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AR Categoria: Teste de profilometria
Tribologia dos Polímeros
Introdução
Os polímeros têm sido amplamente utilizados em uma ampla variedade de aplicações e se tornaram uma parte indispensável da vida cotidiana. Os polímeros naturais como o âmbar, a seda e a borracha natural têm desempenhado um papel essencial na história da humanidade. O processo de fabricação de polímeros sintéticos pode ser otimizado para alcançar propriedades físicas únicas, tais como tenacidade, viscoelasticidade, autolubrificação, e muitas outras.
Importância do Desgaste e Atrito dos Polímeros
Os polímeros são comumente usados para aplicações tribológicas, tais como pneus, mancais e correias transportadoras.
Diferentes mecanismos de desgaste ocorrem dependendo das propriedades mecânicas do polímero, das condições de contato e das propriedades dos detritos ou da película de transferência formada durante o processo de desgaste. Para garantir que os polímeros possuam resistência suficiente ao desgaste sob as condições de serviço, é necessária uma avaliação tribológica confiável e quantificável. A avaliação tribológica nos permite comparar quantitativamente os comportamentos de desgaste de diferentes polímeros de forma controlada e monitorada para selecionar o material candidato para a aplicação alvo.
O Nanovea Tribometer oferece testes de desgaste e atrito repetíveis usando os modos rotativo e linear compatíveis com ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste e lubrificação a alta temperatura disponíveis em um sistema pré-integrado. Esta gama incomparável permite aos usuários simular os diferentes ambientes de trabalho dos polímeros, incluindo tensão concentrada, desgaste e alta temperatura, etc.
OBJETIVO DA MEDIÇÃO
Neste estudo, mostramos que o Nanovea Tribômetro é uma ferramenta ideal para comparar a resistência ao atrito e ao desgaste de diferentes polímeros de maneira bem controlada e quantitativa.
PROCEDIMENTO DE TESTE
O coeficiente de atrito (COF) e a resistência ao desgaste de diferentes polímeros comuns foram avaliados pelo Tribômetro Nanovea. Uma bola de Al2O3 foi utilizada como contramaterial (pino, amostra estática). As marcas de desgaste nos polímeros (amostras rotativas dinâmicas) foram medidas usando um perfilômetro 3D sem contato e microscópio óptico após a conclusão dos testes. Deve-se observar que, como opção, um sensor endoscópico sem contato pode ser usado para medir a profundidade em que o pino penetra na amostra dinâmica durante um teste de desgaste. Os parâmetros de teste estão resumidos na Tabela 1. A taxa de desgaste, K, foi avaliada usando a fórmula K=Vl(Fxs), onde V é o volume desgastado, F é a carga normal e s é a distância de deslizamento.
Favor observar que as bolas Al2O3 foram usadas como material de contagem neste estudo. Qualquer material sólido pode ser substituído para simular mais de perto o desempenho de dois espécimes sob condições reais de aplicação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A taxa de desgaste é um fator vital para determinar a vida útil dos materiais, enquanto o atrito desempenha um papel crítico durante as aplicações tribológicas. A Figura 2 compara a evolução do COF para diferentes polímeros contra a bola Al2O3 durante os testes de desgaste. O COF funciona como um indicador de quando ocorrem falhas e o processo de desgaste entra em uma nova etapa. Entre os polímeros testados, o HDPE mantém o COF mais baixo constante de ~0,15 durante todo o teste de desgaste. O COF suave implica na formação de um tribo-contacto estável.
As figuras 3 e 4 comparam os rastros de desgaste das amostras de polímero após o teste ser medido pelo microscópio ótico. O profilômetro 3D in situ sem contato determina com precisão o volume de desgaste das amostras de polímero, tornando possível calcular com precisão taxas de desgaste de 0,0029, 0,0020 e 0,0032m3/N m, respectivamente. Em comparação, a amostra de CPVC mostra a maior taxa de desgaste de 0,1121m3/N m. As cicatrizes de desgaste paralelo profundo estão presentes na pista de desgaste do CPVC.
