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

Kategoria: Uwagi do aplikacji

 

Odkształcanie pełzające polimerów metodą nanoindentacji

Odkształcanie pełzające polimerów metodą nanoindentacji

Dowiedz się więcej

ODKSZTAŁCENIE PEŁZAJĄCE

POLIMERÓW ZA POMOCĄ NANOINDENTACJI

Przygotowane przez

DUANJIE LI, dr

WPROWADZENIE

Jako materiały lepkosprężyste, polimery często ulegają deformacji zależnej od czasu pod wpływem określonego przyłożonego obciążenia, znanego również jako pełzanie. Pełzanie staje się czynnikiem krytycznym, gdy części polimerowe mają być narażone na ciągłe naprężenia, takie jak elementy konstrukcyjne, połączenia i złącza oraz hydrostatyczne zbiorniki ciśnieniowe.

ZNACZENIE POMIARU PEŁZANIA DLA POLIMERÓW

Naturalna natura lepkosprężystości odgrywa kluczową rolę w działaniu polimerów i bezpośrednio wpływa na ich niezawodność działania. Warunki środowiskowe, takie jak obciążenie i temperatura, wpływają na zachowanie pełzania polimerów. Awarie związane z pełzaniem często występują z powodu braku czujności w zakresie zależnego od czasu zachowania pełzania materiałów polimerowych stosowanych w określonych warunkach pracy. W rezultacie ważne jest opracowanie wiarygodnego i ilościowego testu lepkosprężystego zachowania mechanicznego polimerów. Moduł Nano NANOVEA Testery mechaniczne przykłada obciążenie za pomocą precyzyjnego piezoelektrycznego czujnika i bezpośrednio mierzy ewolucję siły i przemieszczenia na miejscu. Połączenie dokładności i powtarzalności sprawia, że jest to idealne narzędzie do pomiaru pełzania.

CEL POMIARU

W tej aplikacji pokazaliśmy, że
Tester mechaniczny NANOVEA PB1000
w Nanoindentacja Tryb jest idealnym narzędziem
do badania lepkosprężystych właściwości mechanicznych
w tym twardość, moduł Younga
i pełzanie materiałów polimerowych.

NANOVEA

PB1000

Nanoindenter i tester zarysowań Nanovea PB1000
WARUNKI BADANIA

Osiem różnych próbek polimerowych badano techniką nanoindentacji przy użyciu testera mechanicznego NANOVEA PB1000. W miarę liniowego wzrostu obciążenia od 0 do 40 mN, głębokość wgłębienia stopniowo wzrastała podczas etapu obciążania. Pełzanie mierzono następnie na podstawie zmiany głębokości wgniecenia przy maksymalnym obciążeniu 40 mN przez 30 s.

OBCIĄŻENIE MAKSYMALNE 40 mN
PRĘDKOŚĆ ZAŁADUNKU
80 mN/min
PRĘDKOŚĆ ROZŁADUNKU 80 mN/min
CREEP TIME
30 s

TYP INDENTER

Berkovich

Diament

*konfiguracja badania metodą nanoindentacji

WYNIKI I DYSKUSJA

Wykres zależności obciążenia od przemieszczenia w badaniach nanoindentacji różnych próbek polimerowych przedstawiono na RYSUNKU 1, a krzywe pełzania porównano na RYSUNKU 2. Twardość i moduł Younga są podsumowane na RYSUNKU 3, a głębokość pełzania jest pokazana na RYSUNKU 4. Jako przykłady na RYSUNKU 1, części AB, BC i CD krzywej obciążenie-przemieszczenie dla pomiaru nanoindentacji reprezentują odpowiednio procesy ładowania, pełzania i rozładowania.

Delrin i PVC wykazują najwyższą twardość odpowiednio 0,23 i 0,22 GPa, podczas gdy LDPE posiada najniższą twardość 0,026 GPa wśród badanych polimerów. Ogólnie rzecz biorąc, twardsze polimery wykazują mniejszą szybkość pełzania. Najbardziej miękki LDPE ma największą głębokość pełzania 798 nm, w porównaniu do ~120 nm dla Delrinu.

