PL 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
AR Kategoria: Uwagi do aplikacji
Mikrocząstki: Wytrzymałość na ściskanie i mikroodkształcanie
MIKROCZĄSTECZKI
Wytrzymałość na ściskanie i mikroodciski
POPRZEZ BADANIE SOLI
Autor:
Jorge Ramirez
Reviewed by:
Jocelyn Esparza
WPROWADZENIE
Wytrzymałość na ściskanie stała się kluczowa dla pomiarów kontroli jakości przy opracowywaniu i ulepszaniu nowych i istniejących mikrocząstek i mikrocech (filary i kule), które są obecnie obserwowane. Mikrocząstki mają różne kształty, rozmiary i mogą być wykonane z ceramiki, szkła, polimerów i metali. Zastosowania obejmują dostarczanie leków, wzmacnianie smaku żywności, formuły betonowe i wiele innych. Kontrola właściwości mechanicznych mikrocząstek lub mikrostruktur jest kluczowa dla ich sukcesu i wymaga zdolności do ilościowego scharakteryzowania ich integralności mechanicznej.
ZNACZENIE GŁĘBOKOŚCI W STOSUNKU DO WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE ŁADUNKU
Standardowe przyrządy do pomiaru ściskania nie są przystosowane do niskich obciążeń i nie zapewniają odpowiedniego dane głębokości dla mikrocząstek. Używając Nano lub Mikroindentacjawytrzymałość na ściskanie nano- lub mikrocząstek (miękkich lub twardych) może być dokładnie i precyzyjnie mierzona.
CEL POMIARU
W tej nocie aplikacyjnej mierzymy wytrzymałość soli na ściskanie z the Tester mechaniczny NANOVEA w trybie mikroindentacji.
NANOVEA
CB500
WARUNKI BADANIA
maksymalna siła
30 N
wskaźnik załadunku
60 N/min
szybkość rozładunku
60 N/min
typ wgłębnika
Płaski dziurkacz
Stal | 1mm Średnica
Krzywe zależności obciążenia od głębokości
Wyniki i dyskusja
Wysokość, siła niszcząca i wytrzymałość dla cząstki 1 i cząstki 2
Uszkodzenie cząstek zostało określone jako punkt, w którym początkowe nachylenie krzywej siły w stosunku do głębokości zaczęło zauważalnie maleć. Takie zachowanie wskazuje, że materiał osiągnął granicę plastyczności i nie jest już w stanie wytrzymać przyłożonych sił ściskających. Po przekroczeniu granicy plastyczności, głębokość wgniecenia zaczyna wykładniczo rosnąć przez cały okres obciążenia. Takie zachowanie można zaobserwować w Krzywe zależności obciążenia od głębokości dla obu próbek.
PODSUMOWANIE
Podsumowując, pokazaliśmy, jak NANOVEA Tester mechaniczny w trybie mikrowgłębiania jest doskonałym narzędziem do badania wytrzymałości na ściskanie mikrocząstek. Pomimo, że badane cząstki wykonane są z tego samego materiału, podejrzewa się, że różne punkty zniszczenia zmierzone w tym badaniu były prawdopodobnie spowodowane istniejącymi wcześniej mikropęknięciami w cząstkach i różnymi rozmiarami cząstek. Należy zauważyć, że w przypadku materiałów kruchych dostępne są czujniki emisji akustycznej umożliwiające pomiar początku propagacji pęknięć podczas badania.
Na stronie NANOVEA Tester mechaniczny oferuje rozdzielczość przemieszczeń głębokościowych do poziomu sub nanometrów,
dzięki czemu jest to doskonałe narzędzie do badania bardzo delikatnych mikrocząstek lub elementów. Dla miękkich i delikatnych
materiały, obciążenia do 0,1mN są możliwe dzięki naszemu modułowi nano-wgniatania
Łożyska kulkowe: badanie odporności na zużycie przy dużych siłach
WPROWADZENIE
Łożysko kulkowe wykorzystuje kulki do zmniejszania tarcia obrotowego i przenoszenia obciążeń promieniowych i osiowych. Kulki toczące się pomiędzy bieżniami łożyska wytwarzają znacznie niższy współczynnik tarcia (COF) w porównaniu do dwóch płaskich powierzchni ślizgających się po sobie. Łożyska kulkowe są często narażone na wysoki poziom naprężeń kontaktowych, zużycie i ekstremalne warunki środowiskowe, takie jak wysokie temperatury. Dlatego też odporność kulek na zużycie pod dużymi obciążeniami i w ekstremalnych warunkach środowiskowych ma kluczowe znaczenie dla wydłużenia żywotności łożyska kulkowego, co pozwala obniżyć koszty i czas napraw i wymian.
Łożyska kulkowe można znaleźć w prawie wszystkich zastosowaniach obejmujących części ruchome. Są powszechnie stosowane w branżach transportowych, takich jak przemysł lotniczy i samochodowy, a także w przemyśle zabawkowym, który produkuje takie przedmioty, jak fidget spinner i deskorolki.
OCENA ZUŻYCIA ŁOŻYSK KULKOWYCH PRZY DUŻYCH OBCIĄŻENIACH
Łożyska kulkowe mogą być wykonane z obszernej listy materiałów. Powszechnie stosowane materiały obejmują metale, takie jak stal nierdzewna i stal chromowa, lub ceramikę, taką jak węglik wolframu (WC) i azotek krzemu (Si3n4). Aby mieć pewność, że produkowane łożyska kulkowe posiadają wymaganą odporność na zużycie, idealną dla danych warunków zastosowania, konieczne są rzetelne oceny tribologiczne przy dużych obciążeniach. Testy trybologiczne pomagają w ilościowym określeniu i porównaniu zachowań związanych ze zużyciem różnych łożysk kulkowych w kontrolowany i monitorowany sposób, aby wybrać najlepszego kandydata do docelowego zastosowania.
CEL POMIARU
W tym badaniu prezentujemy Nanoveę Tribometr jako idealne narzędzie do porównywania odporności na zużycie różnych łożysk kulkowych przy dużych obciążeniach.
Rysunek 1: Konfiguracja testu łożyska.
PROCEDURA TESTOWA
Współczynnik tarcia, COF i odporność na zużycie łożysk kulkowych wykonanych z różnych materiałów oceniano za pomocą Tribometru Nanovea. Jako materiał przeciwległy zastosowano papier ścierny o ziarnistości P100. Ślady zużycia łożysk kulkowych zbadano za pomocą a Nanovea Bezkontaktowy Profiler 3D po zakończeniu testów zużycia. Parametry badania podsumowano w tabeli 1. Szybkość zużycia, K, oceniono według wzoru K=V/(F×s)gdzie V jest objętością zużytą, F jest obciążeniem normalnym, a s jest odległością poślizgu. Blizny spowodowane zużyciem piłki zostały ocenione przez a Nanovea Bezdotykowy profiler 3D zapewniający precyzyjny pomiar objętości zużycia.
Zautomatyzowana, zmotoryzowana funkcja pozycjonowania promieniowego umożliwia trybometrowi zmniejszenie promienia toru zużycia na czas trwania testu. Ten tryb testowy nazywany jest testem spiralnym i zapewnia, że łożysko kulkowe zawsze ślizga się po nowej powierzchni papieru ściernego (rysunek 2). Znacząco poprawia powtarzalność badania odporności na zużycie na kuli. Zaawansowany 20-bitowy enkoder do wewnętrznej kontroli prędkości i 16-bitowy enkoder do zewnętrznej kontroli położenia zapewniają precyzyjne informacje o prędkości i położeniu w czasie rzeczywistym, umożliwiając ciągłą regulację prędkości obrotowej w celu uzyskania stałej prędkości liniowego poślizgu na styku.