CONCLUSÃO
A resistência ao desgaste dos polímeros tem um papel vital em seu desempenho de serviço. Neste estudo, mostramos que o Nanovea Tribometer avalia o coeficiente de atrito e a taxa de desgaste de diferentes polímeros em um
bem controlada e de maneira quantitativa. O PEAD apresenta o menor COF de ~0,15 entre os polímeros testados. As amostras de PEAD, Nylon 66, e Polipropileno possuem baixas taxas de desgaste de 0,0029, 0,0020 e 0,0032 m3/N m, respectivamente. A combinação de baixo atrito e grande resistência ao desgaste faz do PEAD um bom candidato para aplicações tribológicas de polímeros.
O profilômetro 3D sem contato in situ permite a medição precisa do volume de desgaste e oferece uma ferramenta para analisar a morfologia detalhada das faixas de desgaste, fornecendo mais informações sobre a compreensão fundamental dos mecanismos de desgaste
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Acabamento da superfície do painel do favo de mel com perfilometria 3D
INTRODUÇÃO
A rugosidade, porosidade e textura da superfície do painel alveolar são fundamentais para quantificar o design final do painel. Estas qualidades de superfície podem se correlacionar diretamente com a estética e as características funcionais da superfície do painel. Um melhor entendimento da textura e porosidade da superfície pode ajudar a otimizar o processamento e a fabricação da superfície do painel. Uma medição quantitativa, precisa e confiável da superfície do painel alveolar é necessária para controlar os parâmetros da superfície para aplicação e requisitos de pintura. Os sensores Nanovea 3D Non-Contact utilizam tecnologia cromática confocal única capaz de medir com precisão estas superfícies do painel.
OBJETIVO DA MEDIÇÃO
Neste estudo, a plataforma Nanovea HS2000 equipada com um Sensor de Linha de alta velocidade foi utilizada para medir e comparar dois painéis alveolares com diferentes acabamentos superficiais. Apresentamos o Nanovea perfilômetro sem contatoa capacidade de fornecer medições de perfil 3D rápidas e precisas e análise abrangente e aprofundada do acabamento da superfície.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Foram medidas as superfícies de duas amostras de painel alveolar com acabamento superficial variado, a saber, Amostra 1 e Amostra 2. A falsa cor e a vista 3D das superfícies da Amostra 1 e 2 são mostradas na Figura 3 e na Figura 4, respectivamente. Os valores de rugosidade e planicidade foram calculados pelo software de análise avançada e são comparados na Tabela 1. A amostra 2 apresenta uma superfície mais porosa em comparação com a amostra 1. Como resultado, a Amostra 2 possui uma rugosidade Sa maior de 14,7 µm, comparada com um valor Sa de 4,27 µm para a Amostra 1.
Os perfis 2D das superfícies do painel alveolar foram comparados na figura 5, permitindo aos usuários uma comparação visual da mudança de altura em diferentes locais da superfície da amostra. Podemos observar que a amostra 1 tem uma variação de altura de ~25 µm entre o pico mais alto e o local mais baixo do vale. Por outro lado, a Amostra 2 mostra vários poros profundos ao longo do perfil 2D. O software de análise avançada tem a capacidade de localizar e medir automaticamente a profundidade de seis poros relativamente profundos, como mostrado na tabela da Figura 4.b Amostra 2. O poro mais profundo entre os seis possui uma profundidade máxima de quase 90 µm (Passo 4).
Para investigar melhor o tamanho dos poros e a distribuição da Amostra 2, a avaliação da porosidade foi realizada e discutida na seção seguinte. A visão fatiada é mostrada na Figura 5 e os resultados estão resumidos na Tabela 2. Podemos observar que os poros, marcados na cor azul na Figura 5, têm uma distribuição relativamente homogênea na superfície da amostra. A área projetada dos poros constitui 18,9% de toda a superfície da amostra. O volume por mm² do total de poros é de ~0,06 mm³. Os poros têm uma profundidade média de 42,2 µm, e a profundidade máxima é de 108,1 µm.
