzy morfologię 3D każdej powierzchni, np. blizny po zużyciu na piłce, co zapewnia wiarygodną ocenę wydajności ścierania papieru ściernego w tym badaniu. Tribometr NANOVEA mierzy współczynnik tarcia in situ podczas testu zużycia, zapewniając wgląd w różne etapy procesu zużycia. Oferuje powtarzalne badania zużycia i tarcia w trybach obrotowym i liniowym zgodnych z normami ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami do badań zużycia w wysokiej temperaturze i smarowania dostępnymi w jednym, wstępnie zintegrowanym systemie. Ten niezrównany zakres pozwala użytkownikom symulować różne ciężkie środowiska pracy łożysk kulkowych, w tym wysokie naprężenia, zużycie i wysoką temperaturę, itp. Stanowi on również idealne narzędzie do ilościowej oceny zachowań trybologicznych materiałów o najwyższej odporności na zużycie pod dużymi obciążeniami.

Masz podobną aplikację?

Wykończenie powierzchni skóry z wykorzystaniem profilometrii 3D

SKÓRA PRZETWORZONA

WYKOŃCZENIE POWIERZCHNI Z WYKORZYSTANIEM PROFILOMETRII 3D

Przygotowane przez

CRAIG LEISING

WPROWADZENIE

Po zakończeniu procesu garbowania skóry, jej powierzchnia może zostać poddana kilku procesom wykończeniowym, aby uzyskać różnorodny wygląd i dotyk. Te mechaniczne procesy mogą obejmować rozciąganie, polerowanie, szlifowanie, wytłaczanie, powlekanie itp. W zależności od końcowego przeznaczenia skóry niektóre z nich mogą wymagać bardziej precyzyjnego, kontrolowanego i powtarzalnego przetwarzania.

ZNACZENIE KONTROLI PROFILOMETRYCZNEJ DLA BADAŃ I ROZWOJU ORAZ KONTROLI JAKOŚCI

Ze względu na duże zróżnicowanie i zawodność metod kontroli wizualnej narzędzia, które są w stanie dokładnie określić ilościowo cechy w skali mikro i nano, mogą usprawnić procesy wykańczania skóry. Zrozumienie wykończenia powierzchni skóry w wymierny sposób może prowadzić do lepszego wyboru obróbki powierzchni opartej na danych w celu uzyskania optymalnych rezultatów wykończenia. NANOVEA 3D Bezkontaktowy Profilometry wykorzystują chromatyczną technologię konfokalną do pomiaru wykończonych powierzchni skórzanych i oferują najwyższą powtarzalność i dokładność na rynku. Tam, gdzie inne techniki nie zapewniają wiarygodnych danych ze względu na kontakt sondy, zmienność powierzchni, kąt, absorpcję lub współczynnik odbicia, profilemetry NANOVEA odnoszą sukces.

CEL POMIARU

W tej aplikacji, NANOVEA ST400 jest używana do pomiaru i porównania wykończenia powierzchni dwóch różnych, ale ściśle przetworzonych próbek skóry. Kilka parametrów powierzchni jest automatycznie obliczanych na podstawie profilu powierzchni.

Tutaj skupimy się na chropowatości powierzchni, głębokości wgłębienia, skoku wgłębienia i średnicy wgłębienia dla oceny porównawczej.

NANOVEA

ST400

WYNIKI: PRÓBKA 1

ISO 25178

PARAMETRY WYSOKOŚCI

INNE PARAMETRY 3D

WYNIKI: PRÓBA 2

ISO 25178

PARAMETRY WYSOKOŚCI

INNE PARAMETRY 3D

GŁĘBOKOŚĆ PORÓWNAWCZA

Rozkład głębokości dla każdej próbki.
Duża liczba głębokich wgłębień została zaobserwowana w PRÓBA 1.

NACHYLENIE PORÓWNAWCZE

Odstępy między wgłębieniami na PRÓBA 1 jest nieco mniejszy
niż PRÓBA 2ale oba mają podobny rozkład

ŚREDNIA ŚREDNICA PORÓWNAWCZA

Podobne rozkłady średniej średnicy wgłębień,
z PRÓBA 1 wykazując średnio nieco mniejsze średnie średnice.