Należy pamiętać, że w tym badaniu zastosowano papier ścierny o ziarnistości P100, aby uprościć zachowanie się różnych materiałów kulek podczas zużycia i można go zastąpić dowolną inną powierzchnią materiału. Można zastąpić dowolny materiał stały, aby symulować działanie szerokiego zakresu złączy materiałowych w rzeczywistych warunkach zastosowania, takich jak ciecz lub smar.
Rysunek 2: Ilustracja spiralnych przejść łożyska kulkowego na papierze ściernym.
Tabela 1: Parametry testowe pomiarów zużycia.
WYNIKI I DYSKUSJA
Szybkość zużycia jest istotnym czynnikiem określającym żywotność łożyska kulkowego, natomiast niski współczynnik COF jest pożądany w celu poprawy wydajności i wydajności łożyska. Rysunek 3 porównuje ewolucję COF dla różnych łożysk kulkowych w porównaniu z papierem ściernym podczas testów. Kulka ze stali Cr wykazuje zwiększony współczynnik COF o ~0,4 podczas testu zużycia w porównaniu z ~0,32 i ~0,28 w przypadku łożysk kulkowych SS440 i Al2O3. Z drugiej strony piłka WC wykazuje stały współczynnik COF wynoszący ~0,2 w całym teście zużycia. W każdym teście można zaobserwować obserwowalne zmiany współczynnika COF, które przypisuje się wibracjom powodowanym przez ruch ślizgowy łożysk kulkowych po szorstkiej powierzchni papieru ściernego.
Rysunek 3: Zmiany COF podczas testów zużycia.
Na rysunkach 4 i 5 porównano ślady zużycia łożysk kulkowych po ich pomiarze odpowiednio za pomocą mikroskopu optycznego i bezkontaktowego profilera optycznego Nanovea, a tabela 2 podsumowuje wyniki analizy śladu zużycia. Profiler 3D Nanovea precyzyjnie określa stopień zużycia łożysk kulkowych, umożliwiając obliczenie i porównanie stopnia zużycia różnych łożysk kulkowych. Można zaobserwować, że kulki Cr Steel i SS440 wykazują po testach zużycia znacznie większe spłaszczone ślady zużycia w porównaniu do kulek ceramicznych tj. Al2O3 i WC. Kulki Cr Steel i SS440 charakteryzują się porównywalnym współczynnikiem zużycia odpowiednio 3,7×10-3 i 3,2×10-3 m3/Nm. Dla porównania kula Al2O3 wykazuje zwiększoną odporność na zużycie przy szybkości zużycia 7,2×10-4 m3/Nm. Kula WC ledwo wykazuje drobne zarysowania na płytkim obszarze zużycia, co skutkuje znacznie zmniejszonym współczynnikiem zużycia wynoszącym 3,3×10-6 mm3/Nm.
Rysunek 4: Ślady zużycia łożysk kulkowych po testach.
Rysunek 5: Morfologia 3D śladów zużycia na łożyskach kulkowych.
Tabela 2: Analiza śladów zużycia łożysk kulkowych.
Rysunek 6 przedstawia obrazy mikroskopowe śladów zużycia wytwarzanych na papierze ściernym przez cztery łożyska kulkowe. Jest oczywiste, że kula WC wykazywała najcięższy ślad zużycia (usuwając prawie wszystkie cząsteczki piasku na swojej drodze) i posiada najlepszą odporność na zużycie. Dla porównania, kulki ze stali Cr i SS440 pozostawiły dużą ilość metalowych resztek na ścieżce zużycia papieru ściernego.
Obserwacje te dodatkowo pokazują znaczenie korzyści płynących z testu spiralnego. Dzięki temu łożysko kulkowe zawsze ślizga się po nowej powierzchni papieru ściernego, co znacznie poprawia powtarzalność badania odporności na zużycie.
Rysunek 6: Ślady zużycia papieru ściernego na różnych łożyskach kulkowych.
PODSUMOWANIE
Odporność łożysk kulkowych na zużycie pod wysokim ciśnieniem odgrywa kluczową rolę w ich działaniu. Ceramiczne łożyska kulkowe charakteryzują się znacznie zwiększoną odpornością na zużycie w warunkach dużych naprężeń oraz redukują czas i koszty związane z naprawą lub wymianą łożysk. W tym badaniu łożysko kulkowe WC wykazuje znacznie wyższą odporność na zużycie w porównaniu z łożyskami stalowymi, co czyni je idealnym kandydatem do zastosowań łożyskowych, w których występuje duże zużycie.
Trybometr Nanovea został zaprojektowany z myślą o wysokim momencie obrotowym dla obciążeń do 2000 N oraz precyzyjnym i kontrolowanym silniku dla prędkości obrotowych od 0,01 do 15 000 obr./min. Oferuje powtarzalne badania zużycia i tarcia przy użyciu trybów obrotowych i liniowych zgodnych z ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami zużycia i smarowania w wysokiej temperaturze dostępnymi w jednym, wstępnie zintegrowanym systemie. Ten niezrównany zakres pozwala użytkownikom symulować różne, trudne środowiska pracy łożysk kulkowych, w tym wysokie naprężenia, zużycie i wysoką temperaturę itp. Działa również jako idealne narzędzie do ilościowej oceny zachowań tribologicznych materiałów o doskonałej odporności na zużycie pod dużymi obciążeniami.
Bezkontaktowy profiler 3D Nanovea zapewnia precyzyjne pomiary objętości zużycia i działa jako narzędzie do analizy szczegółowej morfologii śladów zużycia, zapewniając dodatkowy wgląd w podstawowe zrozumienie mechanizmów zużycia.
Przygotowane przez
Duanjie Li, dr Jonathan Thomas i Pierre Leroux
Narzędzia stomatologiczne: Analiza wymiarów i chropowatości powierzchni
WPROWADZENIE
Dokładne wymiary i optymalna chropowatość powierzchni mają kluczowe znaczenie dla funkcjonalności śrub dentystycznych. Wiele wymiarów śrub dentystycznych wymaga dużej precyzji, np. promieni, kątów, odległości i wysokości stopni. Zrozumienie lokalnej chropowatości powierzchni jest również bardzo ważne w przypadku każdego narzędzia medycznego lub części wkładanej do ludzkiego ciała, aby zminimalizować tarcie ślizgowe.
PROFILOMETR BEZKONTAKTOWY DO BADAŃ WYMIAROWYCH
Nanovea Bezkontaktowe profilery 3D użyj technologii opartej na świetle chromatycznym do pomiaru dowolnej powierzchni materiału: przezroczystej, nieprzezroczystej, lustrzanej, dyfuzyjnej, polerowanej lub szorstkiej. W przeciwieństwie do techniki sondy dotykowej, technika bezkontaktowa może mierzyć w ciasnych obszarach i nie powoduje dodawania żadnych wewnętrznych błędów wynikających z odkształcenia spowodowanego naciskiem końcówki na bardziej miękki materiał z tworzywa sztucznego. Technologia chromatycznego światła oparta na świetle zapewnia również doskonałą dokładność boczną i wysokościową w porównaniu z technologią zmiany ostrości. Profilerze Nanovea mogą skanować duże powierzchnie bezpośrednio, bez łączenia i profilować długość części w ciągu kilku sekund. Cechy powierzchni w zakresie od nano do makro i duże kąty powierzchni można mierzyć dzięki możliwości profilera do pomiaru powierzchni bez stosowania skomplikowanych algorytmów manipulujących wynikami.
