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

 

 

 

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.

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 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.