CONCLUSÃO
Nesta aplicação, mostramos que a plataforma Nanovea HS2000 equipada com um sensor de linha de alta velocidade é uma ferramenta ideal para analisar e comparar o acabamento superficial de amostras de painel alveolar de forma rápida e precisa. As varreduras de profilometria de alta resolução pareadas com um avançado software de análise permitem uma avaliação abrangente e quantitativa do acabamento superficial das amostras do painel favo de mel.
Os dados mostrados aqui representam apenas uma pequena parte dos cálculos disponíveis no software de análise. Os Profilômetros Nanovea medem praticamente qualquer superfície para uma ampla gama de aplicações nas indústrias de Semicondutores, Microeletrônica, Solar, Fibras Ópticas, Automotiva, Aeroespacial, Metalúrgica, Usinagem, Revestimentos, Farmacêutica, Biomédica, Ambiental e muitas outras.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Entendendo as falhas no revestimento usando o teste de arranhões
Introdução:
A engenharia de superfície de materiais desempenha um papel significativo em uma variedade de aplicações funcionais, desde a aparência decorativa até a proteção dos substratos contra o desgaste, corrosão e outras formas de ataques. Um fator importante e primordial que determina a qualidade e a vida útil dos revestimentos é sua resistência coesiva e adesiva.
Digitalização de alta velocidade c/ perfilometria sem contato
Introdução:
Medições de superfície de configuração rápida e fácil economizam tempo e esforço e são essenciais para controle de qualidade, pesquisa e desenvolvimento e instalações de produção. A Nanovea Perfilômetro sem contato é capaz de realizar varreduras de superfície 3D e 2D para medir recursos de escala nano a macro em qualquer superfície, proporcionando ampla usabilidade.
Rugosidade da superfície e características de uma célula solar
Importância dos testes de painéis solares
A maximização da absorção de energia de uma célula solar é fundamental para a sobrevivência da tecnologia como um recurso renovável. As múltiplas camadas de revestimento e proteção de vidro permitem a absorção, transmissão e reflexão da luz que é necessária para que as células fotovoltaicas funcionem. Considerando que a maioria das células solares de consumo operam com eficiência de 15-18%, a otimização de sua produção de energia é uma batalha contínua.
Estudos demonstraram que a rugosidade da superfície desempenha um papel fundamental na reflexão da luz. A camada inicial de vidro deve ser o mais lisa possível para atenuar a reflexão da luz, mas as camadas subsequentes não seguem essa diretriz. É necessário um grau de rugosidade na interface de cada revestimento para aumentar a possibilidade de dispersão da luz em suas respectivas zonas de depleção e aumentar a absorção da luz na célula1. A otimização da rugosidade da superfície nessas regiões permite que a célula solar opere da melhor forma possível e, com o sensor de alta velocidade HS2000 da Nanovea, a medição da rugosidade da superfície pode ser feita de forma rápida e precisa.
Objetivo da medição
Neste estudo, mostraremos os recursos da Nanovea Profilômetro HS2000 com sensor de alta velocidade, medindo a rugosidade da superfície e as características geométricas de uma célula fotovoltaica. Para esta demonstração, será medida uma célula solar monocristalina sem proteção de vidro, mas a metodologia pode ser usada para várias outras aplicações.
Procedimento e procedimentos de teste
Os parâmetros de teste a seguir foram usados para medir a superfície da célula solar.
Resultados e Discussão
A figura abaixo mostra a falsa visão 2D da célula solar e uma área de extração da superfície com seus respectivos parâmetros de altura. Um filtro Gaussiano foi aplicado em ambas as superfícies e um índice mais agressivo foi usado para aplanar a área extraída. Isto exclui forma (ou ondulação) maior do que o índice de corte, deixando para trás características que representam a rugosidade da célula solar.
Um perfil foi tomado perpendicularmente à orientação das linhas de grade para medir suas características geométricas, que é mostrado abaixo. A largura da linha de grade, a altura do degrau e o passo podem ser medidos para qualquer local específico na célula solar.