CEL POMIARU
W tym zastosowaniu profiler optyczny Nanovea ST400 został użyty do pomiaru śruby dentystycznej wzdłuż elementów płaskich i gwintu w jednym pomiarze. Na podstawie powierzchni płaskiej obliczono chropowatość powierzchni oraz określono różne wymiary elementów gwintowanych.
Próbka śruby dentystycznej analizowana przez NANOVEA Profiler optyczny.
Przeanalizowano próbkę śruby dentystycznej.
WYNIKI
Powierzchnia 3D
Widok 3D i widok fałszywych kolorów śruby dentystycznej przedstawia płaski obszar z gwintem rozpoczynającym się po obu stronach. Zapewnia użytkownikom proste narzędzie do bezpośredniej obserwacji morfologii śruby pod różnymi kątami. Z pełnego skanu wyodrębniono płaski obszar w celu pomiaru chropowatości powierzchni.
Analiza powierzchni 2D
Z powierzchni można również wyodrębnić profile liniowe, aby pokazać przekrój poprzeczny śruby. Do pomiaru dokładnych wymiarów w określonym miejscu śruby wykorzystano analizę konturu i badania wysokości stopnia.
PODSUMOWANIE
W tej aplikacji zaprezentowaliśmy zdolność Bezkontaktowego Profilera 3D Nanovea do precyzyjnego obliczania lokalnej chropowatości powierzchni i pomiaru cech wielkowymiarowych w jednym skanie.
Dane pokazują lokalną chropowatość powierzchni wynoszącą 0,9637 µm. Stwierdzono, że promień śruby pomiędzy gwintami wynosi 1,729 mm, a średnia wysokość gwintów wynosi 0,413 mm. Stwierdzono, że średni kąt pomiędzy nitkami wynosi 61,3°.
Przedstawione dane stanowią jedynie część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym.
Przygotowane przez
Duanjie Li, dr Jonathan Thomas i Pierre Leroux
Ceramika: Szybkie mapowanie metodą nanoindentacji do wykrywania ziaren
WPROWADZENIE
Nanoindentacja stała się szeroko stosowaną techniką pomiaru zachowań mechanicznych materiałów w małych skalachi ii. Krzywe przemieszczenia obciążenia o wysokiej rozdzielczości uzyskane z pomiaru nanowcięcia mogą zapewnić różnorodne właściwości fizykomechaniczne, w tym twardość, moduł Younga, pełzanie, odporność na pękanie i wiele innych.
Znaczenie szybkiego mapowania wcięć
Istotnym wąskim gardłem w dalszej popularyzacji techniki nanoindentacji jest czasochłonność. Mapowanie właściwości mechanicznych za pomocą konwencjonalnej procedury nanoindentacji może z łatwością zająć wiele godzin, co utrudnia zastosowanie tej techniki w branżach produkcji masowej, takich jak półprzewodniki, przemysł lotniczy, MEMS, produkty konsumenckie, takie jak płytki ceramiczne i wiele innych.
Szybkie mapowanie może okazać się niezbędne w branży produkcji płytek ceramicznych. Mapowania twardości i modułu Younga na pojedynczej płytce ceramicznej mogą przedstawić rozkład danych wskazujący, jak jednorodna jest powierzchnia. Na tej mapie można obrysować bardziej miękkie obszary na kafelku i pokazać lokalizacje bardziej podatne na awarie spowodowane uderzeniami fizycznymi, które zdarzają się codziennie w czyimś miejscu zamieszkania. Mapowania można dokonać na różnych typach płytek do badań porównawczych oraz na partii podobnych płytek w celu pomiaru spójności płytek w procesach kontroli jakości. Kombinacja konfiguracji pomiarów może być obszerna, a także dokładna i wydajna dzięki metodzie szybkiego mapowania.
CEL POMIARU
W tym badaniu, Nanovea Tester mechaniczny, w trybie FastMap służy do mapowania właściwości mechanicznych płytki podłogowej przy dużych prędkościach. Pokazujemy możliwości testera mechanicznego Nanovea w wykonywaniu dwóch szybkich mapowań nanoindentacji z dużą precyzją i powtarzalnością.
Warunki badania
Tester mechaniczny Nanovea został użyty do wykonania serii nanoodcisków w trybie FastMap na płytce podłogowej przy użyciu wgłębnika Berkovicha. Parametry testu podsumowano poniżej dla utworzonych dwóch macierzy wcięć.
Tabela 1: Podsumowanie parametrów testowych.
WYNIKI I DYSKUSJA
Rysunek 1: Widoki 2D i 3D mapowania twardości z 625 wcięciami.
Rysunek 2: Mikrofotografia matrycy o 625 wcięciach przedstawiająca ziarno.
Matrycę o 625 wcięciach wykonano na grubości 0,20 mm2 obszar z dużym widocznym ziarnem. Ziarno to (rys. 2) miało średnią twardość mniejszą niż całkowita powierzchnia płytki. Oprogramowanie Nanovea Mechanical umożliwia użytkownikowi obejrzenie mapy rozkładu twardości w trybie 2D i 3D, jak przedstawiono na rysunku 1. Dzięki precyzyjnej kontroli położenia stolika próbki, oprogramowanie umożliwia użytkownikom dokładne namierzenie takich obszarów mapowanie właściwości mechanicznych.
Rysunek 3: Widok 2D i 3D mapowania twardości z 1600 wcięciami.
Rysunek 4: Mikrofotografia matrycy o 1600 wcięciach.
Na tej samej płytce utworzono również matrycę o 1600 wcięciach, aby zmierzyć jednorodność powierzchni. Tutaj ponownie użytkownik ma możliwość zobaczenia rozkładu twardości w trybie 3D lub 2D (rysunek 3), a także obrazu mikroskopowego wciętej powierzchni. Na podstawie przedstawionego rozkładu twardości można stwierdzić, że materiał jest porowaty ze względu na równomierne rozproszenie punktów danych o wysokiej i niskiej twardości.
W porównaniu z konwencjonalnymi procedurami nanoindentacji, tryb FastMap w tym badaniu jest znacznie mniej czasochłonny i bardziej opłacalny. Umożliwia szybkie ilościowe mapowanie właściwości mechanicznych, w tym twardości i modułu Younga, oraz zapewnia rozwiązanie do wykrywania ziaren i konsystencji materiału, co ma kluczowe znaczenie dla kontroli jakości różnorodnych materiałów w produkcji masowej.
PODSUMOWANIE
W tym badaniu zaprezentowaliśmy możliwości testera mechanicznego Nanovea w wykonywaniu szybkiego i precyzyjnego mapowania nanoindentacji przy użyciu trybu FastMap. Mapy właściwości mechanicznych na płytce ceramicznej wykorzystują kontrolę położenia (z dokładnością do 0,2 µm) stopni i czułość modułu siły w celu wykrywania ziaren powierzchniowych i pomiaru jednorodności powierzchni z dużą prędkością.
