PL 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
AR 
Pomiar relaksacji naprężeń za pomocą nanoindentacji
WPROWADZENIE
Materiały lepkosprężyste charakteryzują się tym, że posiadają zarówno lepkie, jak i sprężyste właściwości materiałowe. Materiały te podlegają zależnemu od czasu zmniejszeniu naprężenia ("relaksacja" naprężenia) przy stałym naprężeniu, co prowadzi do znacznej utraty początkowej siły kontaktu. Relaksacja naprężeń zależy od rodzaju materiału, tekstury, temperatury, naprężenia początkowego i czasu. Zrozumienie relaksacji naprężeń jest kluczowe w wyborze optymalnych materiałów, które mają wytrzymałość i elastyczność (relaksację) wymaganą w konkretnych zastosowaniach.
Znaczenie pomiaru relaksacji stresu
Zgodnie z normą ASTM E328i "Standardowe metody testowania relaksacji naprężeń w materiałach i strukturach", zewnętrzna siła jest początkowo przykładana do materiału lub struktury za pomocą wgłębnika, aż do osiągnięcia wcześniej określonej maksymalnej siły. Po osiągnięciu maksymalnej siły, pozycja wgłębnika jest utrzymywana na stałej głębokości. Następnie mierzona jest zmiana siły zewnętrznej niezbędnej do utrzymania pozycji wgłębnika w funkcji czasu. Trudność w testowaniu relaksacji naprężeń polega na utrzymaniu stałej głębokości. Tester mechaniczny Nanovea nanoindentacja Moduł dokładnie mierzy relaksację naprężeń poprzez zastosowanie zamkniętej pętli (sprzężenia zwrotnego) kontroli głębokości za pomocą siłownika piezoelektrycznego. Siłownik reaguje w czasie rzeczywistym, aby utrzymać stałą głębokość, podczas gdy zmiana obciążenia jest mierzona i rejestrowana przez bardzo czuły czujnik obciążenia. Test ten może być przeprowadzony na praktycznie wszystkich rodzajach materiałów, bez konieczności spełniania rygorystycznych wymagań dotyczących wymiarów próbki. Ponadto na jednej płaskiej próbce można przeprowadzić wiele testów, aby zapewnić powtarzalność badania
CEL POMIARU
W tym zastosowaniu moduł nanoindentacji testera mechanicznego Nanovea mierzy zachowanie relaksacji naprężeń próbki akrylu i miedzi. Przedstawiamy tę Nanoveę Tester mechaniczny jest idealnym narzędziem do oceny zależnego od czasu zachowania lepkosprężystego materiałów polimerowych i metalowych.
WARUNKI BADANIA
Za pomocą modułu nanoindentacji Nanovea Mechanical Tester zmierzono relaksację naprężeń w próbce akrylowej i miedzianej. Zastosowano różne szybkości obciążenia wgłębnego w zakresie od 1 do 10 µm/min. Po osiągnięciu docelowego maksymalnego obciążenia mierzono relaksację na ustalonej głębokości. Zastosowano 100 sekundowy okres zatrzymania na stałej głębokości, a zmiana obciążenia była rejestrowana w miarę upływu czasu zatrzymania. Wszystkie badania przeprowadzono w warunkach otoczenia (temperatura pokojowa 23 °C), a parametry próby wgniatania zestawiono w tabeli 1.
WYNIKI I DYSKUSJA
Rysunek 2 przedstawia ewolucję przemieszczenia i obciążenia w funkcji czasu podczas pomiaru relaksacji naprężeń dla próbki akrylowej i przykładowej prędkości obciążania wgłębnika 3 µm/min. Całość tego badania można podzielić na trzy etapy: Loading, Relaxation i Unloading. Podczas etapu obciążenia, głębokość liniowo wzrastała wraz z postępującym wzrostem obciążenia. Etap relaksacji rozpoczyna się po osiągnięciu maksymalnego obciążenia. Podczas tego etapu utrzymywano stałą głębokość przez 100 sekund, wykorzystując funkcję kontroli głębokości z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Cała próba zakończyła się etapem rozładowania w celu usunięcia wgłębnika z próbki akrylowej.