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak profilometr NANOVEA ST400 3D może precyzyjnie scharakteryzować wykończenie powierzchni przetworzonej skóry. W tym badaniu, posiadanie możliwości pomiaru chropowatości powierzchni, głębokości wgłębienia, skoku wgłębienia i średnicy wgłębienia pozwoliło nam na ilościowe określenie różnic pomiędzy wykończeniem i jakością dwóch próbek, które mogą nie być oczywiste przy kontroli wzrokowej.

Ogólnie rzecz biorąc nie było widocznych różnic w wyglądzie skanów 3D pomiędzy PRÓBKĄ 1 a PRÓBKĄ 2. Jednak w analizie statystycznej widać wyraźną różnicę między tymi dwoma próbkami. Próbka 1 zawiera większą ilość wgłębień o mniejszych średnicach, większych głębokościach i mniejszym skoku wgłębienia do wgłębienia w porównaniu z próbką 2.

Należy pamiętać, że dostępne są dodatkowe badania. Specjalne obszary zainteresowania mogły być dalej analizowane za pomocą zintegrowanego modułu AFM lub Mikroskopu. Prędkość profilometru NANOVEA 3D wynosi od 20 mm/s do 1 m/s i jest przeznaczona dla laboratoriów lub badań naukowych, aby sprostać potrzebom szybkiej kontroli; może być zbudowana z niestandardowymi rozmiarami, prędkościami, możliwościami skanowania, zgodnością z klasą 1 pomieszczeń czystych, przenośnikiem indeksującym lub do integracji w linii lub online.

Masz podobną aplikację?

Badanie zużycia tłoka

TESTOWANIE ZUŻYCIA TŁOKÓWKORZYSTANIE Z TRYBOMETRU NANOVEA

Przygotowane przez

FRANK LIU

Czym jest badanie zużycia tłoka?

Badanie zużycia tłoka ocenia tarcie, smarowanie i trwałość materiału między płaszczami tłoka a tulejami cylindrów w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Wykorzystując trybometr, inżynierowie mogą odtworzyć rzeczywisty ruch posuwisto-zwrotny i precyzyjnie zmierzyć współczynnik tarcia, szybkość zużycia oraz topografię powierzchni 3D. Wyniki te dostarczają kluczowych informacji na temat właściwości trybologicznych powłok, smarów i stopów stosowanych w tłokach silnikowych, pomagając zoptymalizować osiągi, zużycie paliwa i długoterminową niezawodność.

Schemat układu cylindrów mocy i interfejsu spódnica tłokowa - smar - tuleja cylindrowa.

💡 Chcesz określić stopień zużycia i tarcie własnych próbek? Zamów niestandardowy test trybologiczny dostosowany do Twojej aplikacji.

Dlaczego testy zużycia tłoków mają znaczenie w rozwoju silników

Olej silnikowy jest środkiem smarnym, który jest dobrze zaprojektowany do swojego zastosowania. Oprócz oleju bazowego, aby poprawić jego działanie, dodaje się dodatki, takie jak detergenty, dyspergatory, polepszacze lepkości (VI), środki przeciwzużyciowe/przeciwtarciowe i inhibitory korozji. Dodatki te wpływają na to, jak olej zachowuje się w różnych warunkach pracy. Zachowanie oleju wpływa na interfejsy P-L-C i określa, czy występuje znaczne zużycie w wyniku kontaktu metal-metal, czy też smarowanie hydrodynamiczne (bardzo małe zużycie).

Trudno jest zrozumieć interfejsy P-L-C bez odizolowania tego obszaru od zmiennych zewnętrznych. Bardziej praktyczna jest symulacja zdarzenia z warunkami reprezentatywnymi dla jego rzeczywistego zastosowania. Strona NANOVEA Tribometr jest do tego idealny. Wyposażony w wiele czujników siły, czujnik głębokości, moduł smarowania kroplowego oraz liniowy stopień posuwisto-zwrotny. NANOVEA T2000 jest w stanie dokładnie naśladować zdarzenia zachodzące w bloku silnika i uzyskać cenne dane, które pozwalają lepiej zrozumieć interfejsy P-L-C.