Parametry testowe zastosowane w tym badaniu zostały określone na podstawie wielkości matrycy i materiału próbki. Można wybrać różne parametry testu, aby zoptymalizować całkowity czas cyklu wcięcia do 3 sekund na wcięcie (lub 30 sekund na każde 10 wgłębień).
Wszystkie moduły Nano i Micro testera mechanicznego Nanovea obejmują tryby testowania wcięć, zarysowań i zużycia zgodne z normami ISO i ASTM, zapewniając najszerszy i najbardziej przyjazny dla użytkownika zakres testów dostępny w jednym systemie. Niezrównany asortyment Nanovea to idealne rozwiązanie do określania pełnego zakresu właściwości mechanicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, folii i podłoży, w tym twardości, modułu Younga, odporności na pękanie, przyczepności, odporności na zużycie i wielu innych.
Ponadto dostępny jest opcjonalny bezkontaktowy profiler 3D i moduł AFM do obrazowania 3D w wysokiej rozdzielczości wgnieceń, zarysowań i śladów zużycia, a także innych pomiarów powierzchni, takich jak chropowatość.
Autor: dr Duanjie Li. Poprawili: Pierre Leroux i Jocelyn Esparza
Usprawnienie procedur wydobywczych dzięki mikroindykacji
BADANIA MIKROINDENTACYJNE I KONTROLA JAKOŚCI
Mechanika skał jest nauką o mechanicznym zachowaniu się mas skalnych i jest stosowana w górnictwie, wiertnictwie, eksploatacji złóż i budownictwie cywilnym. Zaawansowane oprzyrządowanie z precyzyjnymi pomiarami właściwości mechanicznych pozwala na doskonalenie części i procedur w tych branżach. Skuteczne procedury kontroli jakości są zapewnione poprzez zrozumienie mechaniki skał w skali mikro.
Mikroindentacja jest kluczowym narzędziem wykorzystywanym w badaniach związanych z mechaniką skał. Techniki te rozwijają techniki wydobywcze, zapewniając dalsze zrozumienie właściwości górotworu. Mikroindentacja jest wykorzystywana do ulepszania głowic wiertniczych, co usprawnia procedury wydobywcze. Mikroindentacja została wykorzystana do badania tworzenia się kredy i proszku z minerałów. Badania mikroindentacyjne mogą obejmować twardość, moduł Younga, pełzanie, naprężenie-odkształcenie, odporność na pękanie i ściskanie za pomocą jednego instrumentu.
CEL POMIARU
W tej aplikacji Nanovea tester mechaniczny mierzy twardość Vickersa (Hv), moduł Younga i odporność na pękanie próbki skały mineralnej. Skała składa się z biotytu, skalenia i kwarcu, które tworzą standardowy kompozyt granitowy. Każdy jest testowany osobno.
WYNIKI I DYSKUSJA
Ta część zawiera tabelę podsumowującą, która porównuje główne wyniki liczbowe dla różnych próbek, a następnie pełne zestawienie wyników, w tym każde wykonane wgłębienie, wraz z mikrografami wgłębienia, jeśli są dostępne. Te pełne wyniki przedstawiają zmierzone wartości twardości i modułu Younga jako głębokości penetracji (Δd) z ich średnimi i odchyleniami standardowymi. Należy wziąć pod uwagę, że duża zmienność wyników może wystąpić w przypadku, gdy chropowatość powierzchni jest w tym samym zakresie wielkości co wgłębienie.
Tabela zbiorcza głównych wyników numerycznych dla twardości i odporności na złamanie
PODSUMOWANIE
Tester mechaniczny Nanovea wykazuje powtarzalność i precyzyjne wyniki wgłębiania na twardej powierzchni skał mineralnych. Twardość i moduł Younga każdego materiału tworzącego granit mierzono bezpośrednio z krzywych głębokości wgłębienia w stosunku do obciążenia. Szorstka powierzchnia oznaczała konieczność stosowania większych obciążeń, które mogły spowodować mikropęknięcia. Mikropęknięcia wyjaśniałyby niektóre z różnic w pomiarach. Ze względu na szorstką powierzchnię próbki, pęknięcia nie były widoczne w standardowej obserwacji mikroskopowej. Dlatego też, nie jest możliwe obliczenie tradycyjnej wartości odporności na pękanie, która wymaga pomiarów długości pęknięć. Zamiast tego, zastosowaliśmy system do wykrywania inicjacji pęknięć poprzez dyslokacje w krzywych głębokości w stosunku do obciążenia podczas zwiększania obciążenia.
Obciążenia progowe związane z pękaniem zostały podane przy obciążeniach, przy których wystąpiły uszkodzenia. W przeciwieństwie do tradycyjnych testów odporności na pękanie, w których mierzy się jedynie długość pęknięcia, uzyskuje się obciążenie, przy którym rozpoczyna się pękanie progowe. Dodatkowo, kontrolowane i ściśle monitorowane środowisko umożliwia pomiar twardości jako wartości ilościowej do porównania różnych próbek.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Kontrola chropowatości w linii produkcyjnej
Natychmiastowe wykrywanie błędów dzięki profilerom In-Line
Chropowatość i tekstura powierzchni ma kluczowe znaczenie dla końcowego zastosowania produktu. Szybka, kwantyfikowalna i niezawodna inspekcja powierzchni produktu na linii produkcyjnej zapewnia natychmiastowe wykrycie wadliwych produktów w celu określenia pracy.
warunki linii produkcyjnej. Nie tylko poprawia produktywność i wydajność, ale także zmniejsza liczbę defektów,
przeróbek i odpadów.
ZNACZENIE PROFILERA BEZDOTYKOWEGO W KONTROLI CHROPOWATOŚCI W LINII PRODUKCYJNEJ
Wady powierzchni wynikają z obróbki materiałów i wytwarzania produktu. Kontrola jakości powierzchni na linii produkcyjnej zapewnia najściślejszą kontrolę jakości produktów końcowych. Nanovea Profilometry bezkontaktowe 3D wykorzystują chromatyczną technologię konfokalną z unikalną możliwością określania chropowatości próbki bez kontaktu. Można zainstalować wiele czujników profilera w celu jednoczesnego monitorowania chropowatości i tekstury różnych obszarów produktu. Próg chropowatości obliczony w czasie rzeczywistym przez oprogramowanie analityczne służy jako szybkie i niezawodne narzędzie pozytywne/negatywne.
CEL POMIARU
W tym badaniu, system przenośnika inspekcji chropowatości Nanovea wyposażony w czujnik punktowy jest używany do kontroli chropowatości powierzchni próbek akrylu i papieru ściernego. Pokazujemy możliwości bezkontaktowego profilometru Nanovea w zapewnieniu szybkiej i niezawodnej kontroli chropowatości w linii produkcyjnej w czasie rzeczywistym.
WYNIKI I DYSKUSJA
System profilometru przenośnikowego może pracować w dwóch trybach, a mianowicie w trybie Trigger Mode oraz w trybie ciągłym. Jak pokazano na rysunku 2, chropowatość powierzchni próbek jest mierzona, gdy przechodzą one pod głowicami profilera optycznego w trybie Trigger Mode. Dla porównania, tryb ciągły (Continuous Mode) zapewnia nieprzerwany pomiar chropowatości powierzchni na próbce ciągłej, takiej jak blacha czy tkanina. Można zainstalować wiele czujników profilera optycznego, aby monitorować i rejestrować chropowatość różnych obszarów próbki.