Właściwości pełzania polimerów są krytyczne, gdy są one stosowane w częściach konstrukcyjnych. Poprzez precyzyjny pomiar twardości i pełzania polimerów, można uzyskać lepsze zrozumienie niezawodności polimerów w zależności od czasu. Pełzanie, zmiana przemieszczenia przy danym obciążeniu, może być również mierzone w różnych podwyższonych temperaturach i wilgotności przy użyciu testera mechanicznego NANOVEA PB1000, zapewniając idealne narzędzie do ilościowego i wiarygodnego pomiaru lepkosprężystych zachowań mechanicznych polimerów.
w symulowanym realistycznym środowisku aplikacji.

RYSUNEK 1: Wykresy zależności obciążenia od przemieszczenia
różnych polimerów.

RYSUNEK 2: Pełzanie przy maksymalnym obciążeniu 40 mN przez 30 s.

RYSUNEK 3: Twardość i moduł Younga polimerów.

RYSUNEK 4: Głębokość pełzania polimerów.

PODSUMOWANIE

W tym badaniu wykazaliśmy, że NANOVEA PB1000
Mechanical Tester mierzy właściwości mechaniczne różnych polimerów, w tym twardość, moduł Younga i pełzanie. Takie właściwości mechaniczne są niezbędne przy wyborze odpowiedniego materiału polimerowego do planowanych zastosowań. Derlin i PVC wykazują najwyższą twardość odpowiednio 0,23 i 0,22 GPa, podczas gdy LDPE posiada najniższą twardość 0,026 GPa wśród badanych polimerów. Ogólnie rzecz biorąc, twardsze polimery wykazują mniejszą szybkość pełzania. Najbardziej miękki LDPE wykazuje największą głębokość pełzania 798 nm, w porównaniu do ~120 nm dla Derlinu.

Testery mechaniczne NANOVEA zapewniają niezrównaną wielofunkcyjność modułów Nano i Micro na jednej platformie. Zarówno moduły Nano jak i Micro zawierają tryby testera zarysowań, testera twardości oraz testera zużycia, zapewniając najdzikszy i najbardziej przyjazny dla użytkownika zakres badań dostępny w jednym systemie.

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE
Materiały wielofazowe z wykorzystaniem nanoindentacji NANOVEA

Nanoindentacja wielofazowa metali

Badanie metalurgiczne materiału wielofazowego z wykorzystaniem nanoindentacji

Dowiedz się więcej

STUDIUM METALURGII
MATERIAŁU WIELOFAZOWEGO

PRZY UŻYCIU NANOINDENTACJI

Przygotowane przez

DUANJIE LI, dr & ALEKSIS CELESTIN

WPROWADZENIE

Metalurgia bada fizyczne i chemiczne zachowanie pierwiastków metalicznych, jak również ich związków międzymetalicznych i stopów. Metale, które poddawane są procesom obróbki, takim jak odlewanie, kucie, walcowanie, wyciskanie i obróbka mechaniczna, doświadczają zmian w swoich fazach, mikrostrukturze i teksturze. Zmiany te powodują zróżnicowanie właściwości fizycznych, w tym twardości, wytrzymałości, ciągliwości i odporności na zużycie materiału. Metalografia jest często stosowana w celu poznania mechanizmu powstawania takich specyficznych faz, mikrostruktury i tekstury.

ZNACZENIE LOKALNYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI DLA PROJEKTOWANIA MATERIAŁÓW

Zaawansowane materiały często składają się z wielu faz o specjalnej mikrostrukturze i teksturze, aby osiągnąć pożądane właściwości mechaniczne dla docelowych zastosowań w praktyce przemysłowej. Nanoindentacja jest szeroko stosowany do pomiaru mechanicznych zachowań materiałów w małych skalach i ii. Jednakże, precyzyjne wybranie określonych miejsc do wgłębiania w bardzo małym obszarze jest trudne i czasochłonne. Niezawodna i przyjazna dla użytkownika procedura badań nanoindentacyjnych jest potrzebna do określenia właściwości mechanicznych różnych faz materiału z wysoką precyzją i terminowością pomiarów.

