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Categoria: Perfilarometria | Geometria e Forma

 

Inspeção de superfície de solda usando um Perfilômetro portátil 3D

Inspeção de superfície WELd

usando um profilômetro portátil 3d

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

Pode tornar-se crítico que uma determinada solda, normalmente feita por inspeção visual, seja investigada com um nível extremo de precisão. Áreas específicas de interesse para análises precisas incluem fissuras superficiais, porosidade e crateras não preenchidas, independentemente dos procedimentos de inspeção subseqüentes. As características da solda, tais como dimensão/formato, volume, rugosidade, tamanho, etc., podem ser todas medidas para avaliação crítica.

IMPORTÂNCIA DO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA A INSPEÇÃO DA SUPERFÍCIE DE SOLDA

Ao contrário de outras técnicas, como sondas de toque ou interferometria, o NANOVEA Perfilômetro 3D sem contato, usando cromatismo axial, pode medir praticamente qualquer superfície, os tamanhos das amostras podem variar amplamente devido ao preparo aberto e não há necessidade de preparação da amostra. A faixa nano a macro é obtida durante a medição do perfil da superfície com influência zero da refletividade ou absorção da amostra, possui capacidade avançada para medir ângulos de superfície elevados e não há manipulação de resultados por software. Meça facilmente qualquer material: transparente, opaco, especular, difusivo, polido, áspero, etc. Os recursos 2D e 2D dos perfilômetros portáteis NANOVEA os tornam instrumentos ideais para inspeção completa da superfície da solda, tanto no laboratório quanto no campo.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o perfilador portátil NANOVEA JR25 é utilizado para medir a rugosidade da superfície, forma e volume de uma solda, bem como a área circundante. Estas informações podem fornecer informações críticas para investigar adequadamente a qualidade da solda e do processo de soldagem.

NANOVEA

JR25

SAIBA MAIS

RESULTADOS DO TESTE

A imagem abaixo mostra a visão 3D completa da solda e da área circundante juntamente com os parâmetros de superfície da solda apenas. O perfil da seção transversal 2D é mostrado abaixo.

a amostra

Com o perfil de seção transversal 2D acima removido do 3D, as informações dimensionais da solda são calculadas abaixo. Área de superfície e volume de material calculado para a solda somente abaixo.

 HOLEPEAK
SUPERFÍCIE1,01 mm214,0 mm2
VOLUME8.799e-5 mm323,27 mm3
PROFUNDIDADE/ALTURA MÁXIMA0,0276 mm0,6195 mm
PROFUNDIDADE/ALTURA MÉDIA 0,004024 mm 0,2298 mm

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA 3D Non-Contact Profiler pode caracterizar com precisão as características críticas de uma solda e a área de superfície circundante. A partir da rugosidade, dimensões e volume, um método quantitativo de qualidade e repetibilidade pode ser determinado e ou investigado mais detalhadamente. As amostras de solda, como o exemplo nesta nota de aplicação, podem ser facilmente analisadas, com uma mesa padrão ou com o Profiler NANOVEA portátil para testes internos ou de campo.

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Análise de Fractografia usando a Perfilometria 3D

ANÁLISE DA FRACTOGRAFIA

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

A fractografia é o estudo de características em superfícies fraturadas e tem sido historicamente investigada via microscópio ou SEM. Dependendo do tamanho do recurso, um microscópio (recursos macro) ou SEM (recursos nano e micro) são selecionados para a análise de superfície. Em última análise, ambos permitem a identificação do tipo de mecanismo de fratura. Embora eficaz, o microscópio tem limitações claras e o SEM na maioria dos casos, além da análise em nível atômico, é impraticável para medição de superfície de fratura e carece de capacidade de uso mais ampla. Com os avanços na tecnologia de medição óptica, o NANOVEA Perfilômetro 3D sem contato é agora considerado o instrumento de escolha, com sua capacidade de fornecer nanometria por meio de medições de superfície 2D e 3D em macroescala

IMPORTÂNCIA DO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA A INSPEÇÃO DE FRATURAS

Ao contrário de um SEM, um Perfilômetro 3D sem contato pode medir quase qualquer superfície, tamanho de amostra, com o mínimo de preparação de amostra, tudo isso enquanto oferece dimensões verticais/horizontais superiores às de um SEM. Com um perfilador, as características de nano através de macro range são capturadas em uma única medição com influência zero da refletividade da amostra. Mede facilmente qualquer material: transparente, opaco, especular, difusivo, polido, rugoso, etc. O Profilômetro 3D sem contato oferece uma ampla e amigável capacidade para maximizar os estudos de fratura superficial a uma fração do custo de um SEM.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA ST400 é utilizado para medir a superfície fraturada de uma amostra de aço. Neste estudo, mostraremos uma área 3D, extração do perfil 2D e mapa direcional da superfície.

NANOVEA

ST400

SAIBA MAIS

RESULTADOS

SUPERFÍCIE TOP SUPERFÍCIE

Direção da textura da superfície 3D

Isotropia51.26%
Primeira Direção123.2º
Segunda Direção116.3º
Terceira direção0.1725º

Área de superfície, volume, rugosidade e muitos outros podem ser calculados automaticamente a partir desta extração.

Extração de perfil 2D

RESULTADOS

SUPERFÍCIE LATERAL

Direção da textura da superfície 3D

Isotropia15.55%
Primeira Direção0.1617º
Segunda Direção110.5º
Terceira direção171.5º

Área de superfície, volume, rugosidade e muitos outros podem ser calculados automaticamente a partir desta extração.