Podczas pomiaru inspekcji chropowatości w czasie rzeczywistym, alerty o przejściu i niepowodzeniu są wyświetlane w oknach oprogramowania, jak pokazano na rysunku 4 i rysunku 5. Gdy wartość chropowatości mieści się w podanych progach, zmierzona chropowatość jest podświetlona na zielono. Natomiast podświetlenie zmienia kolor na czerwony, gdy zmierzona chropowatość powierzchni znajduje się poza zakresem ustalonych wartości progowych. Dzięki temu użytkownik otrzymuje narzędzie do określenia jakości wykończenia powierzchni produktu.
W kolejnych rozdziałach, dwa rodzaje próbek, np. akryl i papier ścierny są wykorzystywane do demonstracji trybów Trigger i Continuous systemu Inspection.
Tryb wyzwalania: Kontrola powierzchni próbki akrylowej
Seria próbek akrylowych jest ustawiana na przenośniku taśmowym i przesuwa się pod głowicą profilera optycznego, jak pokazano na rysunku 1. Widok fałszywego koloru na rysunku 6 pokazuje zmianę wysokości powierzchni. Niektóre z wykończonych jak lustro próbek akrylowych zostały przeszlifowane, aby stworzyć szorstką teksturę powierzchni, jak pokazano na rysunku 6b.
Podczas gdy próbki akrylowe poruszają się ze stałą prędkością pod głowicą profilera optycznego, mierzony jest profil powierzchni, jak pokazano na rysunku 7 i rysunku 8. Wartość chropowatości zmierzonego profilu jest obliczana w tym samym czasie i porównywana z wartościami progowymi. Czerwony alarm awarii jest uruchamiany, gdy wartość chropowatości przekracza ustawiony próg, co pozwala użytkownikom natychmiast wykryć i zlokalizować wadliwy produkt na linii produkcyjnej.
Tryb ciągły: Kontrola powierzchni próbki papieru ściernego
Mapa wysokości powierzchni, mapa rozkładu chropowatości i mapa progów chropowatości Pass / Fail dla powierzchni próbki papieru ściernego, jak pokazano na rysunku 9. Próbka papieru ściernego ma kilka wyższych szczytów w części używanej, jak pokazano na mapie wysokości powierzchni. Różne kolory w palecie na rysunku 9C reprezentują wartość chropowatości lokalnej powierzchni. Mapa chropowatości wykazuje jednorodną chropowatość w nienaruszonym obszarze próbki papieru ściernego, natomiast obszar zużyty jest wyróżniony kolorem ciemnoniebieskim, co wskazuje na obniżoną wartość chropowatości w tym regionie. Próg chropowatości Pass/Fail może być ustawiony w celu zlokalizowania takich regionów, jak pokazano na rysunku 9D.
W miarę jak papier ścierny przechodzi pod czujnikiem profilera liniowego, obliczana i rejestrowana jest wartość chropowatości lokalnej w czasie rzeczywistym, jak pokazano na rysunku 10. Alerty zaliczenia/niezaliczenia są wyświetlane na ekranie oprogramowania w oparciu o ustawione wartości progowe chropowatości, służąc jako szybkie i niezawodne narzędzie do kontroli jakości. Jakość powierzchni produktu na linii produkcyjnej jest kontrolowana na miejscu, aby w porę wykryć wadliwe obszary.
PODSUMOWANIE
W tej aplikacji wykazaliśmy, że profilometr przenośnikowy Nanovea wyposażony w optyczny bezkontaktowy czujnik profilujący działa jako niezawodne narzędzie kontroli jakości na linii produkcyjnej w sposób skuteczny i efektywny.
System kontroli może być zainstalowany w linii produkcyjnej w celu monitorowania jakości powierzchni produktów in situ. Próg chropowatości działa jako niezawodne kryterium do określenia jakości powierzchni produktów, umożliwiając użytkownikom zauważenie wadliwych produktów w odpowiednim czasie. Dwa tryby kontroli, a mianowicie tryb wyzwalania i tryb ciągły, są zapewnione, aby spełnić wymagania dotyczące kontroli różnych rodzajów produktów.
Przedstawione tu dane reprezentują tylko część obliczeń dostępnych w oprogramowaniu analitycznym. Profilometry Nanovea mierzą praktycznie każdą powierzchnię w takich dziedzinach jak: półprzewodniki, mikroelektronika, energia słoneczna, światłowody, optyka, przemysł samochodowy, lotniczy, metalurgia, obróbka, powłoki, farmaceutyka, biomedycyna, ochrona środowiska i wiele innych.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Test zużycia bloku na pierścieniu
ZNACZENIE OCENY ZUŻYCIA BLOKÓW NA PIERŚCIENIACH
Zużycie ślizgowe to postępująca utrata materiału, która wynika z przesuwania się dwóch materiałów względem siebie w miejscu styku pod wpływem obciążenia. Występuje ono nieuchronnie w wielu różnych branżach, w których pracują maszyny i silniki, w tym w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, naftowym i gazowym oraz wielu innych. Taki ruch ślizgowy powoduje poważne zużycie mechaniczne i przenoszenie materiału na powierzchni, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności produkcji, wydajności maszyny lub nawet jej uszkodzenia.
Zużycie ślizgowe często wiąże się ze złożonymi mechanizmami zużycia zachodzącymi na powierzchni styku, takimi jak zużycie adhezyjne, ścieranie dwuciałowe, ścieranie trójciałowe i zużycie zmęczeniowe. Na zachowanie materiałów podczas zużycia znacząco wpływa środowisko pracy, takie jak normalne obciążenie, prędkość, korozja i smarowanie. Wszechstronny trybometr które mogą symulować różne realistyczne warunki pracy, będą idealne do oceny zużycia.
Test Block-on-Ring (ASTM G77) jest szeroko stosowaną techniką, która ocenia zachowanie materiałów podczas zużycia ślizgowego w różnych symulowanych warunkach, pozwala na wiarygodne rankingi par materiałów dla określonych zastosowań tribologicznych.
Test Block-on-Ring (ASTM G77) jest szeroko stosowaną techniką, która ocenia zachowanie materiałów podczas zużycia ślizgowego w różnych symulowanych warunkach, pozwala na wiarygodne rankingi par materiałów dla określonych zastosowań tribologicznych.
CEL POMIARU
W tej aplikacji, Nanovea Mechanical Tester mierzy YS i UTS próbek ze stali nierdzewnej SS304 i stopu aluminium Al6061. Próbki zostały wybrane ze względu na ich powszechnie uznawane wartości YS i UTS pokazujące wiarygodność metod indentacji Nanovea.
Zachowanie się ślizgowego bloku H-30 na pierścieniu S-10 oceniano za pomocą trybometru Nanovea przy użyciu modułu Block-on-Ring. Blok H-30 wykonany jest ze stali narzędziowej 01 o twardości 30HRC, natomiast pierścień S-10 ze stali typu 4620 o twardości powierzchniowej od 58 do 63 HRC i średnicy pierścienia ~34,98 mm. Testy blokowania na pierścieniu przeprowadzono w środowiskach suchych i smarowanych, aby zbadać wpływ na zachowanie podczas zużycia. Badania smarowania przeprowadzono w ciężkim oleju mineralnym USP. Ślad zużycia zbadano za pomocą urządzenia Nanovea Bezkontaktowy profilometr 3D. Parametry badania zestawiono w tabeli 1. Szybkość zużycia (K) oszacowano za pomocą wzoru K=V/(F×s), gdzie V to objętość zużycia, F to normalne obciążenie, s to droga poślizgu.