Przeprowadzono dodatkowe próby wgniatania z zastosowaniem tych samych prędkości obciążenia wgłębnika, ale z wyłączeniem okresu relaksacji (pełzania). Z tych badań uzyskano wykresy zależności obciążenia od przemieszczenia, które połączono w wykresy na rysunku 3 dla próbek akrylowych i miedzianych. W miarę zmniejszania szybkości obciążania wgłębnika z 10 do 1 µm/min, krzywa obciążenie-przemieszczenie przesuwała się stopniowo w kierunku większych głębokości penetracji zarówno dla akrylu jak i miedzi. Taki zależny od czasu wzrost odkształcenia wynika z efektu lepkosprężystego pełzania materiałów. Niższa prędkość obciążenia pozwala materiałowi lepkosprężystemu mieć więcej czasu na reakcję na naprężenia zewnętrzne, których doświadcza i odpowiednio się odkształcić...
Na rysunku 4 przedstawiono ewolucję obciążenia przy stałym odkształceniu z zastosowaniem różnych szybkości obciążania wgłębnego dla obu badanych materiałów. Obciążenie malało z większą prędkością we wczesnych etapach relaksacji (100-sekundowy okres wstrzymania) badań i zwolniło po osiągnięciu czasu wstrzymania ~50 sekund. Materiały lepkosprężyste, takie jak polimery i metale, wykazują większą szybkość utraty obciążenia, gdy są poddawane wyższym wartościom obciążenia wgłębnego. Szybkość utraty obciążenia podczas relaksacji wzrosła z 51,5 do 103,2 mN dla akrylu i z 15,0 do 27,4 mN dla miedzi, odpowiednio, gdy szybkość obciążenia wgłębnika wzrosła z 1 do 10 µm/min, jak podsumowano w Rysunek 5.
Jak wspomniano w normie ASTM E328ii, głównym problemem napotykanym w badaniach relaksacji naprężeń jest niemożność utrzymania przez urządzenie stałej wartości odkształcenia/głębokości. Tester mechaniczny Nanovea zapewnia bardzo dokładne pomiary relaksacji naprężeń dzięki możliwości zastosowania zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego sterującego głębokością pomiędzy szybko działającym siłownikiem piezoelektrycznym a niezależnym kondensatorowym czujnikiem głębokości. Podczas etapu relaksacji, piezoelektryczny siłownik reguluje wgłębnik w celu utrzymania stałej głębokości w czasie rzeczywistym, podczas gdy zmiana obciążenia jest mierzona i rejestrowana przez niezależny, precyzyjny czujnik obciążenia.
PODSUMOWANIE
Za pomocą modułu nanoindentacji Nanovea Mechanical Tester zmierzono relaksację naprężeń w próbce akrylowej i miedzianej przy różnych prędkościach obciążenia. Większa głębokość maksymalna jest osiągana podczas wgłębiania przy niższych prędkościach obciążania ze względu na efekt pełzania materiału podczas obciążania. Zarówno próbka akrylowa jak i miedziana wykazują zachowanie relaksacyjne, gdy pozycja wgłębnika przy docelowym maksymalnym obciążeniu jest utrzymywana na stałym poziomie. Większe zmiany strat obciążenia w fazie relaksacji zaobserwowano dla prób z wyższymi prędkościami obciążenia wgłębnika.
Testy relaksacji naprężeń wykonane przez Nanovea Mechanical Tester pokazują zdolność urządzenia do ilościowego i wiarygodnego pomiaru zależnego od czasu zachowania lepkosprężystego materiałów polimerowych i metalowych. Posiada niezrównaną wielofunkcyjność modułów Nano i Micro na jednej platformie. Moduły kontroli wilgotności i temperatury mogą być sparowane z tymi urządzeniami w celu zapewnienia możliwości prowadzenia badań środowiskowych w szerokim zakresie branż. Zarówno moduły Nano jak i Micro zawierają tryby do badania zarysowań, twardości i zużycia, zapewniając najszerszy i najbardziej przyjazny dla użytkownika zakres możliwości badań mechanicznych dostępnych w jednym urządzeniu.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Zrozumienie uszkodzeń powłok za pomocą próby zarysowania
Wprowadzenie:
Inżynieria powierzchniowa materiałów odgrywa znaczącą rolę w wielu zastosowaniach funkcjonalnych, począwszy od dekoracyjnego wyglądu do ochrony podłoży przed zużyciem, korozją i innymi formami ataków. Ważnym i nadrzędnym czynnikiem, który decyduje o jakości i żywotności powłok jest ich siła spójności i przyczepności.