Extração de perfil 2D

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profilometer pode caracterizar com precisão a topografia completa (nano, micro e macro características) de uma superfície fraturada. Da área 3D, a superfície pode ser claramente identificada e sub-áreas ou perfis/seções transversais podem ser rapidamente extraídas e analisadas com uma lista interminável de cálculos de superfície. As características da superfície sub nanométrica podem ser analisadas com um módulo AFM integrado.

Além disso, a NANOVEA incluiu uma versão portátil em sua linha de Perfisômetros, especialmente crítica para estudos de campo onde uma superfície de fratura é imóvel. Com esta ampla lista de capacidades de medição de superfície, a análise da superfície de fratura nunca foi tão fácil e mais conveniente com um único instrumento.

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Desgaste e Atrito de Correia Polimérica usando um Tribômetro

CELULOS DE POLÍMERO

GUERRA E FRICAÇÃO UTILIZANDO um TRIBOMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

O acionamento por correia transmite potência e rastreia o movimento relativo entre dois ou mais eixos rotativos. Como uma solução simples e barata com manutenção mínima, os acionamentos por correia são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações, tais como serras, serrarias, debulhadoras, sopradores de silo e transportadores. Os acionamentos por correia podem proteger as máquinas de sobrecarga, bem como de vibrações úmidas e isoladas.

IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO DO DESGASTE PARA ACIONAMENTO POR CORREIA

A fricção e o desgaste são inevitáveis para as correias em uma máquina acionada por correia. O atrito suficiente garante uma transmissão de potência eficaz sem escorregar, mas o atrito excessivo pode desgastar rapidamente a correia. Diferentes tipos de desgaste, como fadiga, abrasão e atrito, ocorrem durante a operação de acionamento da correia. A fim de prolongar a vida útil da correia e reduzir o custo e o tempo de reparo e substituição da correia, é desejável uma avaliação confiável do desempenho de desgaste das correias para melhorar a vida útil da correia, a eficiência da produção e o desempenho da aplicação. A medição precisa do coeficiente de atrito e da taxa de desgaste da correia facilita a P&D e o controle de qualidade da produção da correia.

Tribômetro Pneumático de Alta Carga

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, simulamos e comparamos os comportamentos de desgaste das correias com diferentes texturas de superfície para mostrar a capacidade do NANOVEA T2000 Tribômetro na simulação do processo de desgaste da esteira de forma controlada e monitorada.

NANOVEA

T2000

SAIBA MAIS

PROCEDIMENTOS DE TESTE

O coeficiente de atrito, COF, e a resistência ao desgaste de duas correias com rugosidade e textura de superfície diferentes foram avaliados pelo NANOVEA Carga elevada Tribômetro usando Módulo de Desgaste Alternativo Linear. Uma esfera de aço 440 (10 mm de diâmetro) foi utilizada como contra-material. A rugosidade da superfície e o rastro de desgaste foram examinados usando um Perfilômetro 3D sem contato. A taxa de desgaste, Kfoi avaliada usando a fórmula K=Vl(Fxs)onde V é o volume gasto, F é a carga normal e s é a distância de deslizamento.

 

Por favor, note que uma contraparte de esfera lisa de aço 440 foi usada como exemplo neste estudo, qualquer material sólido com diferentes formas e acabamento superficial pode ser aplicado usando dispositivos personalizados para simular a situação real de aplicação.

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A esteira texturizada e a esteira lisa têm uma rugosidade de superfície Ra de 33,5 e 8,7 um, respectivamente, de acordo com os perfis de superfície analisados tomados com um NANOVEA Perfilador ótico 3D sem contato. O COF e a taxa de desgaste das duas correias testadas foram medidos em 10 N e 100 N, respectivamente, para comparar o comportamento de desgaste das correias com cargas diferentes.

FIGURA 1 mostra a evolução do COF das correias durante os testes de desgaste. As correias com texturas diferentes exibem comportamentos de desgaste substancialmente diferentes. É interessante que após o período de rodagem durante o qual o COF aumenta progressivamente, a Correia Texturizada atinge um COF mais baixo de ~0,5 em ambos os testes realizados usando cargas de 10 N e 100 N. Em comparação, a Correia Lisa testada sob a carga de 10 N exibe um COF significativamente mais alto de ~ 1,4 quando o COF fica estável e se mantém acima deste valor durante o resto do teste. A Smooth Belt testada sob a carga de 100 N rapidamente foi desgastada pela esfera de aço 440 e formou uma grande pista de desgaste. O teste foi, portanto, interrompido a 220 rotações.

FIGURA 1: Evolução do COF das correias com diferentes cargas.

FIGURA 2 compara as imagens das pistas de desgaste 3D após os testes a 100 N. O NANOVEA 3D sem contato oferece uma ferramenta para analisar a morfologia detalhada das pistas de desgaste, fornecendo mais informações sobre a compreensão fundamental do mecanismo de desgaste.

TABELA 1: Resultado da análise da pista de desgaste.

FIGURA 2:  Vista 3D das duas correias
após os testes a 100 N.