WYNIKI I DYSKUSJA
Rysunek 2 porównuje współczynnik tarcia (COF) w testach Block-on-Ring w środowiskach suchych i smarowanych. Blok ma znacznie większe tarcie w środowisku suchym niż w środowisku smarowanym. COF
zmienia się w okresie docierania podczas pierwszych 50 obrotów i osiąga stały współczynnik COF wynoszący ~0,8 przez resztę testu zużycia przy 200 obrotach. Dla porównania, test Block-on-Ring przeprowadzony przy smarowaniu ciężkim olejem mineralnym USP wykazuje stały niski współczynnik COF wynoszący 0,09 przez cały test zużycia przy 500 000 obrotów. Smar znacząco zmniejsza współczynnik COF pomiędzy powierzchniami ~90 razy.
Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono obrazy optyczne i profile 2D przekroju poprzecznego blizn po zużyciu na blokach po testach zużycia na sucho i ze smarowaniem. Objętości śladów zużycia i szybkości zużycia zestawiono w tabeli 2. Blok stalowy po próbie zużycia na sucho przy niższej prędkości obrotowej 72 obr/min przez 200 obrotów wykazuje dużą objętość blizny zużycia wynoszącą 9,45 mm˙. Dla porównania, próba zużycia przeprowadzona przy wyższej prędkości obrotowej 197 obr/min przez 500 000 obrotów w smarze z olejem mineralnym tworzy znacznie mniejszą objętość śladu zużycia 0,03 mm˙.
Obrazy na wykresie 3 pokazują, że podczas testów w warunkach suchych ma miejsce poważne zużycie w porównaniu do łagodnego zużycia w teście zużycia w stanie nasmarowanym. Wysokie temperatury i intensywne wibracje generowane podczas próby zużycia na sucho sprzyjają utlenianiu metalowych odłamków, co skutkuje silnym ścieraniem trzech elementów. W teście smarowania olej mineralny redukuje tarcie i chłodzi powierzchnię styku, jak również transportuje odłamki ścierne powstałe podczas zużycia. Prowadzi to do znacznego zmniejszenia szybkości zużycia o współczynnik ~8×10ˆ. Tak znaczna różnica w odporności na zużycie w różnych środowiskach pokazuje, jak ważna jest właściwa symulacja zużycia ślizgowego w realistycznych warunkach pracy.
Zachowanie podczas zużycia może się drastycznie zmienić, gdy wprowadzone zostaną niewielkie zmiany w warunkach badania. Wszechstronność trybometru Nanovea pozwala na pomiar zużycia w warunkach wysokiej temperatury, smarowania i trybokorozji. Dokładna kontrola prędkości i pozycji przez zaawansowany silnik umożliwia wykonywanie testów zużycia przy prędkościach od 0,001 do 5000 rpm, co czyni go idealnym narzędziem dla laboratoriów badawczych/testowych do badania zużycia w różnych warunkach trybologicznych.
Stan powierzchni próbek zbadano za pomocą bezkontaktowego proÿlometru optycznego firmy Nanovea. Na rysunku 5 przedstawiono morfologię powierzchni pierścieni po testach zużycia. Forma cylindra została usunięta, aby lepiej przedstawić morfologię powierzchni i chropowatość powstałą w wyniku procesu zużycia ślizgowego. Znaczna chropowatość powierzchni miała miejsce w wyniku procesu ścierania trzech ciał podczas próby zużycia na sucho 200 obrotów. Blok i pierścień po próbie zużycia na sucho wykazują chropowatość Ra odpowiednio 14,1 i 18,1 µm, w porównaniu do 5,7 i 9,1 µm w długotrwałej próbie zużycia smarowanego 500 000 - obrotów przy wyższej prędkości. Test ten pokazuje, jak ważne jest właściwe smarowanie styku pierścień tłokowy-cylinder. Silne zużycie szybko uszkadza powierzchnię styku bez smarowania i prowadzi do nieodwracalnego pogorszenia jakości obsługi, a nawet do zepsucia silnika.
PODSUMOWANIE
W tym badaniu pokazujemy, w jaki sposób trybometr firmy Nanovea jest używany do oceny zużycia ślizgowego pary stalowo-metalowej przy użyciu modułu Block-on-Ring zgodnie z normą ASTM G77. Smar odgrywa kluczową rolę w właściwościach zużycia pary materiałów. Olej mineralny zmniejsza szybkość zużycia bloku H-30 o współczynnik ~8×10ˆ, a COF ~90 razy. Wszechstronność trybometru Nanovea czyni go idealnym narzędziem do pomiaru zużycia w różnych warunkach smarowania, w wysokiej temperaturze i trybokorozji.
Tribometr Nanovea umożliwia precyzyjne i powtarzalne badania zużycia i tarcia przy użyciu trybów obrotowych i liniowych zgodnych z ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami zużycia w wysokiej temperaturze, smarowania i trybokorozji dostępnymi w jednym wstępnie zintegrowanym systemie. Niezrównany asortyment Nanovea to idealne rozwiązanie do określania pełnego zakresu właściwości tribologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, powłok i podłoży.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Analiza materiałów kompozytowych z wykorzystaniem profilometrii 3D
Znaczenie profilometrii bezkontaktowej dla materiałów kompozytowych
Kluczowe znaczenie ma minimalizacja defektów, aby materiały kompozytowe były jak najbardziej wytrzymałe w zastosowaniach wzmacniających. Jako że jest to materiał anizotropowy, bardzo ważne jest, aby kierunek splotu był spójny, aby zachować wysoką przewidywalność wyników. Materiały kompozytowe mają jeden z najwyższych współczynników wytrzymałości do wagi, co sprawia, że w niektórych przypadkach są mocniejsze od stali. Ważne jest ograniczenie eksponowanej powierzchni w kompozytach, aby zminimalizować podatność chemiczną i efekty rozszerzalności cieplnej. Profilometryczna kontrola powierzchni jest krytyczna dla kontroli jakości produkcji kompozytów, aby zapewnić wysoką wydajność przez długi czas użytkowania.
Nanovea Bezkontaktowy profilometr 3D różni się od innych technik pomiaru powierzchni, takich jak sondy dotykowe lub interferometria. Nasze profilometry wykorzystują chromatyzm osiowy do pomiaru niemal każdej powierzchni, a otwarta konfiguracja umożliwia pobieranie próbek o dowolnej wielkości bez konieczności przygotowania. Pomiary w skali od nano do makro są uzyskiwane podczas pomiaru profilu powierzchni przy zerowym wpływie współczynnika odbicia lub absorpcji próbki. Nasze profilometry z łatwością mierzą dowolny materiał: przezroczysty, nieprzezroczysty, lustrzany, dyfuzyjny, polerowany i szorstki, dzięki zaawansowanej możliwości pomiaru dużych kątów powierzchni bez manipulacji oprogramowaniem. Technika bezkontaktowego profilometru zapewnia idealną i przyjazną dla użytkownika możliwość maksymalizacji badań powierzchni materiałów kompozytowych; wraz z korzyściami płynącymi z połączonych możliwości 2D i 3D.
