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AR Arquivos Mensais: janeiro 2020
Acabamento Dimensional e de Superfície de Tubos Poliméricos
Importância da Análise Dimensional e de Superfície de Tubos Poliméricos
Tubos feitos de material polimérico são comumente usados em muitas indústrias, desde automotiva, médica, elétrica e muitas outras categorias. Neste estudo foram estudados cateteres médicos confeccionados com diferentes materiais poliméricos utilizando o Nanovea Perfilômetro 3D sem contato para medir a rugosidade da superfície, a morfologia e as dimensões. A rugosidade superficial é crucial para os cateteres, pois muitos problemas com cateteres, incluindo infecção, trauma físico e inflamação, podem ser ligados à superfície do cateter. As propriedades mecânicas, como o coeficiente de atrito, também podem ser estudadas observando-se as propriedades da superfície. Estes dados quantificáveis podem ser obtidos para garantir que o cateter possa ser utilizado para aplicações médicas.
Em comparação com a microscopia óptica e a microscopia eletrônica, a Profilometria 3D sem contato utilizando cromatografia axial é altamente preferível para caracterizar superfícies de cateteres devido a sua capacidade de medir ângulos/curvatura, capacidade de medir superfícies de materiais apesar da transparência ou refletividade, preparação mínima da amostra e natureza não invasiva. Ao contrário da microscopia óptica convencional, a altura da superfície pode ser obtida e utilizada para análise computacional; por exemplo, encontrar dimensões e remover forma para encontrar rugosidade da superfície. Ter pouco preparo de amostra, em contraste com a microscopia eletrônica, e a natureza sem contato também permite uma rápida coleta de dados sem temer contaminação e erro no preparo da amostra.
Objetivo da medição
Nesta aplicação, o Nanovea 3D Non-Contact Profilometer é utilizado para escanear a superfície de dois cateteres: um feito de TPE (Elastômero Termoplástico) e o outro de PVC (Cloreto de Polivinila). A morfologia, dimensão radial e parâmetros de altura dos dois cateteres serão obtidos e comparados.
Resultados e Discussão
Superfície 3D
Apesar da curvatura dos tubos poliméricos, o Nanovea 3D Non-contact profilometer pode escanear a superfície dos cateteres. A partir do escaneamento feito, uma imagem 3D pode ser obtida para uma inspeção visual rápida e direta da superfície.
Análise Dimensional 2D
A dimensão radial externa foi obtida extraindo um perfil da varredura original e ajustando um arco ao perfil. Isto mostra a capacidade do profilômetro 3D sem contato na realização de análise dimensional rápida para aplicações de controle de qualidade. Também podem ser obtidos facilmente perfis múltiplos ao longo do comprimento do cateter.
Análise de Superfície Rugosidade
A dimensão radial externa foi obtida extraindo um perfil da varredura original e ajustando um arco ao perfil. Isto mostra a capacidade do profilômetro 3D sem contato na realização de análise dimensional rápida para aplicações de controle de qualidade. Também podem ser obtidos facilmente perfis múltiplos ao longo do comprimento do cateter.