Moduł cieczy na tribometrze NANOVEA T2000

Moduł "drop-by-drop" jest kluczowy dla tego badania. Ponieważ tłoki mogą poruszać się z bardzo dużą prędkością (powyżej 3000 obr/min), trudno jest stworzyć cienką warstwę środka smarnego poprzez zanurzenie próbki. Aby rozwiązać ten problem, moduł "kropla po kropli" jest w stanie konsekwentnie nakładać stałą ilość środka smarnego na powierzchnię spódnicy tłoka.

Zastosowanie świeżego środka smarnego usuwa również obawy o wpływ na właściwości środka smarnego zanieczyszczeń powstałych w wyniku zużycia.

Jak symulują tribometry
Rzeczywiste zużycie tłoka i tulei

W niniejszym raporcie zostaną zbadane interfejsy między płaszczem tłoka, smarem i tuleją cylindrową. Interfejsy zostaną odtworzone poprzez przeprowadzenie liniowego ruchu posuwisto-zwrotnego. test zużycia z modułem smarowania kroplowego.

Środek smarny będzie stosowany w temperaturze pokojowej i w warunkach podgrzewania, aby porównać zimny start i optymalne warunki pracy. COF i wskaźnik zużycia będą obserwowane, aby lepiej zrozumieć, jak interfejsy zachowują się w rzeczywistych zastosowaniach.

NANOVEA T2000
Tribometr do dużych obciążeń

Parametry i konfiguracja testu zużycia tłoka

LOAD ............................ 100 N

CZAS TRWANIA TESTU ............................ 30 min

PRĘDKOŚĆ ............................ 2000 obr.

AMPLITUDE ............................ 10 mm

ODLEGŁOŚĆ CAŁKOWITA ............................ 1200 m

POWLEKANIE SPODNI ............................ Moly-grafit

MATERIAŁ NA PIN ............................ Stop aluminium 5052

ŚREDNICA PINU ............................ 10 mm

SMAROWIDŁO ............................ Olej silnikowy (10W-30)

APPROX. PRĘDKOŚĆ PRZEPŁYWU ............................ 60 mL/min

TEMPERATURA ............................ Temperatura pokojowa i 90°C

Znaczenie w rzeczywistym świecie
Badanie zużycia tłoka

Testy zużycia tłoków z wykorzystaniem tribometru dostarczają kluczowych informacji na temat wpływu doboru materiałów i strategii smarowania na rzeczywistą niezawodność silnika. Zamiast polegać na kosztownych testach całego silnika, laboratoria mogą oceniać powłoki, oleje i powierzchnie stopów w realistycznych warunkach obciążenia mechanicznego i temperatury. NANOVEA Profilometria 3D Moduły trybologiczne umożliwiają precyzyjne mapowanie głębokości zużycia i stabilności tarcia, pomagając zespołom badawczo-rozwojowym w optymalizacji wydajności i skróceniu cykli rozwoju.

Wyniki i analiza testów zużycia tłoków

W tym eksperymencie jako materiał kontrastowy wykorzystano A5052. Chociaż bloki silnika są zazwyczaj wykonane z odlewanego aluminium, takiego jak A356, A5052 ma właściwości mechaniczne podobne do A356 w tym symulacyjnym teście [1].

W warunkach testowych zaobserwowano znaczne zużycie płaszcza tłoka w temperaturze pokojowej w porównaniu z temperaturą 90°C. Głębokie rysy widoczne na próbkach sugerują, że podczas testu często dochodziło do kontaktu między materiałem statycznym a płaszczem tłoka. Wysoka lepkość w temperaturze pokojowej może ograniczać całkowite wypełnienie szczelin na styku powierzchni przez olej, powodując kontakt metalu z metalem. W wyższej temperaturze olej rozrzedza się i może przepływać między sworzniem a tłokiem. W rezultacie w wyższej temperaturze obserwuje się znacznie mniejsze zużycie. RYSUNEK 5 pokazuje, że jedna strona śladu zużycia była znacznie mniej zużyta niż druga strona. Najprawdopodobniej wynika to z położenia wylotu oleju. Grubość warstwy smaru była większa po jednej stronie niż po drugiej, co spowodowało nierównomierne zużycie.

