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AR Categoria: Teste de profilometria
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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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.
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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
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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.
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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.
Clique para ler a nota de aplicação completa!
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.