Szybkie skanowanie z profilometrią bezkontaktową
Wprowadzenie:
Szybkie i łatwe pomiary powierzchni pozwalają zaoszczędzić czas, wysiłek i są niezbędne w kontroli jakości, badaniach i rozwoju oraz w zakładach produkcyjnych. Nanovea Profilometr bezkontaktowy jest w stanie wykonywać skanowanie powierzchni zarówno 3D, jak i 2D, aby zmierzyć cechy w skali od nano do makro na dowolnej powierzchni, zapewniając szeroki zakres użyteczności.
Pomiar ciągłej krzywej Stribecka przy użyciu tribometru Pin-on-Disk
Wprowadzenie:
Kiedy smarowanie jest stosowane w celu zmniejszenia zużycia/tarcia powierzchni ruchomych, kontakt smarowy na interfejsie może zmieniać się z kilku reżimów, takich jak smarowanie graniczne, mieszane i hydrodynamiczne. Grubość filmu cieczy odgrywa główną rolę w tym procesie, głównie zależy od lepkości cieczy, obciążenia przyłożonego na interfejsie i względnej prędkości między dwiema powierzchniami. Jak reżimy smarowania reagują na tarcie, pokazuje tzw. krzywa Stribecka [1-4].
W tym badaniu po raz pierwszy demonstrujemy możliwość pomiaru ciągłej krzywej Stribecka. Korzystanie z Nanovei Tribometr zaawansowana, bezstopniowa kontrola prędkości, od 15 000 do 0,01 obr./min, w ciągu 10 minut oprogramowanie bezpośrednio generuje pełną krzywą Stribecka. Prosta konfiguracja początkowa wymaga jedynie wybrania trybu rampy wykładniczej i wprowadzenia prędkości początkowej i końcowej, zamiast konieczności wykonywania wielu testów lub programowania procedury krokowej przy różnych prędkościach, wymagającej łączenia danych dla konwencjonalnych pomiarów krzywej Stribecka. To udoskonalenie zapewnia dokładne dane podczas oceny reżimu smarowania i znacznie skraca czas i koszty. Test pokazuje ogromny potencjał do wykorzystania w różnych zastosowaniach inżynierii przemysłowej.
Chropowatość powierzchni a cechy ogniwa słonecznego
Znaczenie testów paneli słonecznych
Maksymalizacja absorpcji energii przez ogniwa słoneczne jest kluczowa dla przetrwania technologii jako źródła odnawialnego. Wiele warstw powłoki i ochrony szkła pozwala na absorpcję, transmisję i odbicie światła, które jest niezbędne do funkcjonowania ogniw fotowoltaicznych. Biorąc pod uwagę, że większość konsumenckich ogniw słonecznych działa z wydajnością 15-18%, optymalizacja ich wydajności energetycznej jest ciągłą walką.
Badania wykazały, że chropowatość powierzchni odgrywa kluczową rolę w odbijaniu światła. Początkowa warstwa szkła musi być tak gładka, jak to tylko możliwe, aby zmniejszyć współczynnik odbicia światła, ale kolejne warstwy nie spełniają tych wytycznych. Pewien stopień chropowatości jest niezbędny na styku każdej powłoki z inną, aby zwiększyć możliwość rozpraszania światła w odpowiednich strefach zubożenia i zwiększyć absorpcję światła w komórce1. Optymalizacja chropowatości powierzchni w tych regionach pozwala ogniwu słonecznemu działać jak najlepiej, a dzięki szybkiemu czujnikowi Nanovea HS2000 pomiar chropowatości powierzchni można wykonać szybko i dokładnie.
Cel pomiaru
W tym badaniu pokażemy możliwości Nanovea Profilometr HS2000 z czujnikiem High Speed Sensor poprzez pomiar chropowatości powierzchni i cech geometrycznych ogniwa fotowoltaicznego. Na potrzeby tej demonstracji zmierzone zostanie monokrystaliczne ogniwo słoneczne bez ochrony szklanej, ale metodologia ta może być wykorzystywana do różnych innych zastosowań.
Procedura badania i procedury
Do pomiaru powierzchni ogniwa słonecznego zastosowano następujące parametry badawcze.