O perfil da pista de desgaste 3D permite a determinação direta e precisa do volume da pista de desgaste calculado pelo software de análise avançada, como mostrado na TABELA 1. Em um teste de desgaste para 220 rotações, a Smooth Belt tem uma pista de desgaste muito maior e mais profunda com um volume de 75,7 mm3, em comparação com um volume de desgaste de 14,0 mm3 para a Textured Belt após um teste de desgaste de 600 rotações. O atrito significativamente maior da esteira lisa contra a esfera de aço leva a uma taxa de desgaste 15 vezes maior em comparação com a esteira texturizada.

 

Uma diferença tão drástica de COF entre a esteira texturizada e a esteira lisa está possivelmente relacionada ao tamanho da área de contato entre a esteira e a esfera de aço, o que também leva a seu desempenho de desgaste diferente. A FIGURA 3 mostra as faixas de desgaste das duas correias sob o microscópio ótico. O exame das faixas de desgaste está de acordo com a observação sobre a evolução do COF: A Correia Texturizada, que mantém um COF baixo de ~0,5, não apresenta sinais de desgaste após o teste de desgaste sob uma carga de 10 N. A Correia Lisa mostra uma pequena faixa de desgaste a 10 N. Os testes de desgaste realizados a 100 N criam faixas de desgaste substancialmente maiores tanto na Correia Texturizada quanto na Correia Lisa, e a taxa de desgaste será calculada usando perfis 3D, como será discutido no parágrafo seguinte.

FIGURA 3:  Desgaste de trilhos sob microscópio ótico.

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos a capacidade do Tribômetro NANOVEA T2000 em avaliar o coeficiente de atrito e a taxa de desgaste das correias de uma maneira bem controlada e quantitativa. A textura da superfície desempenha um papel crítico na resistência ao atrito e ao desgaste das correias durante seu desempenho de serviço. A correia texturizada apresenta um coeficiente de atrito estável de ~0,5 e possui uma longa vida útil, o que resulta em tempo e custo reduzidos no reparo ou substituição de ferramentas. Em comparação, o atrito excessivo da esteira lisa contra a esfera de aço rapidamente usa a esteira. Além disso, a carga sobre a correia é um fator vital de sua vida útil. A sobrecarga cria um atrito muito alto, levando a um desgaste acelerado da correia.

O Tribômetro NANOVEA T2000 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 tribocorrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. NANOVEA's A gama inigualável é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.

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Microestrutura fóssil usando a Perfilometria 3D

MICROESTRUTURA FÓSSIL

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

Os fósseis são os restos preservados de vestígios de plantas, animais e outros organismos enterrados em sedimentos sob antigos mares, lagos e rios. O tecido mole do corpo geralmente se decompõe após a morte, mas as conchas duras, os ossos e os dentes se fossilizam. As características da superfície da microestrutura são frequentemente preservadas quando ocorre a substituição mineral das conchas e ossos originais, o que proporciona uma visão da evolução do tempo e do mecanismo de formação dos fósseis.

IMPORTÂNCIA DE UM PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA O EXAME FÓSSIL

Perfis 3D do fóssil nos permitem observar as características detalhadas da superfície da amostra fóssil de um ângulo mais próximo. A alta resolução e precisão do perfilômetro NANOVEA podem não ser discerníveis a olho nu. O software de análise do perfilômetro oferece uma ampla gama de estudos aplicáveis a essas superfícies únicas. Ao contrário de outras técnicas, como sondas de toque, o NANOVEA Perfilômetro 3D sem contato mede as características da superfície sem tocar na amostra. Isto permite a preservação das verdadeiras características da superfície de certas amostras fósseis delicadas. Além disso, o perfilômetro portátil modelo Jr25 permite a medição 3D em sítios fósseis, o que facilita substancialmente a análise e proteção de fósseis após a escavação.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, o Profilômetro NANOVEA Jr25 é usado para medir a superfície de duas amostras representativas de fósseis. Toda a superfície de cada fóssil foi escaneada e analisada a fim de caracterizar suas características de superfície que incluem rugosidade, contorno e direção da textura.

NANOVEA

Jr25

SAIBA MAIS

BRACHIOPOD FÓSSIL

A primeira amostra fóssil apresentada neste relatório é um fóssil Brachiopod, que veio de um animal marinho que possui "válvulas" (conchas) duras em suas superfícies superior e inferior. Eles apareceram pela primeira vez no período Cambriano, que é mais de 550 milhões de anos atrás.

A Vista 3D da varredura é mostrada em FIGURA 1 e a Vista Falsa Cor é mostrada em FIGURA 2. 

FIGURA 1: Vista 3D da amostra fóssil do Brachiopod.

FIGURA 2: Falsa visão colorida da amostra de fóssil Brachiopod.

A forma geral foi então removida da superfície a fim de investigar a morfologia local da superfície e o contorno do fóssil Brachiopod, conforme mostrado na FIGURA 3. Uma peculiar textura de ranhura divergente pode agora ser observada na amostra do fóssil Brachiopod.

FIGURA 3: Vista falsa de cores e linhas de contorno após a remoção do formulário.

Um perfil de linha é extraído da área texturizada para mostrar uma visão transversal da superfície fóssil na FIGURA 4. O estudo Step Height mede as dimensões precisas das características da superfície. As ranhuras possuem uma largura média de ~0,38 mm e profundidade de ~0,25 mm.

FIGURA 4: Estudo do perfil da linha e da altura do degrau da superfície texturizada.

FÓSSIL DE TRONCO DE CRINOIDES

A segunda amostra fóssil é um fóssil Crinoide stem. Os Crinoides apareceram pela primeira vez nos mares do Período Médio Cambriano, cerca de 300 milhões de anos antes dos dinossauros. 