Conclusão
Neste estudo pudemos mostrar a capacidade do Sensor de Linha HS2000 da Nanovea de medir a rugosidade superficial e as características de uma célula fotovoltaica monocristalina. Com a capacidade de automatizar medições precisas de múltiplas amostras e estabelecer limites de falhas, o sensor da linha HS2000 da Nanovea é a escolha perfeita para inspeções de controle de qualidade.
Referência
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, no. 6, 2014, pp. 631-638.
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Comparação do desgaste por abrasão em ganga
Introdução
A forma e a função de um tecido é determinada por sua qualidade e durabilidade. O uso diário dos tecidos causa desgaste no material, por exemplo, empilhamento, penugem e descoloração. A qualidade subpar do tecido usado para vestuário pode muitas vezes levar à insatisfação do consumidor e danificar a marca.
A tentativa de quantificar as propriedades mecânicas dos tecidos pode representar muitos desafios. A estrutura do fio e até mesmo a fábrica em que foi produzido pode resultar em reprodutibilidade deficiente dos resultados dos testes. Tornando difícil a comparação de resultados de testes de diferentes laboratórios. A medição do desempenho de desgaste dos tecidos é fundamental para os fabricantes, distribuidores e varejistas na cadeia de produção têxtil. Uma medição bem controlada e reprodutível da resistência ao desgaste é crucial para garantir um controle de qualidade confiável do tecido.
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Desgaste Rotativo ou Linear e COF? (Um estudo abrangente usando o Nanovea Tribometer)
Desgaste é o processo de remoção e deformação do material em uma superfície como resultado da ação mecânica da superfície oposta. É influenciado por uma variedade de fatores, incluindo deslizamento unidirecional, rolamento, velocidade, temperatura e muitos outros. O estudo do desgaste, tribologia, abrange muitas disciplinas, desde física e química até engenharia mecânica e ciência dos materiais. A natureza complexa do desgaste requer estudos isolados sobre mecanismos ou processos de desgaste específicos, como desgaste adesivo, desgaste abrasivo, fadiga superficial, desgaste por atrito e desgaste erosivo. No entanto, o “Desgaste Industrial” geralmente envolve múltiplos mecanismos de desgaste que ocorrem em sinergia.
Os testes de desgaste linear alternativo e rotativo (pino no disco) são duas configurações amplamente utilizadas em conformidade com ASTM para medir comportamentos de desgaste por deslizamento de materiais. Como o valor da taxa de desgaste de qualquer método de teste de desgaste é frequentemente usado para prever a classificação relativa das combinações de materiais, é extremamente importante confirmar a repetibilidade da taxa de desgaste medida usando diferentes configurações de teste. Isso permite que os usuários considerem cuidadosamente o valor da taxa de desgaste relatado na literatura, o que é fundamental para a compreensão das características tribológicas dos materiais.
Caracterização de alta velocidade de uma concha de ostra
Amostras grandes com geometrias complexas podem ser difíceis de trabalhar devido ao preparo da amostra, tamanho, ângulos vivos e curvatura. Neste estudo, uma concha de ostra será escaneada para demonstrar a capacidade do Sensor de Linha HS2000 da Nanovea de escanear uma amostra grande, biológica, com geometria complexa. Enquanto uma amostra biológica foi utilizada neste estudo, os mesmos conceitos podem ser aplicados a outras amostras.
Inspeção de acabamento superficial de pisos de madeira
Importância dos acabamentos de madeira para perfilagem
Em várias indústrias, o objetivo de um acabamento de madeira é proteger a superfície de madeira contra vários tipos de danos, tais como químicos, mecânicos ou biológicos e/ou proporcionar uma estética visual específica. Tanto para fabricantes como para compradores, a quantificação das características da superfície de seus acabamentos de madeira pode ser vital para o controle de qualidade ou otimização dos processos de acabamento da madeira. Nesta aplicação, vamos explorar as várias características de superfície que podem ser quantificadas usando um Nanovea 3D Non-Contact Profilometer.