Conclusão
Nesta aplicação, mostramos como o Nanovea 3D Non-contact profilometer pode ser usado para caracterizar os tubos poliméricos. Especificamente, foram obtidas metrologia de superfície, dimensões radiais e rugosidade de superfície para cateteres médicos. O raio externo do cateter TPE foi encontrado em 2,40mm enquanto o cateter de PVC era de 1,27mm. A superfície do cateter de TPE foi considerada mais áspera do que a do cateter de PVC. O Sa de TPE era de 0,9740µm comparado com 0,1791µm de PVC. Enquanto cateteres médicos foram usados para esta aplicação, a Profilometria 3D sem contato também pode ser aplicada em uma grande variedade de superfícies. Os dados e cálculos obtidos não estão limitados ao que é mostrado.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Avaliação da dureza dos dentes utilizando a nanoindentação
Importância da nanoindentação para materiais biológicos
Com muitos testes mecânicos tradicionais (dureza, adesão, compressão, perfuração, resistência ao escoamento, etc.), os ambientes de controle de qualidade atuais com materiais sensíveis avançados, de géis a materiais frágeis, agora exigem maior precisão e controle de confiabilidade. A instrumentação mecânica tradicional não consegue fornecer o controle de carga sensível e a resolução necessários, pois foi projetada para ser usada em materiais a granel. Como o tamanho do material que está sendo testado tornou-se de maior interesse, o desenvolvimento de Nanoindentação forneceu um método confiável para obter informações mecânicas essenciais sobre superfícies menores, como a pesquisa que está sendo feita com biomateriais. Os desafios especificamente associados aos biomateriais exigiram o desenvolvimento de testes mecânicos capazes de controlar com precisão a carga em materiais extremamente macios e frágeis. Além disso, são necessários vários instrumentos para realizar diversos testes mecânicos que agora podem ser realizados em um único sistema. A nanoindentação oferece uma ampla gama de medições com resolução precisa em cargas nano controladas para aplicações sensíveis.
Objetivo da medição
Nesta aplicação, a Nanovea Testador Mecânico, no modo Nanoindentação, é usado para estudar a dureza e o módulo de elasticidade da dentina, cárie e polpa de um dente. O aspecto mais crítico do teste de nanoindentação é proteger a amostra. Aqui pegamos um dente fatiado e montado em epóxi, deixando todas as três áreas de interesse expostas para teste.
Resultados e Discussão
Esta seção inclui uma tabela de resumo que compara os principais resultados numéricos para as diferentes amostras, seguida da lista completa dos resultados, incluindo cada indentação realizada, acompanhada por micrográficos da indentação, quando disponível. Estes resultados completos apresentam os valores medidos do módulo de Dureza e do módulo Young como a profundidade de penetração com suas médias e desvios padrão. Deve-se considerar que grande variação nos resultados pode ocorrer caso a rugosidade superficial esteja na mesma faixa de tamanho que o recuo.
Tabela de resumo dos principais resultados numéricos:
Conclusão
Em conclusão, mostramos como o Testador Mecânico Nanovea, no modo Nanoindentação, proporciona uma medição precisa das propriedades mecânicas de um dente. Os dados podem ser utilizados no desenvolvimento de obturações que melhor se adaptam às características mecânicas de um dente real. A capacidade de posicionamento do Nanovea Mechanical Tester permite o mapeamento completo da dureza dos dentes através das várias zonas.
Usando o mesmo sistema, é possível testar a resistência à fratura do material dos dentes com cargas mais altas de até 200N. Um teste de carga de múltiplos ciclos pode ser usado em materiais mais porosos para avaliar o nível restante de elasticidade. O uso de uma ponta cilíndrica plana de diamante pode dar informações sobre a resistência à ruptura em cada zona. Além disso, com a "Análise Mecânica Dinâmica" da DMA, as propriedades viscoelásticas, incluindo perda e modulação de armazenamento, podem ser avaliadas.
O módulo Nanovea nano é ideal para estes testes porque utiliza uma resposta de feedback única para controlar precisamente a carga aplicada. Devido a isso, o módulo nano pode também ser usado para fazer testes precisos de nano arranhões. O estudo da resistência a arranhões e desgaste do material do dente e materiais de preenchimento aumenta a utilidade geral do testador mecânico. A utilização de uma ponta afiada de 2 mícrons para comparar quantitativamente a marcação em materiais de preenchimento permitirá uma melhor previsão do comportamento em aplicações reais. Os testes de desgaste multi-passe ou de desgaste rotativo direto também são testes comuns que fornecem informações importantes sobre a viabilidade a longo prazo.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Avaliação de Fricção em Velocidades Extremamente Baixas
Importância da avaliação da fricção em baixa velocidade
O atrito é a força que resiste ao movimento relativo das superfícies sólidas que deslizam umas contra as outras. Quando ocorre o movimento relativo destas duas superfícies de contato, o atrito na interface converte a energia cinética em calor. Tal processo também pode levar ao desgaste do material e, portanto, à degradação do desempenho das peças em uso.