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

Współczynnik COF w badaniach tribologicznych z liniowym ruchem posuwisto-zwrotnym można podzielić na wysoki i niski. Przejście wysokie odnosi się do próbki poruszającej się w kierunku dodatnim, a przejście niskie do próbki poruszającej się w kierunku przeciwnym, czyli ujemnym. Zaobserwowano, że średni COF dla oleju RT był poniżej 0,1 dla obu kierunków. Średni COF pomiędzy przejściami wynosił 0,072 i 0,080. Stwierdzono, że średni COF dla oleju 90°C był różny pomiędzy przejściami. Zaobserwowano średnie wartości COF wynoszące 0,167 i 0,09. Różnica w COF stanowi dodatkowy dowód na to, że olej był w stanie prawidłowo nawilżyć tylko jedną stronę trzpienia. Wysoki współczynnik COF uzyskano, gdy pomiędzy sworzniem a denkiem tłoka utworzył się gruby film w wyniku występującego smarowania hydrodynamicznego. Niższy współczynnik COF obserwuje się w drugą stronę, gdy występuje smarowanie mieszane. Więcej informacji na temat smarowania hydrodynamicznego i mieszanego można znaleźć w naszej nocie aplikacyjnej na stronie Krzywe Stribecka.

Tabela 1: Wyniki badań zużycia tłoków w stanie nasmarowanym.

RYSUNEK 1: Wykresy COF dla testu zużycia oleju w temperaturze pokojowej A surowy profil B wysoki przebieg C niski przebieg.

RYSUNEK 2: Wykresy COF dla testu oleju zużywalnego w 90°C A profil surowy B profil wysoki C profil niski.

RYSUNEK 3: Obraz optyczny blizny po zużyciu z testu zużycia oleju silnikowego RT.

RYSUNEK 4: Objętość otworu analiza blizny po zużyciu z testu zużycia oleju silnikowego RT.

RYSUNEK 5: Skan profilometryczny blizny po zużyciu w teście zużycia oleju silnikowego RT.

RYSUNEK 6: Optyczny obraz blizny po zużyciu oleju silnikowego w 90°C

RYSUNEK 7: Objętość analizy otworu blizny po zużyciu z testu zużycia oleju silnikowego w 90°C.

RYSUNEK 8: Skan profilometryczny blizny po zużyciu w teście zużycia oleju silnikowego w 90°C.

Wnioski: Ocena zużycia silnika za pomocą tribometrów NANOVEA

Przeprowadzono testy zużycia smarowanego tłoka liniowego, aby symulować zdarzenia występujące w rzeczywistym silniku podczas pracy. Interfejsy między płaszczem tłoka, smarem i tuleją cylindrową mają kluczowe znaczenie dla działania silnika. Grubość smaru na interfejsie odpowiada za straty energii spowodowane tarciem lub zużyciem między płaszczem tłoka a tuleją cylindrową. Aby zoptymalizować działanie silnika, grubość warstwy smaru musi być jak najmniejsza, tak aby płaszcz tłoka i tuleja cylindrowa nie stykały się ze sobą. Wyzwaniem jest jednak to, jak zmiany temperatury, prędkości i siły wpłyną na styki P-L-C.

Dzięki szerokiemu zakresowi obciążenia (do 2000 N) i prędkości (do 15000 obr./min) tribometr NANOVEA T2000 jest w stanie symulować różne warunki występujące w silniku. Możliwe przyszłe badania w tej dziedzinie obejmują zachowanie interfejsów P-L-C pod wpływem różnych stałych obciążeń, obciążeń oscylacyjnych, temperatury smaru, prędkości i metody stosowania smaru. Parametry te można łatwo regulować za pomocą tribometru NANOVEA T2000, aby uzyskać pełne zrozumienie mechanizmów interfejsów między płaszczem tłoka, smarem i tuleją cylindrową.

ℹ️ Interesują Cię testy klocków hamulcowych? Dowiedz się więcej o naszym dedykowanym tester tarcia hamulców do produkcji klocków hamulcowych, okładzin i badań i rozwoju w branży motoryzacyjnej.

Masz podobną aplikację?