CEL POMIARU

W tej aplikacji mierzymy właściwości mechaniczne wielofazowej próbki metalurgicznej przy użyciu najpotężniejszego testera mechanicznego: NANOVEA PB1000.

Tutaj pokazujemy możliwości PB1000 w wykonywaniu pomiarów nanoindentacyjnych na wielu fazach (ziarnach) dużej powierzchni próbki z wysoką precyzją i łatwością obsługi przy użyciu naszego zaawansowanego kontrolera położenia.

NANOVEA

PB1000

Nanoindenter i tester zarysowań Nanovea PB1000
WARUNKI BADANIA

W tej pracy wykorzystano próbkę metalurgiczną z wieloma fazami. Próbka została wypolerowana do lustrzanego wykończenia powierzchni przed przeprowadzeniem testów wgłębnych. W próbce zidentyfikowano cztery fazy, a mianowicie FAZĘ 1, FAZĘ 2, FAZĘ 3 i FAZĘ 4, jak pokazano poniżej.

Advanced Stage Controller to intuicyjne narzędzie do nawigacji po próbce, które automatycznie dostosowuje prędkość poruszania się próbki pod mikroskopem optycznym na podstawie pozycji myszy. Im bardziej mysz jest oddalona od centrum pola widzenia, tym szybciej scena porusza się w kierunku wskazanym przez mysz. Zapewnia to przyjazną dla użytkownika metodę nawigacji po całej powierzchni próbki i wyboru zamierzonego miejsca do badań mechanicznych. Współrzędne miejsc testowych są zapisywane i numerowane, wraz z ich indywidualnymi ustawieniami testowymi, takimi jak obciążenia, szybkość ładowania/rozładowywania, liczba testów w mapie, itp. Taka procedura badawcza pozwala użytkownikom zbadać dużą powierzchnię próbki pod kątem konkretnych obszarów zainteresowania wgłębianiem i wykonać wszystkie testy wgłębiania w różnych miejscach w jednym czasie, co czyni go idealnym narzędziem do badań mechanicznych próbek metalurgicznych z wieloma fazami.

W tej pracy zlokalizowaliśmy poszczególne fazy próbki pod mikroskopem optycznym zintegrowanym z NANOVEA Tester mechaniczny według numeracji na RYSUNEK 1. Współrzędne wybranych miejsc są zapisywane, po czym następują automatyczne testy nanoindentacji wszystkie naraz w warunkach testowych podsumowanych poniżej

RYSUNEK 1: WYBÓR MIEJSCA NANOINDENTACJI NA POWIERZCHNI PRÓBKI.
WYNIKI: NANOINDENTACJE NA RÓŻNYCH FAZACH

Wgłębienia w różnych fazach próbki są wyświetlane poniżej. Wykazaliśmy, że doskonała kontrola położenia stopnia próbki w NANOVEA Tester mechaniczny pozwala użytkownikom precyzyjnie wskazać lokalizację docelową w celu przeprowadzenia badania właściwości mechanicznych.

Reprezentatywne krzywe obciążenie-przemieszczenie wgłębień przedstawiono w RYSUNEK 2oraz odpowiednią twardość i moduł Younga obliczone metodą Olivera i Pharraiii są podsumowane i porównane w RYSUNEK 3.


Na stronie FAZY 1, 2, 3 oraz 4 posiadają średnią twardość odpowiednio ~5,4, 19,6, 16,2 i 7,2 GPa. Stosunkowo niewielki rozmiar dla FAZY 2 przyczynia się do jego większego odchylenia standardowego wartości twardości i modułu Younga.

RYSUNEK 2: KRZYWE OBCIĄŻENIE-PRZEMIESZCZENIE
NANOINDENTACJI

RYSUNEK 3: TWARDOŚĆ I MODUŁ YOUNGA RÓŻNYCH FAZ

PODSUMOWANIE

W tym badaniu, zaprezentowaliśmy NANOVEA Mechanical Tester wykonujący pomiary nanoindentacyjne na wielu fazach dużej próbki metalurgicznej przy użyciu zaawansowanego sterownika Stage Controller. Precyzyjna kontrola pozycji pozwala użytkownikom na łatwe poruszanie się po dużej powierzchni próbki i bezpośrednie wybieranie obszarów zainteresowania do pomiarów nanoindentacyjnych.