 

A vista 3D da varredura é mostrada no FIGURA 5 e a Vista Falsa Colorida é mostrada no FIGURA 6. 

FIGURA 5: Vista 3D da amostra do fóssil Crinoide.

A textura superficial da isotropia e a rugosidade do fóssil Crinoide-tronco são analisadas na FIGURA 7. 

 Este fóssil tem uma direção de textura preferencial no ângulo próximo a 90°, levando a uma isotropia de textura de 69%.

FIGURA 6: Vista Falsa de Cor do Haste de crinoides amostra.

 

FIGURA 7: Textura da superfície isotropia e rugosidade do fóssil Crinoide-tronco.

O perfil 2D ao longo da direção axial do fóssil Crinoide stem é mostrado na FIGURA 8. 

O tamanho dos picos da textura da superfície é bastante uniforme.

FIGURA 8: Análise do perfil 2D do fóssil Crinoid stem.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, estudamos de forma abrangente as características de superfície 3D de um fóssil de Brachiopod e haste Crinoide utilizando o NANOVEA Jr25 Portable Non-Contact Profilometer. Mostramos que o instrumento pode caracterizar com precisão a morfologia 3D das amostras fósseis. As interessantes características de superfície e textura das amostras são então analisadas mais detalhadamente. A amostra Brachiopod possui uma textura de ranhura divergente, enquanto que o fóssil Crinoid mostra uma isotropia de textura preferencial. As varreduras detalhadas e precisas da superfície 3D provam ser ferramentas ideais para paleontólogos e geólogos estudarem a evolução de vidas e a formação de fósseis.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos disponíveis no software de análise. Os Profilômetros NANOVEA medem praticamente qualquer superfície em campos como Semicondutor, Microeletrônica, Solar, Fibra Óptica, Automotivo, Aeroespacial, Metalurgia, Usinagem, Revestimentos, Farmacêutico, Biomédico, Ambiental e muitos outros.

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Profilometria de Medição de Limites de Superfície de isopor

Medição de Limite Superficial

Medição de Limites Superficiais Utilizando a Profilometria 3D

Saiba mais

MEDIÇÃO DOS LIMITES DE SUPERFÍCIE

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

Craig Leising

INTRODUÇÃO

Em estudos onde a interface das características da superfície, padrões, formas, etc., estão sendo avaliados para orientação, será útil identificar rapidamente áreas de interesse em todo o perfil de medição. Ao segmentar uma superfície em áreas significativas, o usuário pode avaliar rapidamente limites, picos, poços, áreas, volumes e muitos outros para entender seu papel funcional em todo o perfil de superfície em estudo. Por exemplo, como a imagem de um limite de grãos de metais, a importância da análise é a interface de muitas estruturas e sua orientação geral. Através da compreensão de cada área de interesse podem ser identificados defeitos e ou anormalidades dentro da área geral. Embora as imagens de limite de grão sejam tipicamente estudadas em uma faixa que ultrapassa a capacidade do Profilômetro e seja apenas uma análise de imagem 2D, é uma referência útil para ilustrar o conceito do que será mostrado aqui em uma escala maior, juntamente com as vantagens da medição de superfície 3D.

IMPORTÂNCIA DO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA O ESTUDO DA SEPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

Ao contrário de outras técnicas, como sondas de toque ou interferometria, o Perfilômetro sem contato 3D, usando cromatismo axial, pode medir praticamente qualquer superfície, os tamanhos das amostras podem variar amplamente devido ao preparo aberto e não há necessidade de preparação da amostra. A faixa nano a macro é obtida durante a medição do perfil da superfície com influência zero da refletividade ou absorção da amostra, possui capacidade avançada para medir ângulos de superfície elevados e não há manipulação de resultados por software. Meça facilmente qualquer material: transparente, opaco, especular, difusivo, polido, áspero, etc. A técnica do perfilômetro sem contato fornece uma capacidade ideal, ampla e fácil de usar para maximizar estudos de superfície quando a análise de limites de superfície for necessária; juntamente com os benefícios da capacidade combinada de 2D e 3D.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o Nanovea ST400 Profilometer é usado para medir a área de superfície do isopor. Os limites foram estabelecidos pela combinação de um arquivo de intensidade refletida junto com a topografia, que são adquiridos simultaneamente usando o NANOVEA ST400. Estes dados foram então usados para calcular diferentes informações de forma e tamanho de cada "grão" de isopor.

NANOVEA

ST400

RESULTADOS & DISCUSSÃO: Medição de Limite de Superfície 2D

Imagem topográfica (abaixo à esquerda) mascarada pela imagem de intensidade refletida (abaixo à direita) para definir claramente os limites dos grãos. Todos os grãos com diâmetro inferior a 565µm foram ignorados pela aplicação de filtro.