Pomiar granicy powierzchni

Pomiar granicy powierzchni z wykorzystaniem profilometrii 3D

Dowiedz się więcej

POMIAR GRANICY POWIERZCHNI

STOSOWANIE PROFILOMETRII 3D

Przygotowane przez

Craig Leising

WPROWADZENIE

W badaniach, w których interfejs cech powierzchni, wzory, kształty itp. są oceniane pod kątem orientacji, użyteczna będzie szybka identyfikacja obszarów zainteresowania na całym profilu pomiarowym. Poprzez segmentację powierzchni na istotne obszary użytkownik może szybko ocenić granice, szczyty, wżery, obszary, objętości i wiele innych, aby zrozumieć ich funkcjonalną rolę w całym badanym profilu powierzchni. Na przykład, podobnie jak w przypadku obrazowania granic ziaren metali, znaczenie analizy ma interfejs wielu struktur i ich ogólna orientacja. Poprzez zrozumienie każdego obszaru zainteresowania można zidentyfikować wady i nieprawidłowości w obrębie całego obszaru. Chociaż obrazowanie granic ziaren jest zazwyczaj badane w zakresie przekraczającym możliwości profilometru i jest to tylko analiza obrazu 2D, jest to pomocne odniesienie do zilustrowania koncepcji tego, co zostanie przedstawione tutaj w większej skali wraz z zaletami pomiaru powierzchni 3D.

ZNACZENIE PROFILOMETRU BEZKONTAKTOWEGO 3D W BADANIACH SEPARACJI POWIERZCHNI

W odróżnieniu od innych technik, takich jak sondy dotykowe czy interferometria, Bezkontaktowy profilometr 3D, wykorzystując chromatyzm osiowy, może mierzyć prawie każdą powierzchnię, rozmiary próbek mogą się znacznie różnić ze względu na otwartą inscenizację i nie ma potrzeby przygotowywania próbki. Zakres od nano do makro jest uzyskiwany podczas pomiaru profilu powierzchni przy zerowym wpływie odbicia lub absorpcji próbki, ma zaawansowaną zdolność pomiaru dużych kątów powierzchni i nie wymaga manipulacji wynikami za pomocą oprogramowania. Z łatwością zmierz dowolny materiał: przezroczysty, nieprzezroczysty, lustrzany, dyfuzyjny, polerowany, szorstki itp. Technika bezkontaktowego profilometru zapewnia idealne, szerokie i przyjazne dla użytkownika możliwości maksymalizacji badań powierzchni, gdy konieczna będzie analiza granic powierzchni; wraz z korzyściami płynącymi z połączonych możliwości 2D i 3D.

CEL POMIARU

W tej aplikacji profilometr Nanovea ST400 został użyty do pomiaru powierzchni styropianu. Granice zostały ustalone poprzez połączenie pliku intensywności odbicia wraz z topografią, które zostały jednocześnie pozyskane za pomocą NANOVEA ST400. Dane te zostały następnie wykorzystane do obliczenia różnych informacji o kształcie i wielkości każdego styropianowego "ziarna".

NANOVEA

ST400

WYNIKI I DYSKUSJA: Pomiar granicy powierzchni 2D

Obraz topografii (poniżej lewej) zamaskowany przez obraz intensywności odbicia (poniżej prawej) w celu wyraźnego określenia granic ziaren. Wszystkie ziarna o średnicy poniżej 565 µm zostały pominięte przez zastosowanie filtra.

Łączna liczba ziaren: 167
Całkowita projektowana powierzchnia zajmowana przez ziarna: 166,917 mm² (64,5962 %)
Całkowita projektowana powierzchnia zajęta przez granice: (35.4038 %)
Gęstość ziaren: 0,646285 ziaren / mm2

Powierzchnia = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm²
Obwód = 9114,15 µm +/- 4570,38 µm
Średnica równoważna = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Średnia średnica = 945,373 µm +/- 248,344 µm
Min. średnica = 675,898 µm +/- 246,850 µm
Maksymalna średnica = 1312,43 µm +/- 295,258 µm

WYNIKI I DYSKUSJA: Pomiar granicy powierzchni 3D

Wykorzystując uzyskane dane topografii 3D, na każdym ziarnie można analizować objętość, wysokość, szczyt, współczynnik kształtu i ogólne informacje o kształcie. Całkowita zajęta powierzchnia 3D: 2.525mm3

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak profilometr bezkontaktowy NANOVEA 3D może precyzyjnie scharakteryzować powierzchnię styropianu. Informacje statystyczne można uzyskać na całej interesującej nas powierzchni lub na pojedynczych ziarnach, niezależnie od tego, czy są to szczyty czy doły. W tym przykładzie wszystkie ziarna większe od zdefiniowanego przez użytkownika rozmiaru zostały wykorzystane do przedstawienia powierzchni, obwodu, średnicy i wysokości. Przedstawione cechy mogą mieć kluczowe znaczenie dla badań i kontroli jakości naturalnych i wstępnie przygotowanych powierzchni, począwszy od zastosowań biomedycznych do mikroobróbki, jak również wielu innych.