Wyniki i dyskusja
Poniżej przedstawiono widok ogniwa słonecznego 2D w fałszywym kolorze oraz ekstrakcję powierzchni z odpowiednimi parametrami wysokości. Do obu powierzchni zastosowano filtr gaussowski, a do spłaszczenia wyodrębnionego obszaru użyto bardziej agresywnego indeksu. Wyklucza to formę (lub falistość) większą niż indeks odcięcia, pozostawiając cechy reprezentujące chropowatość ogniwa słonecznego.
Profil został wykonany prostopadle do orientacji linii siatki, aby zmierzyć ich właściwości geometryczne, co zostało przedstawione poniżej. Szerokość linii siatki, wysokość stopnia i nachylenie mogą być mierzone dla każdego konkretnego miejsca na ogniwie słonecznym.
Wniosek
W tym badaniu mogliśmy zaprezentować zdolność czujnika liniowego Nanovea HS2000 do pomiaru chropowatości powierzchni monokrystalicznego ogniwa fotowoltaicznego i jego cech. Dzięki możliwości automatyzacji dokładnych pomiarów wielu próbek i ustawieniu limitów pass fail, czujnik liniowy Nanovea HS2000 jest doskonałym wyborem dla kontroli jakości.
Odnośnik
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influence of Surface Roughness on Optical Characteristics of Multilayer Solar Cells " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, nr 6, 2014, s. 631-638.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Porównanie kropli nawilżających do oczu przy użyciu trybometru Nanovea T50
Znaczenie testowania kropli do oczu
Krople do oczu są stosowane w celu złagodzenia objawów spowodowanych przez szereg problemów z oczami. Mogą być na przykład stosowane w leczeniu niewielkiego podrażnienia oczu (np. suchości i zaczerwienienia), opóźnienia wystąpienia jaskry lub leczenia infekcji. Krople do oczu sprzedawane bez recepty są stosowane głównie w leczeniu suchości. Ich skuteczność w smarowaniu oka można porównać i zmierzyć za pomocą testu współczynnika tarcia.
Suchość oczu może być spowodowana wieloma czynnikami, na przykład przemęczeniem oczu przy komputerze lub przebywaniem na zewnątrz w ekstremalnych warunkach pogodowych. Dobre nawilżające krople do oczu pomagają utrzymać i uzupełnić wilgoć na zewnętrznej powierzchni oczu. Dzięki temu łagodzą dyskomfort, pieczenie lub podrażnienie i zaczerwienienie związane z suchością oczu. Mierząc współczynnik tarcia (COF) roztworu kropli do oczu, można określić jego skuteczność smarowania i porównać go z innymi rozwiązaniami.
Cel pomiaru
W tym badaniu zmierzono współczynnik tarcia (COF) trzech różnych smarujących roztworów kropli do oczu, stosując układ pin-on-disk na tribometrze Nanovea T50.
Procedura badania i procedury
Kulisty trzpień o średnicy 6 mm wykonany z tlenku glinu został przyłożony do szklanego szkiełka, przy czym każdy roztwór kropli do oczu działał jako środek smarny pomiędzy dwoma powierzchniami. Parametry badawcze stosowane we wszystkich eksperymentach zestawiono w tabeli 1 poniżej.
Wyniki i dyskusja
Maksymalne, minimalne i średnie wartości współczynnika tarcia dla trzech różnych badanych roztworów kropli do oczu przedstawiono w tabeli 2 poniżej. Wykresy COF v. Obroty dla każdego roztworu kropli do oczu przedstawiono na rysunkach 2-4. Współczynnik COF podczas każdego testu pozostawał względnie stały przez większość całkowitego czasu trwania testu. Próbka A miała najniższy średni COF, co wskazuje na jej najlepsze właściwości smarujące.
Wniosek
W tym badaniu zaprezentowano możliwości Tribometru Nanovea T50 w zakresie pomiaru współczynnika tarcia trzech roztworów kropli do oczu. Na podstawie tych wartości wykazaliśmy, że próbka A miała niższy współczynnik tarcia i dlatego wykazywała lepsze smarowanie w porównaniu do pozostałych dwóch próbek.