Quantificar a quantidade de rugosidade e textura que existe em uma superfície de madeira pode ser essencial para garantir que ela possa atender às exigências de sua aplicação. Refinar o processo de acabamento ou verificar a qualidade das superfícies de madeira com base em um método de inspeção de superfície quantificável, repetível e confiável, permitiria aos fabricantes criar tratamentos de superfície controlados e aos compradores a capacidade de inspecionar e selecionar materiais de madeira para atender suas necessidades.
Objetivo da medição
Neste estudo, o Nanovea HS2000 de alta velocidade profilômetro equipado com um sensor de linha de perfil sem contato foi usado para medir e comparar o acabamento superficial de três amostras de piso: piso Antique Birch Hardwood, Courtship Grey Oak e Santos Mahogany. Demonstramos a capacidade do perfilômetro sem contato Nanovea em fornecer velocidade e precisão ao medir três tipos de áreas de superfície e uma análise abrangente e aprofundada das varreduras.
Procedimento e procedimentos de teste
Resultados e Discussão
Descrição da amostra: Os pisos Courtship Grey Oak e Santos Mahogany são tipos de pisos laminados. O carvalho Courtship Grey Oak é uma amostra de ardósia cinza de baixo brilho, texturizada e com acabamento EIR. Santos Mahogany é uma amostra de mogno de alto brilho, cor de vinho escuro que foi pré-acabada. Antique Birch Hardwood tem acabamento em óxido de alumínio de 7 camadas, proporcionando proteção contra o desgaste diário.
Antique Birch Hardwood
Carvalho Cinzento Courtship
Santos Mahogany
Discussão
Há uma clara distinção entre todos os valores Sa das amostras. A mais lisa foi a madeira de bétula antiga com um Sa de 1,716 µm, seguida pelo mogno Santos com um Sa de 2,388 µm, e aumentando significativamente para o carvalho Courtship Grey Oak com um Sa de 11,17 µm. Os valores P e R também são valores de rugosidade comuns que podem ser usados para avaliar a rugosidade de perfis específicos ao longo da superfície. O Carvalho Courtship Grey Oak possui uma textura grosseira cheia de características semelhantes a rachaduras ao longo da direção celular e das fibras da madeira. Uma análise adicional foi feita na amostra do Courtship Grey Oak por causa de sua superfície texturizada. Na amostra do Courtship Grey Oak, foram usadas fatias para separar e calcular a profundidade e o volume das rachaduras da superfície uniforme mais plana.
Conclusão
Nesta aplicação, mostramos como o Nanovea HS2000 de alta velocidade pode ser usado para inspecionar o acabamento superficial de amostras de madeira de forma eficaz e eficiente. As medidas de acabamento superficial podem ser importantes tanto para os fabricantes quanto para os consumidores de pisos de madeira dura para entender como eles podem melhorar um processo de fabricação ou escolher o produto apropriado que tenha o melhor desempenho para uma aplicação específica.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Teste de desgaste da madeira com o Nanovea Tribometer
Importância da comparação entre o desgaste da madeira e o COF
A madeira tem sido usada há milhares de anos como material de construção para residências, móveis e pisos. Possui uma combinação de beleza natural e durabilidade, o que o torna um candidato ideal para pisos. Ao contrário do carpete, os pisos de madeira mantêm a cor por muito tempo e podem ser facilmente limpos e mantidos, porém, por ser um material natural, a maioria dos pisos de madeira requer a aplicação de um acabamento superficial para proteger a madeira de diversos tipos de danos, como arranhões e lascando com o tempo. Neste estudo, um Nanovea Tribômetro foi usado para medir a taxa de desgaste e o coeficiente de atrito (COF) para melhor compreender o desempenho comparativo de três acabamentos de madeira.