Masz podobną aplikację?

Pomiar głębokości bieżnika opony i chropowatości powierzchni gumy | Profilometr optyczny 3D

POMIAR GŁĘBOKOŚCI BIEŻNIKA OPONY I CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI GUMY przy użyciu profilera optycznego 3D

Przygotowane przez

ANDREA HERRMANN

Chociaż głębokość bieżnika opon jest zazwyczaj mierzona za pomocą ręcznych mierników dla bezpieczeństwa konsumentów, przemysłowe działy badań i rozwoju oraz producenci opon wymagają bardziej zaawansowanych metod. Niniejsza nota aplikacyjna pokazuje, w jaki sposób trójwymiarowy profilometr optyczny zapewnia precyzyjny pomiar głębokości bieżnika opon, mapowanie konturu i analizę chropowatości powierzchni gumy do celów badań wymagających wysokiej dokładności.

WPROWADZENIE

Podobnie jak w przypadku wszystkich materiałów, współczynnik tarcia gumy jest częściowo związany z chropowatością jej powierzchni. W oponach samochodowych zarówno głębokość bieżnika, jak i chropowatość powierzchni mają bezpośredni wpływ na przyczepność, hamowanie i zużycie. W niniejszym badaniu powierzchnia gumy oraz chropowatość i wymiary bieżnika są analizowane za pomocą bezkontaktowej profilometrii 3D.

PRÓBKA

ZNACZENIE BEZKONTAKTOWEJ PROFILOMETRII 3D DLA POMIARU GŁĘBOKOŚCI BIEŻNIKA OPONY

W przeciwieństwie do innych technik, takich jak sondy dotykowe lub interferometria, Bezkontaktowe profilometry optyczne 3D firmy NANOVEA użyj chromatyzmu osiowego do pomiaru prawie każdej powierzchni.

Otwarta konstrukcja systemu Profiler pozwala na badanie próbek o różnych rozmiarach i nie wymaga żadnego przygotowania próbek. Za pomocą jednego skanowania użytkownicy mogą zarejestrować zarówno ogólną głębokość bieżnika opony, jak i mikropoziomową chropowatość powierzchni, bez wpływu współczynnika odbicia lub absorpcji próbki. Ponadto profilery te posiadają zaawansowaną funkcję pomiaru wysokich kątów powierzchni bez konieczności manipulowania wynikami za pomocą oprogramowania.

Ta wszechstronność sprawia, że profilometry NANOVEA idealnie nadają się zarówno do testowania zużycia bieżnika opon, jak i zaawansowanych badań materiałów gumowych.

CEL POMIARU

W tej aplikacji prezentujemy NANOVEA ST400, bezkontaktowy profilometr optyczny 3D mierzący głębokość bieżnika opony, geometrię konturu i chropowatość powierzchni gumy. Do badania wybrano losowo próbkę o powierzchni wystarczającej do reprezentowania całej powierzchni opony. Aby określić ilościowo właściwości gumy, użyliśmy oprogramowania analitycznego NANOVEA Ultra 3D do pomiaru wymiarów rowków, głębokości bieżnika, chropowatości powierzchni oraz powierzchni rzeczywistej w stosunku do powierzchni projektowanej.

NANOVEA ST400 Standard
Optyczny profilometr 3D

ANALIZA: TREAD OPONY

Widok 3D i widok w fałszywych kolorach bieżników pokazują wartość mapowania projektów powierzchni 3D. Dzięki temu inżynierowie mają do dyspozycji proste narzędzie do oceny równomierności głębokości bieżnika, projektu rowków i zużycia pod różnymi kątami. Zaawansowana analiza konturu i analiza wysokości stopnia to niezwykle potężne narzędzia do precyzyjnego pomiaru wymiarów kształtów próbek i projektów.