Número total de grãos: 167
Área total projetada ocupada pelos grãos: 166.917 mm² (64.5962 %)
Área total projetada ocupada por limites: (35.4038 %)
Densidade de grãos: 0,646285 grãos / mm2

Área = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm²
Perímetro = 9114,15 µm +/- 4570,38 µm
Diâmetro equivalente = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Diâmetro médio = 945,373 µm +/- 248,344 µm
Diâmetro mínimo = 675,898 µm +/- 246,850 µm
Diâmetro máximo = 1312,43 µm +/- 295,258 µm

RESULTADOS & DISCUSSÃO: Medição 3D de Limites Superficiais

Utilizando os dados de topografia 3D obtidos, as informações de volume, altura, pico, relação de aspecto e forma geral podem ser analisadas em cada grão. Área 3D total ocupada: 2,525mm3

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA 3D Non Contact Profilometer pode caracterizar com precisão a superfície do isopor. Informações estatísticas podem ser obtidas sobre toda a superfície de interesse ou sobre grãos individuais, sejam eles picos ou poços. Neste exemplo, todos os grãos maiores que um tamanho definido pelo usuário foram usados para mostrar a área, perímetro, diâmetro e altura. As características mostradas aqui podem ser críticas para a pesquisa e controle de qualidade de superfícies naturais e pré-fabricadas que vão desde aplicações bio-médicas a micromáquinas, juntamente com muitas outras. 

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Medição de contorno usando o Profilômetro da NANOVEA

Medição do contorno da banda de borracha

Medição do contorno da banda de borracha

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MEDIÇÃO DO CONTORNO DO PISO DE BORRACHA

USANDO O PERFIL ÓPTICO 3D

Medição do contorno da banda de borracha - NANOVEA Profiler

Preparado por

ANDREA HERRMANN

INTRODUÇÃO

Como todos os materiais, o coeficiente de atrito da borracha está relacionado em parte à rugosidade de sua superfície. Em aplicações de pneus de veículos, a tração com a estrada é muito importante. A aspereza da superfície e as marcas dos pneus desempenham um papel nisso. Neste estudo, são analisadas a superfície da borracha e a rugosidade e as dimensões da banda de rodagem.

* A AMOSTRA

IMPORTÂNCIA

DE PROFILOMETRIA 3D SEM CONTATO

PARA ESTUDOS DE BORRACHA

Ao contrário de outras técnicas, como sondas de toque ou interferometria, o NANOVEA Perfiladores ópticos 3D sem contato use o cromatismo axial para medir praticamente qualquer superfície. 

O sistema Profiler permite uma grande variedade de tamanhos de amostra e requer preparação de amostra zero. As características de nano através de macro range podem ser detectadas durante uma única varredura com influência zero da refletividade ou absorção da amostra. Além disso, estes profilers têm a capacidade avançada de medir ângulos de superfície elevados sem exigir a manipulação dos resultados por software.

Mede facilmente qualquer material: transparente, opaco, especular, difusivo, polido, rugoso, etc. A técnica de medição dos Perfis sem contato NANOVEA 3D proporciona uma capacidade ideal, ampla e de fácil utilização para maximizar os estudos de superfície juntamente com os benefícios da capacidade combinada 2D e 3D.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos o NANOVEA ST400, um Perfilador Óptico de medição 3D sem contato a superfície e os degraus de um pneu de borracha.

Uma área de superfície de amostra suficientemente grande para representar toda a superfície do pneu foi selecionada ao acaso para este estudo. 

Para quantificar as características da borracha, utilizamos o software de análise NANOVEA Ultra 3D para medir as dimensões de contorno, profundidade, rugosidade e área desenvolvida da superfície.

NANOVEA

ST400

ANÁLISE: VIAGEM PNEUMÁTICA

A vista 3D e a falsa vista colorida dos degraus mostram o valor do mapeamento de desenhos de superfície 3D. Fornece aos usuários uma ferramenta simples para observar diretamente o tamanho e a forma das bandas de rodagem a partir de diferentes ângulos. A Análise Avançada de Contorno e a Análise de Altura por Passos são ambas ferramentas extremamente poderosas para medir dimensões precisas de formas e desenhos de amostras.

ANÁLISE AVANÇADA DE CONTORNO

ANÁLISE DA ALTURA DOS DEGRAUS

ANÁLISE: SUPERFÍCIE DE RUBRICAS

A superfície de borracha pode ser quantificada de inúmeras maneiras usando ferramentas de software embutidas, como mostrado nas figuras a seguir como exemplos. Pode-se observar que a rugosidade da superfície é de 2.688 μm, e a área desenvolvida vs. área projetada é de 9.410 mm² vs. 8.997 mm². Esta informação nos permite examinar a relação entre o acabamento superficial e a tração de diferentes formulações de borracha ou mesmo de borracha com graus variados de desgaste superficial.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como a NANOVEA O Profiler Óptico 3D Sem Contato pode caracterizar com precisão a rugosidade da superfície e as dimensões do piso de borracha.

Os dados mostram uma rugosidade de superfície de 2,69 µm e uma área desenvolvida de 9,41 mm² com uma área projetada de 9 mm². Várias dimensões e raios dos degraus de borracha foram medida também.

As informações apresentadas neste estudo podem ser utilizadas para comparar o desempenho dos pneus de borracha com diferentes designs de banda de rodagem, formulações ou graus variáveis de desgaste. Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte do cálculos disponíveis no software de análise Ultra 3D.

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Peças usinadas QC

Inspeção de peças usinadas

PEÇAS FABRICADAS

inspeção a partir do modelo CAD utilizando a profilometria 3D

Autor:

Duanjie Li, PhD

Revisado por

Jocelyn Esparza

Inspeção de peças usinadas com um Perfílômetro

INTRODUÇÃO

A demanda por usinagem de precisão capaz de criar geometrias complexas tem aumentado em todo um espectro de indústrias. Do aeroespacial, médico e automotivo, a engrenagens tecnológicas, máquinas e instrumentos musicais, a contínua inovação e evolução elevam as expectativas e os padrões de precisão a novos patamares. Conseqüentemente, vemos o aumento da demanda por técnicas e instrumentos de inspeção rigorosos para garantir a mais alta qualidade dos produtos.