Com uma grande relação de elasticidade, alta resiliência, assim como grandes propriedades à prova d'água e resistência ao desgaste, a borracha é amplamente aplicada em uma variedade de aplicações e produtos nos quais o atrito desempenha um papel importante, tais como pneus de automóveis, lâminas do limpador de pára-brisa. solas de sapatos e muitos outros. Dependendo da natureza e das exigências destas aplicações, deseja-se alta ou baixa fricção contra diferentes materiais. Como conseqüência, uma medição controlada e confiável do atrito da borracha contra várias superfícies torna-se crítica.
Objetivo da medição
O coeficiente de atrito (COF) da borracha contra diferentes materiais é medido de forma controlada e monitorada utilizando o Nanovea Tribômetro. Neste estudo, gostaríamos de mostrar a capacidade do Tribômetro Nanovea para medir o COF de diferentes materiais em velocidades extremamente baixas.
Resultados e Discussão
O coeficiente de atrito (COF) das esferas de borracha (6 mm de diâmetro, RubberMill) em três materiais (Aço inoxidável 316, Cu 110 e acrílico opcional) foi avaliado pelo Nanovea Tribometer. As amostras de metal testadas foram polidas mecanicamente até um acabamento de superfície semelhante a um espelho antes da medição. A leve deformação da esfera de borracha sob a carga normal aplicada criou um contato de área, o que também ajuda a reduzir o impacto de asperezas ou a falta de homogeneidade do acabamento superficial da amostra para as medidas de COF. Os parâmetros de teste estão resumidos na Tabela 1.
O COF de uma bola de borracha contra diferentes materiais a quatro velocidades diferentes é mostrado na figura. 2, e os COFs médios calculados automaticamente pelo software são resumidos e comparados na Figura 3. É interessante que as amostras metálicas (SS 316 e Cu 110) exibem COFs significativamente aumentadas à medida que a velocidade de rotação aumenta de um valor muito baixo de 0,01 rpm para 5 rpm - o valor COF do casal borracha/SS 316 aumenta de 0,29 para 0,8, e de 0,65 para 1,1 para o casal borracha/Cu 110. Esta constatação está de acordo com os resultados relatados por vários laboratórios. Como proposto por Grosch4 o atrito da borracha é determinado principalmente por dois mecanismos: (1) a adesão entre a borracha e o outro material, e (2) as perdas de energia devido à deformação da borracha causada por asperezas superficiais. Schallamach5 observaram-se ondas de descolamento de borracha do material do contador através da interface entre as esferas de borracha macia e uma superfície dura. A força da borracha para se descolar da superfície do substrato e a taxa de ondas de descolamento podem explicar os diferentes atritos a diferentes velocidades durante o teste.
Em comparação, o casal de borracha/material acrílico exibe alto COF em diferentes velocidades de rotação. O valor do COF aumenta ligeiramente de ~ 1,02 para ~ 1,09 à medida que a velocidade de rotação aumenta de 0,01 rpm para 5 rpm. Este alto COF é possivelmente atribuído a uma ligação química local mais forte na face de contato formada durante os testes.
Conclusão
Neste estudo, mostramos que em velocidades extremamente baixas, a borracha apresenta um comportamento de fricção peculiar - seu atrito contra uma superfície dura aumenta com o aumento da velocidade do movimento relativo. A borracha apresenta fricção diferente quando desliza sobre materiais diferentes. O Nanovea Tribometer pode avaliar as propriedades de fricção dos materiais de forma controlada e monitorada em diferentes velocidades, permitindo aos usuários melhorar a compreensão fundamental do mecanismo de fricção dos materiais e selecionar o melhor casal de materiais para aplicações de engenharia tribológica direcionada.
O Nanovea Tribometer oferece testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear compatíveis com ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribo-corrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. É capaz de controlar o estágio rotativo a velocidades extremamente baixas até 0,01 rpm e monitorar a evolução do atrito in situ. A gama inigualável da Nanovea é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.