O comportamento de serviço de uma espécie de madeira utilizada para pisos está muitas vezes relacionado à sua resistência ao desgaste. A mudança na estrutura celular individual e de fibra de diferentes espécies de madeira contribui para seus diferentes comportamentos mecânicos e tribológicos. Os testes de serviço reais da madeira como material para pisos são caros, difíceis de duplicar e requerem longos períodos de tempo de teste. Como resultado, torna-se valioso desenvolver um teste de desgaste simples que possa produzir confiável, reprodutível e direto para frente.
Objetivo da medição
Neste estudo, simulamos e comparamos os comportamentos de desgaste de três tipos de madeira para mostrar a capacidade do Nanovea Tribometer em avaliar as propriedades tribológicas da madeira de forma controlada e monitorada.
Discussão
Descrição da amostra: Antique Birch Hardwood tem acabamento em óxido de alumínio de 7 camadas, proporcionando proteção contra o desgaste diário. Courtship Grey Oak, & Santos Mahogany são ambos tipos de pisos laminados que variam no acabamento superficial e no brilho. O carvalho Courtship Grey Oak é uma cor cinza ardósia, acabamento EIR e de baixo brilho. Por outro lado, o Santos Mahogany é uma cor cor de vinho escuro, pré-acabado e alto brilho que permite que arranhões e defeitos superficiais sejam mais facilmente escondidos.
A evolução do COF durante os testes de desgaste das três amostras de piso de madeira são plotadas na Fig. 1. As amostras de madeira de bétula antiga, carvalho cinza Courtship, & Mogno Santos apresentaram todos um comportamento COF diferente.
Pode ser observado no gráfico acima que a madeira de bétula antiga foi a única amostra que demonstrou um COF estável durante todo um teste. O aumento acentuado do COF do Carvalho Cinzento Courtship e sua diminuição gradual poderia ser indicativo de que a rugosidade superficial da amostra contribuiu em grande parte para seu comportamento COF. À medida que a amostra foi sendo usada, a rugosidade superficial diminuiu e se tornou mais homogênea, o que explica a diminuição do COF à medida que a superfície da amostra se tornou mais lisa devido ao desgaste mecânico. O COF em Santos Mahogany mostra um aumento gradual e suave do COF no início do teste e depois transita abruptamente para uma tendência de COF picotado. Isto poderia indicar que uma vez que o revestimento laminado começou a desgastar-se, a esfera de aço (contra material) entrou em contato com o substrato de madeira que se desgastou de forma mais rápida e turbulenta, criando o comportamento mais ruidoso do COF no final do teste.
Antique Birch Hardwood:
Carvalho Cinzento Courtship:
Santos Mahogany
A tabela 2 resume os resultados das varreduras e análises das trilhas de desgaste em todas as amostras de piso de madeira após a realização dos testes de desgaste. Informações e imagens detalhadas para cada amostra podem ser vistas nas Figuras 2-7. Com base na comparação da Wear Rate entre as três amostras, podemos deduzir que Santos Mahogany provou ser menos resistente ao desgaste mecânico do que as outras duas amostras. O Carvalho Vidoeiro Antigo e o Carvalho Cinzento Courtship tiveram taxas de desgaste muito semelhantes, embora seu comportamento de desgaste durante seus testes tenha sido significativamente diferente. A madeira antiga de bétula dura teve uma tendência de desgaste gradual e mais uniforme, enquanto o carvalho cinzento Court-ship mostrou uma pista de desgaste rasa e sem caroço, devido à textura e acabamento superficial pré-existente.
Conclusão
Neste estudo, mostramos a capacidade do Tribômetro Nanovea em avaliar o coeficiente de atrito e resistência ao desgaste de três tipos de madeira, madeira de bétula antiga, carvalho cinza Courtship e mogno Santos, de forma controlada e monitorada. As propriedades mecânicas superiores da madeira de bétula antiga levam a sua melhor resistência ao desgaste. A textura e a homogeneidade da superfície da madeira têm um papel importante no comportamento de desgaste. A textura da superfície do Courtship Grey Oak, tais como folgas ou rachaduras entre as fibras celulares da madeira, podem se tornar os pontos fracos onde o desgaste se inicia e se propaga.