Importância da Profilometria 3D sem contato para inspeção de peças

A comparação das propriedades das peças usinadas com seus modelos CAD é essencial para verificar as tolerâncias e a aderência aos padrões de produção. A inspeção durante o tempo de serviço também é crucial, pois o desgaste das peças pode exigir a substituição das mesmas. A identificação de quaisquer desvios das especificações exigidas em tempo hábil ajudará a evitar reparos dispendiosos, paradas de produção e reputação manchada.

Ao contrário de uma técnica de sonda de toque, o NANOVEA Perfis ópticos execute varreduras de superfícies 3D com contato zero, permitindo medições rápidas, precisas e não destrutivas de formas complexas com a mais alta precisão.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos o NANOVEA HS2000, um Profiler 3D sem contato com um sensor de alta velocidade, realizando uma inspeção de superfície abrangente de dimensão, raio e rugosidade. 

Tudo isso em menos de 40 segundos.

NANOVEA

HS2000

MODELO CAD

Uma medição precisa da dimensão e rugosidade da superfície da peça usinada é fundamental para garantir que ela atenda às especificações, tolerâncias e acabamentos superficiais desejados. O modelo 3D e o desenho de engenharia da peça a ser inspecionada são apresentados abaixo. 

FALSA VISÃO COLORIDA

A falsa visão de cor do modelo CAD e a superfície da peça usinada digitalizada são comparadas na FIGURA 3. A variação de altura na superfície da amostra pode ser observada pela mudança de cor.

Três perfis 2D são extraídos do scan de superfície 3D, como indicado no FIGURA 2, para verificar melhor a tolerância dimensional da peça usinada.

COMPARAÇÃO DE PERFIS E RESULTADOS

Os perfis de 1 a 3 são mostrados no FIGURA 3 a 5. A inspeção de tolerância quantitativa é realizada comparando o perfil medido com o modelo CAD para manter padrões rigorosos de fabricação. O perfil 1 e o perfil 2 medem o raio de diferentes áreas na peça usinada curvada. A variação de altura do Perfil 2 é de 30 µm sobre um comprimento de 156 mm que atende à exigência de tolerância desejada de ±125 µm. 

Ao estabelecer um valor limite de tolerância, o software de análise pode determinar automaticamente a passagem ou falha da peça usinada.

Inspeção de peças de máquinas com um perfilômetro

A rugosidade e uniformidade da superfície da peça usinada desempenham um papel importante para garantir sua qualidade e funcionalidade. O FIGURA 6 é uma área de superfície extraída da varredura da peça usinada que foi utilizada para quantificar o acabamento superficial. A rugosidade média da superfície (Sa) foi calculada como sendo de 2,31 µm.

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos como o perfilador sem contato HS2000 da NANOVEA, equipado com um sensor de alta velocidade, realiza uma inspeção de superfície abrangente das dimensões e rugosidade. 

As varreduras de alta resolução permitem aos usuários medir a morfologia detalhada e as características de superfície das peças usinadas e compará-las quantitativamente com seus modelos CAD. O instrumento também é capaz de detectar quaisquer defeitos, incluindo arranhões e rachaduras. 

A análise avançada de contorno serve como uma ferramenta inigualável não apenas para determinar se as peças usinadas satisfazem as especificações estabelecidas, mas também para avaliar os mecanismos de falha dos componentes desgastados.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos possíveis com o software de análise avançada que vem equipado com cada NANOVEA Optical Profiler.

 

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Ferramentas Odontológicas: Análise de Rugosidade Dimensional e Superficial



INTRODUÇÃO

 

Ter dimensões precisas e rugosidade superficial ideal são vitais para a funcionalidade dos parafusos dentários. Muitas dimensões de parafusos dentários exigem alta precisão, como raios, ângulos, distâncias e alturas de degraus. Compreender a rugosidade da superfície local também é muito importante para qualquer ferramenta ou peça médica inserida dentro do corpo humano para minimizar o atrito de deslizamento.

 

 

PERFILOMETRIA SEM CONTATO PARA ESTUDO DIMENSIONAL

 

Nanovea Perfiladores 3D sem contato use uma tecnologia cromática baseada em luz para medir qualquer superfície de material: transparente, opaca, especular, difusiva, polida ou áspera. Ao contrário da técnica de sonda de toque, a técnica sem contato pode medir dentro de áreas apertadas e não adicionará quaisquer erros intrínsecos devido à deformação causada pela pressão da ponta em um material plástico mais macio. A tecnologia baseada em luz cromática também oferece precisões laterais e de altura superiores em comparação com a tecnologia de variação de foco. Os Nanovea Profilers podem digitalizar grandes superfícies diretamente, sem costura, e perfilar o comprimento de uma peça em poucos segundos. Características de superfície de nano a macro faixa e ângulos de superfície elevados podem ser medidos devido à capacidade do perfilador de medir superfícies sem nenhum algoritmo complexo manipulando os resultados.

 

 

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

 

Nesta aplicação, o perfilador óptico Nanovea ST400 foi usado para medir um parafuso dentário ao longo de características planas e roscadas em uma única medição. A rugosidade da superfície foi calculada a partir da área plana e foram determinadas várias dimensões das características roscadas.