Cel pomiaru
Profilometr Nanovea HS2000L użyty w tej aplikacji zmierzył powierzchnię dwóch splotów kompozytów z włókien węglowych. Chropowatość powierzchni, długość splotu, izotropowość, analiza fraktalna i inne parametry powierzchni zostały wykorzystane do scharakteryzowania kompozytów. Zmierzony obszar został wybrany losowo i założono, że jest wystarczająco duży, aby wartości właściwości mogły być porównane przy użyciu potężnego oprogramowania do analizy powierzchni Nanovea.
Wyniki i dyskusja
Analiza powierzchni
Parametry wysokościowe określają jak szorstkie będą części kompozytowe przy niskim stosunku włókien do matrycy. Nasze wyniki porównują różne rodzaje splotów i tkanin w celu określenia wykończenia powierzchni po przetworzeniu. Wykończenie powierzchni staje się krytyczne w zastosowaniach, w których aerodynamika może być zaangażowana.
Izotropia
Izotropia pokazuje kierunkowość splotu w celu określenia oczekiwanych wartości właściwości. Nasze badania pokazują, że kompozyt dwukierunkowy jest ~60% izotropowy zgodnie z oczekiwaniami. Tymczasem kompozyt jednokierunkowy jest ~13% izotropowy z powodu silnego pojedynczego włókna kierunkowego ścieżki.
Analiza splotu
Wielkość splotu określa spójność upakowania i szerokość włókien użytych w kompozycie. Nasze badanie pokazuje jak łatwo możemy zmierzyć wielkość splotu z dokładnością do mikrona, aby zapewnić jakość części.
Analiza tekstury
Analiza tekstury dominującej długości fali sugeruje, że grubość splotów dla obu kompozytów wynosi 4,27 mikrona. Analiza wymiaru fraktalnego powierzchni włókien określa gładkość, co pozwala stwierdzić, jak łatwo włókna osadzają się w matrycy. Wymiar fraktalny włókna jednokierunkowego jest wyższy niż włókna dwukierunkowego, co może mieć wpływ na przetwarzanie kompozytów.
Wniosek
W tej aplikacji wykazaliśmy, że profilometr bezkontaktowy Nanovea HS2000L precyzyjnie charakteryzuje włóknistą powierzchnię materiałów kompozytowych. Wyróżniliśmy różnice pomiędzy rodzajami splotów włókien węglowych za pomocą parametrów wysokości, izotropowości, analizy tekstury i pomiarów odległości oraz wiele innych.
Nasze pomiary powierzchni profilometru precyzyjnie i szybko łagodzą uszkodzenia kompozytów, co zmniejsza defekty w częściach, maksymalizując możliwości materiałów kompozytowych. Prędkość profilometru 3D Nanovea waha się od <1mm/s do 500mm/s, co pozwala na zastosowanie w aplikacjach badawczych do potrzeb szybkiej inspekcji. Profilometr Nanovea jest rozwiązaniem
do wszelkich potrzeb związanych z pomiarami kompozytów.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Ocena twardości tkanek biologicznych za pomocą nanoindentacji
Znaczenie nanoindentacji tkanek biologicznych
Tradycyjne testy mechaniczne (twardość, przyczepność, ściskanie, przebicie, granica plastyczności, itp.) wymagają większej precyzji i niezawodności w dzisiejszych środowiskach kontroli jakości, w których stosuje się szeroki zakres zaawansowanych materiałów, od tkanek do materiałów kruchych. Tradycyjne oprzyrządowanie mechaniczne nie jest w stanie zapewnić czułej kontroli obciążenia i rozdzielczości wymaganej dla zaawansowanych materiałów. Wyzwania związane z biomateriałami wymagają opracowania testów mechanicznych umożliwiających dokładną kontrolę obciążenia w przypadku materiałów wyjątkowo miękkich. Materiały te wymagają zastosowania bardzo niskich obciążeń sub mN z dużym zakresem głębokości w celu zapewnienia prawidłowego pomiaru właściwości. Ponadto, wiele różnych rodzajów badań mechanicznych może być wykonywanych na jednym urządzeniu, co pozwala na uzyskanie większej funkcjonalności. Umożliwia to wykonanie szeregu ważnych pomiarów biomateriałów, w tym twardości, modułu sprężystości, modułu stratności i przechowywania oraz pełzania, a także odporności na zarysowania i granicy plastyczności.
Cel pomiaru
W tej aplikacji tester mechaniczny Nanovea w trybie nanoindentacji jest wykorzystywany do badania twardości i modułu sprężystości 3 oddzielnych obszarów substytutu biomateriału na regionach tłuszczu, jasnego mięsa i ciemnego mięsa prosciutto.
Nanoindentacja oparta jest na normach ASTM E2546 i ISO 14577. W badaniach wykorzystuje się metody, w których końcówka wgłębnika o znanej geometrii wbijana jest w określone miejsce badanego materiału z kontrolowanym wzrostem obciążenia normalnego. Po osiągnięciu zadanej głębokości maksymalnej, obciążenie normalne jest zmniejszane aż do całkowitego odprężenia. Obciążenie jest przykładane przez piezoelektryczny siłownik i mierzone w kontrolowanej pętli za pomocą ogniwa obciążnikowego o wysokiej czułości. Podczas eksperymentów pozycja wgłębnika względem powierzchni próbki jest monitorowana za pomocą precyzyjnego czujnika pojemnościowego. Uzyskane krzywe obciążenia i przemieszczenia dostarczają danych charakterystycznych dla mechanicznej natury badanego materiału. Opracowane modele obliczają ilościowe wartości twardości i modułów na podstawie zmierzonych danych. Nanoindentacja jest odpowiednia do pomiarów przy niskim obciążeniu i głębokości penetracji w skali nanometrów.
Wyniki i dyskusja
W poniższych tabelach przedstawiono zmierzone wartości twardości i modułu Younga ze średnimi i odchyleniami standardowymi. Duża chropowatość powierzchni może powodować duże różnice w wynikach ze względu na małą wielkość wgłębienia.
Obszar tłuszczu miał około połowy twardości obszarów mięsnych. Obróbka mięsa spowodowała, że ciemniejsza część mięsa była twardsza niż jasna. Moduł sprężystości i twardość są w bezpośrednim związku z odczuwaną w ustach gryznością części tłuszczowej i mięsnej. Tłuszcz i jasna część mięsa po 60 sekundach pełzają w większym tempie niż ciemne mięso.
Wyniki szczegółowe - Tłuszcz
Szczegółowe wyniki - Mięso jasne
Szczegółowe wyniki - Mięso ciemne
Wniosek
W tej aplikacji Nanovea tester mechaniczny w trybie nanoindentacji wiarygodnie określił właściwości mechaniczne obszarów tłuszczu i mięsa, pokonując jednocześnie dużą chropowatość powierzchni próbki. Pokazało to szerokie i niezrównane możliwości testera mechanicznego Nanovea. System zapewnia jednocześnie precyzyjne pomiary właściwości mechanicznych niezwykle twardych materiałów i miękkich tkanek biologicznych.