ZAAWANSOWANA ANALIZA KONTURÓW

ANALIZA WYSOKOŚCI KROKU

ANALIZA: POWIERZCHNIA GUMOWA

Powierzchnię gumy można określić ilościowo na wiele sposobów, korzystając z wbudowanych narzędzi programowych, jak pokazano na poniższych rysunkach. Można zaobserwować, że chropowatość powierzchni wynosi 2,688 μm, a powierzchnia rozwinięta w stosunku do powierzchni rzutowanej wynosi 9,410 mm² w stosunku do 8,997 mm². Wyniki te pokazują, jak chropowatość powierzchni gumy wpływa na przyczepność i osiągi, umożliwiając porównanie różnych receptur gumy lub różnych poziomów zużycia powierzchni.

PODSUMOWANIE

W tej aplikacji pokazaliśmy, jak bezkontaktowy profilometr optyczny NANOVEA 3D może precyzyjnie scharakteryzować głębokość bieżnika opony, wymiary konturu i chropowatość powierzchni gumy. Dane wskazują chropowatość powierzchni wynoszącą 2,69 µm i powierzchnię rozwiniętą wynoszącą 9,41 mm² przy powierzchni rzutowanej wynoszącej 9 mm². Zmierzone zostały również różne wymiary i promienie bieżników gumowych. Informacje te mogą być wykorzystane przez producentów opon, badaczy motoryzacyjnych i inżynierów materiałowych do porównywania wzorów bieżników, receptur gumy lub opon o różnym stopniu zużycia. Przedstawione tutaj dane stanowią jedynie część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym Ultra 3D.

Masz podobną aplikację?

Analiza powierzchni rybiej łuski z wykorzystaniem optycznego profilera 3D

Dowiedz się więcej

ANALIZA POWIERZCHNI RYBIEJ ŁUSKI

przy użyciu PROFILERA OPTYCZNEGO 3D

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.

PORÓWNANIE CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI

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.

Masz podobną aplikację?

Strona 1 z 312 3

Produkty

Profilometry

PS50 (Advanced Compact)

JR25 (Portable Compact)

ST400 (standard modułowy)

AFMPRO (Atomic Force)

ST500 (modułowa duża powierzchnia)

JR100 (przenośna szybka)

Kontrola jakości na linii (chropowatość, tekstura i wykończenie)

Testery mechaniczne

CB500 (Advanced Compact)

PB1000 (duża platforma)

Systemy podciśnieniowe

Tribometry

T50 (standard modułowy)

T200 (Compact Pneumatic)

T2000 (Pneumatyka wysokich obciążeń)

CR-8R (Grubość powłoki do kruszenia kulek)

Systemy podciśnieniowe

Rozwiązania w zakresie badań

Profilometria

Szorstkość i wykończenie

Geometria i kształt

Płaskość i wypaczenia

Objętość i powierzchnia

Wysokość i grubość stopnia

Tekstura i ziarno

Badania mechaniczne

Wgłębianie | Twardość i sprężystość

Wgłębianie | Stress vs Strain

Wcięcie | Pełzanie i odprężenie

Wgniecenie | Utrata i przechowywanie

Wytrzymałość na wgniatanie | Wytrzymałość na złamanie

Wgniecenie | Granica plastyczności i zmęczenie

Wysoka temperatura

Wilgotność

Próżnia

Zarysowanie | Awaria kleju

Zarysowanie | Uszkodzenie spoiwa

Scratch | Scratch Hardness

Zarysowania | Zużycie wieloprzebiegowe

Tarcie | Współczynnik tarcia

Niska temperatura

Płyn

Badania tribologiczne

Linear

Rotacyjne

Blok na pierścieniu

Pierścień na pierścieniu

Test na zarysowania

Test tarcia hamulców

Wysoka temperatura

Korozja

Płyn

Niska temperatura

Wilgotność i gazy obojętne

Próżnia

Usługi laboratoryjne

Analiza profilometrii bezkontaktowej

Próba wgniecenia i zarysowania

Badanie tarcia i zużycia

Topologia powierzchni i analiza chemiczna

Aplikacje

Przez przemysł

Bio & Biotechnologia

Materiały budowlane

Produkty konsumenckie

Urządzenia medyczne

Produkcja i obróbka metali

Ropa naftowa i kopalnie

Optyka

Farby i powłoki

Farmaceutyczny

Półprzewodniki i elektronika

Tekstylia, skóra i papier

Oprzyrządowanie i maszyny

Transport naziemny

Kosmos i lotnictwo

Wojsko i obrona

Energia