 

controle de qualidade de parafuso dentário

Amostra de parafuso dentário analisada por NANOVEA Perfilador óptico.

 

Amostra de parafuso dentário analisada.

 

RESULTADOS

 

Superfície 3D

A visualização 3D e a visualização em cores falsas do parafuso dentário mostram uma área plana com rosqueamento começando em ambos os lados. Ele fornece aos usuários uma ferramenta simples para observar diretamente a morfologia do parafuso de diferentes ângulos. A área plana foi extraída da varredura completa para medir sua rugosidade superficial.

 

 

Análise de superfície 2D

Perfis de linha também podem ser extraídos da superfície para mostrar uma vista em corte transversal do parafuso. A análise de contorno e estudos de altura do degrau foram utilizados para medir dimensões precisas em um determinado local do parafuso.

 

 

CONCLUSÃO

 

Nesta aplicação, demonstramos a capacidade do Nanovea 3D Non-Contact Profiler de calcular com precisão a rugosidade da superfície local e medir grandes características dimensionais em uma única varredura.

Os dados mostram uma rugosidade superficial local de 0,9637 μm. O raio do parafuso entre as roscas foi de 1,729 mm e as roscas tinham altura média de 0,413 mm. O ângulo médio entre os fios foi determinado em 61,3°.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos disponíveis no software de análise.

 

Preparado por
Duanjie Li, PhD., Jonathan Thomas e Pierre Leroux

Avaliação de desgaste e arranhões do fio de cobre tratado de superfície

Importância da Avaliação do Desgaste e Raspagem do Arame de Cobre

O cobre tem uma longa história de uso em fiação elétrica desde a invenção do eletroímã e do telégrafo. Os fios de cobre são aplicados em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos como painéis, medidores, computadores, máquinas comerciais e aparelhos graças à sua resistência à corrosão, soldabilidade e desempenho em temperaturas elevadas de até 150°C. Aproximadamente metade de todo o cobre extraído é utilizado para a fabricação de fios elétricos e condutores de cabos.

A qualidade da superfície do fio de cobre é crítica para o desempenho do serviço de aplicação e para a vida útil. Micro defeitos nos fios podem levar a desgaste excessivo, início e propagação de rachaduras, diminuição da condutividade e soldabilidade inadequada. O tratamento adequado da superfície dos fios de cobre remove os defeitos superficiais gerados durante a trefilação do fio, melhorando a resistência à corrosão, aos arranhões e ao desgaste. Muitas aplicações aeroespaciais com fios de cobre exigem comportamento controlado para evitar falhas inesperadas no equipamento. Medidas quantificáveis e confiáveis são necessárias para avaliar adequadamente o desgaste e a resistência a riscos da superfície do fio de cobre.

 
 

 

Objetivo da medição

Nesse aplicativo, simulamos um processo de desgaste controlado de diferentes tratamentos de superfície de fios de cobre. Teste de arranhões mede a carga necessária para causar falha na camada superficial tratada. Este estudo apresenta o Nanovea Tribômetro e Testador Mecânico como ferramentas ideais para avaliação e controle de qualidade de fios elétricos.

 

 

Procedimento e procedimentos de teste

O coeficiente de atrito (COF) e a resistência ao desgaste de dois diferentes tratamentos de superfície em fios de cobre (fio A e fio B) foram avaliados pelo tribômetro Nanovea usando um módulo de desgaste linear alternativo. Uma esfera de Al₂O₃ (6 mm de diâmetro) é o contramaterial usado nesta aplicação. A trilha de desgaste foi examinada usando o Nanovea Perfilômetro 3D sem contato. Os parâmetros de teste estão resumidos na Tabela 1.

Uma bola suave Al₂O₃ como material de contagem foi usada como exemplo neste estudo. Qualquer material sólido com forma e acabamento superficial diferentes pode ser aplicado utilizando uma fixação personalizada para simular a situação real de aplicação.

 

 

O testador mecânico da Nanovea equipado com uma ponta de diamante Rockwell C (100 raio μm) realizou testes progressivos de risco de carga nos fios revestidos usando o modo micro-risco. Os parâmetros do teste de raspagem e a geometria da ponta são mostrados na Tabela 2.
 

 

 

 

Resultados e Discussão

Desgaste de fio de cobre:

A Figura 2 mostra a evolução do COF dos fios de cobre durante os testes de desgaste. O fio A mostra um COF estável de ~0,4 durante o teste de desgaste enquanto o fio B exibe um COF de ~0,35 nas primeiras 100 revoluções e aumenta progressivamente para ~0,4.

 

A figura 3 compara os rastros de desgaste dos fios de cobre após os testes. O profilômetro 3D sem contato da Nanovea ofereceu uma análise superior da morfologia detalhada dos rastros de desgaste. Ele permite a determinação direta e precisa do volume de rastros de desgaste, fornecendo uma compreensão fundamental do mecanismo de desgaste. A superfície do fio B tem danos significativos nas pistas de desgaste após um teste de desgaste com 600 rotações. A vista 3D do profilômetro mostra a camada tratada da superfície do Fio B removida completamente, o que acelerou substancialmente o processo de desgaste. Isto deixou uma pista de desgaste achatada no Fio B, onde o substrato de cobre é exposto. Isto pode resultar em redução significativa da vida útil do equipamento elétrico onde o Fio B é usado. Em comparação, o Fio A apresenta um desgaste relativamente leve demonstrado por uma pista de desgaste rasa na superfície. A camada tratada na superfície do Fio A não foi removida como a camada no Fio B sob as mesmas condições.