Ogniwo obciążające w zamkniętej pętli sterowania ze stolikiem piezoelektrycznym zapewnia precyzyjny pomiar twardych lub miękkich materiałów żelowych od 1 do 5kPa. Przy użyciu tego samego systemu możliwe jest badanie biomateriałów przy wyższych obciążeniach do 400N. Obciążenie wielocyklowe może być stosowane do badań zmęczeniowych, a informacje o granicy plastyczności w każdej strefie można uzyskać za pomocą płaskiej cylindrycznej końcówki diamentowej. Dodatkowo, dzięki dynamicznej analizie mechanicznej (DMA), można z dużą dokładnością ocenić właściwości lepkosprężyste, utratę właściwości i moduł magazynowania, wykorzystując zamkniętą pętlę kontroli obciążenia. Badania w różnych temperaturach i pod wpływem cieczy są również dostępne w tym samym systemie.
Tester mechaniczny firmy Nanovea nadal stanowi doskonałe narzędzie do zastosowań biologicznych i miękkich polimerów/żeli.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Ocena zużycia i zarysowania drutu miedzianego poddanego obróbce powierzchniowej
Znaczenie oceny zużycia i zarysowania drutu miedzianego
Miedź ma długą historię stosowania w okablowaniu elektrycznym od czasu wynalezienia elektromagnesu i telegrafu. Przewody miedziane są stosowane w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych, takich jak panele, mierniki, komputery, maszyny biznesowe i urządzenia, dzięki ich odporności na korozję, możliwości lutowania i wydajności w podwyższonych temperaturach do 150°C. Około połowa wydobywanej miedzi jest wykorzystywana do produkcji przewodów i kabli elektrycznych.
Jakość powierzchni drutu miedzianego ma kluczowe znaczenie dla wydajności i żywotności aplikacji. Mikro defekty w drutach mogą prowadzić do nadmiernego zużycia, inicjacji i propagacji pęknięć, zmniejszenia przewodności i nieodpowiedniej lutowności. Właściwa obróbka powierzchni drutów miedzianych usuwa defekty powierzchniowe powstałe podczas ciągnienia drutu, poprawiając odporność na korozję, zarysowania i zużycie. Wiele zastosowań lotniczych z drutami miedzianymi wymaga kontrolowanego zachowania, aby zapobiec nieoczekiwanym awariom sprzętu. Wymierne i wiarygodne pomiary są potrzebne do prawidłowej oceny odporności na zużycie i zarysowania powierzchni drutu miedzianego.
Cel pomiaru
W tej aplikacji symulujemy kontrolowany proces zużycia różnych obróbek powierzchni drutu miedzianego. Testowanie zarysowań mierzy obciążenie wymagane do spowodowania zniszczenia obrabianej warstwy powierzchniowej. W tym badaniu zaprezentowano Nanoveę Tribometr oraz Tester mechaniczny jako idealne narzędzia do oceny i kontroli jakości przewodów elektrycznych.
Procedura badania i procedury
Współczynnik tarcia (COF) i odporność na zużycie dwóch różnych obróbek powierzchni drutów miedzianych (drut A i drut B) oceniano za pomocą trybometru Nanovea przy użyciu liniowego modułu zużycia posuwisto-zwrotnego. Materiałem przeciwstawnym stosowanym w tym zastosowaniu jest kulka Al₂O₃ (o średnicy 6 mm). Ślad zużycia zbadano za pomocą urządzenia Nanovea Bezkontaktowy profilometr 3D. Parametry testu podsumowano w Tabeli 1.
Gładka kulka Al₂O₃ jako materiał przeciwny została użyta jako przykład w tym badaniu. Każdy materiał lity o innym kształcie i wykończeniu powierzchni może być zastosowany przy użyciu niestandardowego oprzyrządowania, aby zasymulować rzeczywistą sytuację zastosowania.
Tester mechaniczny firmy Nanovea wyposażony w trzpień diamentowy Rockwell C (promień 100 μm) wykonał testy zarysowania drutów powlekanych pod obciążeniem progresywnym z wykorzystaniem trybu mikro zarysowania. Parametry testu zarysowania oraz geometrię końcówki przedstawiono w tabeli 2.
Wyniki i dyskusja
Zużycie drutu miedzianego:
Rysunek 2 przedstawia ewolucję COF drutów miedzianych podczas testów zużycia. Drut A wykazuje stabilny COF na poziomie ~0,4 podczas całej próby zużycia, natomiast drut B wykazuje COF na poziomie ~0,35 w pierwszych 100 obrotach i stopniowo wzrasta do ~0,4.
Rysunek 3 porównuje ślady zużycia drutów miedzianych po testach. Bezkontaktowy profilometr 3D firmy Nanovea oferował doskonałą analizę szczegółowej morfologii śladów zużycia. Pozwala on na bezpośrednie i dokładne określenie objętości śladów zużycia, zapewniając fundamentalne zrozumienie mechanizmu zużycia. Powierzchnia drutu B ma znaczące uszkodzenia po 600 obrotach w teście zużycia. Widok profilometru 3D pokazuje, że warstwa obrabiana powierzchniowo drutu B została całkowicie usunięta, co znacznie przyspieszyło proces zużycia. Pozostawił to spłaszczoną ścieżkę zużycia na drucie B, gdzie odsłonięty jest miedziany substrat. Może to skutkować znacznym skróceniem żywotności urządzeń elektrycznych, w których drut B jest używany. Dla porównania, drut A wykazuje stosunkowo łagodne zużycie, na co wskazuje płytka ścieżka zużycia na powierzchni. Warstwa poddana obróbce powierzchniowej na drucie A nie została usunięta tak jak warstwa na drucie B w tych samych warunkach.
Odporność na zarysowania powierzchni drutu miedzianego:
Na rysunku 4 przedstawiono ślady zarysowań na przewodach po badaniach. Warstwa ochronna drutu A wykazuje bardzo dobrą odporność na zarysowania. Rozwarstwia się przy obciążeniu ~12,6 N. Dla porównania, warstwa ochronna drutu B uległa zniszczeniu przy obciążeniu ~1,0 N. Tak znacząca różnica w odporności na zarysowania dla tych drutów przyczynia się do ich odporności na zużycie, gdzie drut A posiada znacznie większą odporność na zużycie. Ewolucja siły normalnej, COF i głębokości podczas testów zarysowania pokazana na Rys. 5 dostarcza więcej informacji na temat uszkodzenia powłoki podczas testów.
Wniosek
W tym kontrolowanym badaniu zaprezentowaliśmy trybometr Nanovea przeprowadzający ilościową ocenę odporności na zużycie drutów miedzianych poddanych obróbce powierzchniowej oraz tester mechaniczny Nanovea zapewniający wiarygodną ocenę odporności drutów miedzianych na zarysowania. Obróbka powierzchni drutu odgrywa kluczową rolę we właściwościach tribo-mechanicznych w całym okresie eksploatacji. Odpowiednia obróbka powierzchni drutu A znacznie zwiększyła odporność na zużycie i zarysowania, co ma kluczowe znaczenie dla wydajności i żywotności przewodów elektrycznych w trudnych warunkach.
Trybometr Nanovea oferuje precyzyjne i powtarzalne testy zużycia i tarcia przy użyciu trybów obrotowych i liniowych zgodnych z normami ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami zużycia w wysokich temperaturach, smarowania i tribokorozji dostępnymi w jednym wstępnie zintegrowanym systemie. Niezrównana gama urządzeń Nanovea jest idealnym rozwiązaniem do określania pełnego zakresu właściwości trybologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, folii i podłoży.
