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Mapeamento Progressivo de Tribologia de Pisos

O tráfego do movimento humano, movimento de móveis e outras atividades diárias impõe uma degradação constante no piso. O piso, geralmente composto de madeira, cerâmica ou pedra, deve ser capaz de lidar com o desgaste para o qual foi projetado, seja em aplicações residenciais ou comerciais. Por esta razão, a maioria dos pisos tem uma camada supostamente resistente ao desgaste chamada camada de desgaste. A espessura e a durabilidade da camada de desgaste dependerá do tipo de piso e da quantidade de tráfego pedonal que ele receberá. Como o piso pode ter várias camadas (por exemplo, revestimento UV, camada de desgaste, camada decorativa, esmalte, e etc.), a taxa de desgaste através de cada camada pode ser muito diferente. Com o Tribômetro Nanovea T2000 com um sensor de linha sem contato 3D, a progressão do desgaste em um piso de pedra e madeira é observada de perto.

Mapeamento Progressivo de Tribologia de Pisos

Aderência da Fita via Nanoindentação

A eficácia da fita é determinada por suas habilidades coesivas e adesivas. A coesão é definida como a resistência interna da fita, enquanto a adesão é a capacidade da fita de se ligar à sua superfície interativa. A adesão da fita é influenciada por inúmeros fatores, tais como pressão exercida, energia superficial, forças moleculares e textura superficial. [1]. Para quantificar a adesão das fitas, a nanoindentação com o Nano Módulo Nano do Testador Mecânico Nanovea pode ser realizada para medir o trabalho necessário para separar o entalhe da fita.

Aderência da Fita via Nanoindentação

Teste de Fadiga de Fios com Aparelhos de Condutância Elétrica

Os fios elétricos são a forma mais comum de interconexão entre dispositivos elétricos. Os fios são geralmente feitos de cobre (e às vezes de alumínio) devido à capacidade do cobre de conduzir muito bem a eletricidade, à capacidade de dobrar e ao seu custo barato. Fora do material, os fios também podem ser montados de diferentes maneiras. Os fios podem ser obtidos em diferentes tamanhos, geralmente denotados por calibres. Conforme o diâmetro do fio aumenta, o calibre do arame diminui. A longevidade do arame muda com o calibre de arame. A diferença na longevidade pode ser comparada através da realização de um teste linear recíproco com o Nanovea Tribometer para simular a fadiga.

Teste de Fadiga de Fios com Aparelhos de Condutância Elétrica

Teste de arranhões em filme fino multicamadas

Revestimentos amplamente utilizados em várias indústrias para preservar as camadas subjacentes, para criar dispositivos eletrônicos ou para melhorar as propriedades de superfície dos materiais. Devido a seus numerosos usos, os revestimentos são amplamente estudados, mas suas propriedades mecânicas podem ser difíceis de entender. A falha dos revestimentos pode ocorrer na faixa de micro/nanômetros da interação superfície-atmosfera, falha coesiva e má aderência do substrato à superfície. Um método consistente para testar falhas em revestimentos é o teste de arranhões. Aplicando uma carga progressivamente crescente, é possível comparar quantitativamente as falhas de coesivo (por exemplo, rachaduras) e adesivo (por exemplo, delaminação) dos revestimentos.

Teste de arranhões em filme fino multicamadas

Nanoindentação Cíclica Medição de tensão-deformação

Nanoindentação Cíclica Medição de tensão-deformação

Saiba mais

 

A importância da nanoindentação

Medições contínuas de rigidez (CSM) obtidas por nanoindentação revela a relação entre tensão e deformação dos materiais com métodos minimamente invasivos. Ao contrário dos métodos tradicionais de teste de tração, a nanoindentação fornece dados de tensão-deformação em nanoescala sem a necessidade de um instrumento grande. A curva de tensão-deformação fornece informações cruciais sobre o limite entre o comportamento elástico e plástico à medida que a amostra é submetida a cargas crescentes. O CSM oferece a capacidade de determinar a tensão de escoamento de um material sem equipamentos perigosos.

 

A nanoindentação fornece um método confiável e fácil de usar para investigar rapidamente os dados de tensão-deformação. Além disso, medir o comportamento tensão-deformação na nanoescala torna possível estudar propriedades importantes em revestimentos pequenos e partículas em materiais à medida que estes se tornam mais avançados. A nanoindentação fornece informações sobre limite elástico e resistência ao escoamento, além de dureza, módulo elástico, fluência, resistência à fratura, etc., tornando-o um instrumento de metrologia versátil.

Os dados de tensão-deformação fornecidos pela nanoindentação neste estudo identificam o limite elástico do material enquanto que apenas 1,2 microns vão para a superfície. Utilizamos o CSM para determinar como as propriedades mecânicas dos materiais se desenvolvem à medida que um indentro viaja mais profundamente para dentro da superfície. Isto é especialmente útil em aplicações de filmes finos onde as propriedades podem ser dependentes da profundidade. A nanoindentação é um método minimamente invasivo de confirmação das propriedades do material em amostras de teste.

O teste CSM é útil na medição das propriedades do material em relação à profundidade. Os testes cíclicos podem ser realizados com cargas constantes para determinar propriedades mais complexas do material. Isto pode ser útil para estudar a fadiga ou eliminar o efeito da porosidade para obter um verdadeiro módulo elástico.

Objetivo da medição

Nesta aplicação, o testador mecânico Nanovea utiliza o CSM para estudar dados de dureza e módulo elástico versus profundidade e tensão-deformação em uma amostra padrão de aço. O aço foi escolhido por suas características comumente reconhecidas para exibir o controle e a precisão dos dados de tensão-deformação em nanoescala. Uma ponta esférica com um raio de 5 mícrons foi utilizada para alcançar tensões suficientemente altas além do limite elástico para o aço.

 

Condições e procedimentos de teste

Foram utilizados os seguintes parâmetros de recuo:

Resultados:

 

O aumento da carga durante as oscilações proporciona a seguinte profundidade em relação à curva de carga. Mais de 100 oscilações foram conduzidas durante a carga para encontrar os dados de tensão-deformação à medida que o indentro penetra no material.

 

Determinamos o estresse e a tensão a partir das informações obtidas em cada ciclo. A carga e profundidade máximas em cada ciclo nos permite calcular a tensão máxima aplicada em cada ciclo ao material. A deformação é calculada a partir da profundidade residual em cada ciclo, a partir da descarga parcial. Isto nos permite calcular o raio da impressão residual dividindo o raio da ponta para dar o fator de deformação. O traçado de tensão versus deformação para o material mostra as zonas elásticas e plásticas com a tensão limite elástica correspondente. Nossos testes determinaram a transição entre as zonas elástica e plástica do material a ser cerca de 0,076 tensão com um limite elástico de 1,45 GPa.

Cada ciclo atua como um único travessão para que, à medida que aumentamos a carga, realizamos testes em várias profundidades controladas no aço. Assim, a dureza e o módulo elástico versus profundidade podem ser traçados diretamente a partir dos dados obtidos para cada ciclo.

À medida que o indentro viaja no material, vemos a dureza aumentar e o módulo de elasticidade diminuir.

Conclusão

Mostramos que o testador mecânico Nanovea fornece dados de tensão-deformação confiáveis. A utilização de uma ponta esférica com indentação CSM permite a medição da propriedade material sob maior tensão. A carga e o raio de indentação podem ser alterados para testar vários materiais a profundidades controladas. Os testadores mecânicos Nanovea fornecem estes testes de indentação da faixa sub mN até 400N.