Resistência a arranhões na superfície do fio de cobre:

A figura 4 mostra os rastros de arranhões nos fios após os testes. A camada protetora do arame A apresenta muito boa resistência a arranhões. Ela delamina a uma carga de ~12,6 N. Em comparação, a camada protetora do Fio B falhou a uma carga de ~1,0 N. Tal diferença significativa na resistência a riscos para estes fios contribui para seu desempenho de desgaste, onde o Fio A possui uma resistência ao desgaste substancialmente melhorada. A evolução da força normal, COF e profundidade durante os testes de raspagem mostrados na Fig. 5 fornece mais informações sobre falhas no revestimento durante os testes.

Conclusão

Nesse estudo controlado, apresentamos o tribômetro da Nanovea, que realiza uma avaliação quantitativa da resistência ao desgaste de fios de cobre com tratamento de superfície, e o testador mecânico da Nanovea, que fornece uma avaliação confiável da resistência a arranhões de fios de cobre. O tratamento da superfície do fio desempenha um papel fundamental nas propriedades tribo-mecânicas durante sua vida útil. O tratamento adequado da superfície do fio A melhorou significativamente a resistência ao desgaste e a arranhões, o que é fundamental para o desempenho e a vida útil dos fios elétricos em ambientes difíceis.

O tribômetro da Nanovea oferece testes precisos e repetíveis de desgaste e atrito usando modos rotativos e lineares em conformidade com as normas ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribocorrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. A linha inigualável da Nanovea é a solução ideal para determinar toda a gama de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou espessos, macios ou duros.

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Análise de superfície 3D de um centavo com Perfilometria sem contato

Importância da Profilometria Sem Contato para Moedas

A moeda é altamente valorizada na sociedade moderna porque é trocada por bens e serviços. Moedas e notas de papel circulam nas mãos de muitas pessoas. A transferência constante de moeda física cria deformação superficial. 3D da Nanovea Profilômetro varre a topografia de moedas cunhadas em anos diferentes para investigar diferenças de superfície.

As características das moedas são facilmente reconhecíveis pelo público em geral, uma vez que são objetos comuns. Um centavo é ideal para apresentar a força do software avançado de análise de superfície da Nanovea: Mountains 3D. Os dados de superfície coletados com nosso perfilômetro 3D permitem análises de alto nível em geometria complexa com subtração de superfície e extração de contorno 2D. A subtração de superfície com máscara, carimbo ou molde controlado compara a qualidade dos processos de fabricação, enquanto a extração de contorno identifica tolerâncias com análise dimensional. O software 3D Profilometer e Mountains 3D da Nanovea investiga a topografia submicrométrica de objetos aparentemente simples, como moedas de um centavo.



Objetivo da medição

A superfície superior completa de cinco centavos foi escaneada usando o sensor de linha de alta velocidade da Nanovea. O raio interno e externo de cada centavo foi medido usando o Software de Análise Avançada Mountains. Uma extração de cada centavo de superfície em uma área de interesse com subtração direta da superfície quantificou a deformação da superfície.

 



Resultados e Discussão

Superfície 3D

O profilômetro Nanovea HS2000 levou apenas 24 segundos para digitalizar 4 milhões de pontos em uma área de 20mm x 20mm com um passo de 10um x 10um para adquirir a superfície de um centavo. Abaixo está um mapa de altura e uma visualização 3D da varredura. A visualização 3D mostra a capacidade do sensor de alta velocidade de captar pequenos detalhes impenetráveis ao olho. Muitos pequenos arranhões são visíveis em toda a superfície do centavo. Textura e rugosidade da moeda vista na visualização 3D são investigadas.

 










Análise Dimensional

Os contornos do centavo foram extraídos e a análise dimensional obteve diâmetros internos e externos da característica da borda. O raio externo foi em média 9.500 mm ± 0.024 enquanto o raio interno foi em média 8.960 mm ± 0.032. Análises dimensionais adicionais As montanhas 3D podem fazer em fontes de dados 2D e 3D são medições de distância, altura dos degraus, planaridade e cálculos de ângulo.







Subtração de superfície

A Figura 5 mostra a área de interesse para a análise da subtração de superfície. O centavo de 2007 foi usado como superfície de referência para os quatro centavos mais antigos. A subtração de superfície da superfície de 2007 mostra diferenças entre centavos com furos/picos. A diferença de volume total da superfície é obtida pela adição de volumes dos furos/picos. O erro RMS refere-se ao quão próximas as superfícies de centavos estão umas das outras.


 









Conclusão





O HS2000L de Alta Velocidade da Nanovea digitalizou cinco centavos cunhados em anos diferentes. O software Mountains 3D comparou as superfícies de cada moeda usando extração de contorno, análise dimensional e subtração de superfície. A análise define claramente o raio interno e externo entre os centavos enquanto compara diretamente as diferenças de características da superfície. Com a capacidade do profilômetro 3D da Nanovea de medir qualquer superfície com resolução em nível nanométrico, combinada com a capacidade de análise 3D das Montanhas, as possíveis aplicações de Pesquisa e Controle de Qualidade são infinitas.

 


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