Nanovea Tribometry oferuje precyzyjne i powtarzalne badania zużycia i tarcia przy użyciu modułów obrotowych i liniowych zgodnych z ISO i ASTM. Zapewnia także opcjonalne moduły zużywające się w wysokich temperaturach, smarujące i trybokorozyjne, dostępne w jednym, wstępnie zintegrowanym systemie. Taka wszechstronność pozwala użytkownikom lepiej symulować rzeczywiste środowisko aplikacji i poprawić podstawową wiedzę na temat mechanizmu zużycia i właściwości tribologicznych różnych materiałów.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Automatyzacja wielu podobnych próbek przy użyciu testera mechanicznego PB1000
Wstęp :
Powłoki są szeroko stosowane w różnych branżach ze względu na ich właściwości użytkowe. Twardość powłoki, odporność na erozję, niskie tarcie i wysoka odporność na zużycie to tylko niektóre z wielu właściwości, które sprawiają, że powłoki są ważne. Powszechnie stosowaną metodą ilościowej oceny tych właściwości jest próba zarysowania, która pozwala na powtarzalny pomiar właściwości adhezyjnych i/lub kohezyjnych powłoki. Porównując obciążenia krytyczne, przy których następuje uszkodzenie, można ocenić wewnętrzne właściwości powłoki.
Kliknij, aby dowiedzieć się więcej!
Porównanie zużycia ściernego na dżinsie
Wstęp
O formie i funkcji tkaniny decyduje jej jakość i trwałość. Codzienne użytkowanie tkanin powoduje zużycie materiału, np. pilingi, rozmycia i odbarwienia. Nieodpowiednia jakość tkanin stosowanych w odzieży może często prowadzić do niezadowolenia konsumentów i zniszczenia marki.
Próba ilościowej oceny właściwości mechanicznych tkanin może stanowić wiele wyzwań. Struktura przędzy, a nawet fabryka, w której została wyprodukowana może powodować słabą powtarzalność wyników badań. Utrudnia to porównanie wyników badań uzyskanych w różnych laboratoriach. Pomiar właściwości użytkowych tkanin ma kluczowe znaczenie dla producentów, dystrybutorów i sprzedawców detalicznych w łańcuchu produkcji wyrobów włókienniczych. Dobrze kontrolowany i powtarzalny pomiar odporności na ścieranie ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia rzetelnej kontroli jakości tkanin.
Kliknij, aby przeczytać pełną notę aplikacyjną!
Zużycie obrotowe czy liniowe & COF? (Kompleksowe badanie przy użyciu Tribometru Nanovea)
Zużycie to proces usuwania i odkształcania materiału na powierzchni w wyniku mechanicznego działania przeciwległej powierzchni. Wpływ na to ma wiele czynników, w tym jednokierunkowe poślizg, toczenie, prędkość, temperatura i wiele innych. Badanie zużycia, trybologia, obejmuje wiele dyscyplin, od fizyki i chemii po inżynierię mechaniczną i naukę o materiałach. Złożony charakter zużycia wymaga oddzielnych badań w kierunku konkretnych mechanizmów lub procesów zużycia, takich jak zużycie adhezyjne, zużycie ścierne, zmęczenie powierzchni, zużycie frettingowe i zużycie erozyjne. Jednak „zużycie przemysłowe” zwykle wiąże się z wieloma mechanizmami zużycia zachodzącymi w synergii.
Testy zużycia liniowego i obrotowego (Pin on Disk) to dwie szeroko stosowane konfiguracje zgodne z ASTM do pomiaru zachowań materiałów w zakresie zużycia ślizgowego. Ponieważ wartość szybkości zużycia dowolnej metody badania zużycia jest często wykorzystywana do przewidywania względnego rankingu kombinacji materiałów, niezwykle ważne jest potwierdzenie powtarzalności szybkości zużycia mierzonej przy użyciu różnych konfiguracji testowych. Umożliwia to użytkownikom dokładne rozważenie wartości szybkości zużycia podawanej w literaturze, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia właściwości tribologicznych materiałów.
Nanomechaniczna charakterystyka stałych sprężystości
Zdolność sprężyny do magazynowania energii mechanicznej ma długą historię zastosowań. Od łuków myśliwskich do zamków w drzwiach, technologia sprężyn jest obecna od wielu wieków. W dzisiejszych czasach polegamy na sprężynach, czy to w materacach, długopisach, czy zawieszeniu samochodowym, ponieważ odgrywają one istotną rolę w naszym codziennym życiu. Przy tak dużej różnorodności zastosowań i konstrukcji, umiejętność ilościowego określenia ich właściwości mechanicznych jest niezbędna.