Współrzędne położenia wszystkich wgłębień są zapisywane, a następnie wykonywane sukcesywnie. Taka procedura badawcza sprawia, że pomiar lokalnych właściwości mechanicznych w małych skalach, np. wielofazowej próbki metalu w tej pracy, jest znacznie mniej czasochłonny i bardziej przyjazny dla użytkownika. Twarde FAZY 2, 3 i 4 poprawiają właściwości mechaniczne próbki, posiadając średnią twardość odpowiednio ~19,6, 16,2 i 7,2 GPa, w porównaniu do ~5,4 GPa dla FAZY 1.

Moduły Nano, Micro i Macro urządzenia zawierają tryby pracy zgodne z normami ISO i ASTM - wgłębianie, zarysowanie i ścieranie, zapewniając najszerszy i najbardziej przyjazny użytkownikowi zakres badań dostępny w jednym systemie. Niezrównany zakres badań NANOVEA stanowi idealne rozwiązanie do wyznaczania pełnego zakresu właściwości mechanicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, filmów i podłoży, w tym twardości, modułu Younga, odporności na pękanie, przyczepności, odporności na ścieranie i wielu innych.

i Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Journal of Materials Research, Volume 19, Issue 1, Jan 2004, pp.3-20
ii Schuh, C.A., Materials Today, Volume 9, Issue 5, May 2006, pp. 32-40
iii Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Journal of Materials Research, Volume 7, Issue 6, June 1992, pp.1564-1583

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE
Pomiar konturów za pomocą profilometru przez NANOVEA

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

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

Odniesienie dotyczące pomiaru głębokości bieżnika opony przedstawiające różne wzory bieżników opon samochodowych

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 opony użyta do pomiaru głębokości bieżnika i chropowatości powierzchni gumy

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

POBIERZ BROSZURĘ
ZADAJ PYTANIE
Nanovea ST400 Optyczny profilometr 3D do analizy głębokości bieżnika opon i chropowatości powierzchni
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.
Fałszywe kolory 3D profilometrii optycznej głębokości bieżnika opony i geometrii rowków
Widok powierzchni profilometru 3D pomiaru głębokości bieżnika opony

ZAAWANSOWANA ANALIZA KONTURÓW

Zaawansowana analiza konturu rowków bieżnika opony przy użyciu profilometrii 3D

ANALIZA WYSOKOŚCI KROKU

Analiza wysokości stopni do pomiaru głębokości bieżnika opony za pomocą optycznego profilera 3D
Profil wysokości kroków profilometrii 3D pokazujący pomiar głębokości bieżnika opony
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.
Analiza chropowatości powierzchni gumy za pomocą optycznego profilometru 3D
ISO 25178 Parametry wysokości powierzchni gumowej opony
Widok profilometrii optycznej 3D chropowatości powierzchni gumy i obszaru opracowanego
Parametry profilera powierzchni gumy opon

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?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE

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

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE

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.

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE

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

Nanoindenter i tester zarysowań 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.

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE

Topografia soczewki Fresnela

TOPOGRAFIA SOCZEWKI FRESNELAUŻYCIE 3D BEZDOTYKOWY PROFILOMETR OPTYCZNY

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 konturów została przeprowadzona na soczewce Fresnela.

NANOVEA ST400 Duży obszar
Optyczny profilometr 3D

POBIERZ BROSZURĘ
ZADAJ PYTANIE
Bezkontaktowy profilometr powierzchni NANOVEA 3D

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.

 

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE
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.

 

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE
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.

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE

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.

Masz podobną aplikację?

POROZMAWIAJ Z EKSPERTEM JUŻ TERAZ
SZYBKA WYCENA I SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE

Copyright © 2026 Nanovea. Wszelkie prawa zastrzeżone.