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AR Categoria: Perfilarometria | Geometria e Forma
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.
Tem um aplicativo semelhante?
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.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Acabamento Dimensional e de Superfície de Tubos Poliméricos
Importância da Análise Dimensional e de Superfície de Tubos Poliméricos
Tubos feitos de material polimérico são comumente usados em muitas indústrias, desde automotiva, médica, elétrica e muitas outras categorias. Neste estudo foram estudados cateteres médicos confeccionados com diferentes materiais poliméricos utilizando o Nanovea Perfilômetro 3D sem contato para medir a rugosidade da superfície, a morfologia e as dimensões. A rugosidade superficial é crucial para os cateteres, pois muitos problemas com cateteres, incluindo infecção, trauma físico e inflamação, podem ser ligados à superfície do cateter. As propriedades mecânicas, como o coeficiente de atrito, também podem ser estudadas observando-se as propriedades da superfície. Estes dados quantificáveis podem ser obtidos para garantir que o cateter possa ser utilizado para aplicações médicas.
Em comparação com a microscopia óptica e a microscopia eletrônica, a Profilometria 3D sem contato utilizando cromatografia axial é altamente preferível para caracterizar superfícies de cateteres devido a sua capacidade de medir ângulos/curvatura, capacidade de medir superfícies de materiais apesar da transparência ou refletividade, preparação mínima da amostra e natureza não invasiva. Ao contrário da microscopia óptica convencional, a altura da superfície pode ser obtida e utilizada para análise computacional; por exemplo, encontrar dimensões e remover forma para encontrar rugosidade da superfície. Ter pouco preparo de amostra, em contraste com a microscopia eletrônica, e a natureza sem contato também permite uma rápida coleta de dados sem temer contaminação e erro no preparo da amostra.
Objetivo da medição
Nesta aplicação, o Nanovea 3D Non-Contact Profilometer é utilizado para escanear a superfície de dois cateteres: um feito de TPE (Elastômero Termoplástico) e o outro de PVC (Cloreto de Polivinila). A morfologia, dimensão radial e parâmetros de altura dos dois cateteres serão obtidos e comparados.
Resultados e Discussão
Superfície 3D
Apesar da curvatura dos tubos poliméricos, o Nanovea 3D Non-contact profilometer pode escanear a superfície dos cateteres. A partir do escaneamento feito, uma imagem 3D pode ser obtida para uma inspeção visual rápida e direta da superfície.
Análise Dimensional 2D
A dimensão radial externa foi obtida extraindo um perfil da varredura original e ajustando um arco ao perfil. Isto mostra a capacidade do profilômetro 3D sem contato na realização de análise dimensional rápida para aplicações de controle de qualidade. Também podem ser obtidos facilmente perfis múltiplos ao longo do comprimento do cateter.
Análise de Superfície Rugosidade
A dimensão radial externa foi obtida extraindo um perfil da varredura original e ajustando um arco ao perfil. Isto mostra a capacidade do profilômetro 3D sem contato na realização de análise dimensional rápida para aplicações de controle de qualidade. Também podem ser obtidos facilmente perfis múltiplos ao longo do comprimento do cateter.
Conclusão
Nesta aplicação, mostramos como o Nanovea 3D Non-contact profilometer pode ser usado para caracterizar os tubos poliméricos. Especificamente, foram obtidas metrologia de superfície, dimensões radiais e rugosidade de superfície para cateteres médicos. O raio externo do cateter TPE foi encontrado em 2,40mm enquanto o cateter de PVC era de 1,27mm. A superfície do cateter de TPE foi considerada mais áspera do que a do cateter de PVC. O Sa de TPE era de 0,9740µm comparado com 0,1791µm de PVC. Enquanto cateteres médicos foram usados para esta aplicação, a Profilometria 3D sem contato também pode ser aplicada em uma grande variedade de superfícies. Os dados e cálculos obtidos não estão limitados ao que é mostrado.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
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.
AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO
Portabilidade e Flexibilidade do Perfilômetro 3D sem contato Jr25
Compreender e quantificar a superfície de uma amostra é crucial para muitas aplicações, incluindo controle de qualidade e pesquisa. Para estudar superfícies, perfilômetros são frequentemente usados para digitalizar e gerar imagens de amostras. Um grande problema com instrumentos de perfilometria convencionais é a incapacidade de acomodar amostras não convencionais. Dificuldades na medição de amostras não convencionais podem ocorrer devido ao tamanho da amostra, geometria, incapacidade de mover a amostra ou outras preparações de amostra inconvenientes. Portátil da Nanovea Perfilômetros 3D sem contato, a série JR, é capaz de resolver a maioria desses problemas com sua capacidade de digitalizar superfícies de amostras de vários ângulos e sua portabilidade.
Leia sobre o Profilômetro Jr25 Sem Contato!
Análise de Qualidade em Metais Usinados por Descarga Elétrica
A usinagem por descarga elétrica, ou EDM, é um processo de fabricação que remove o material via
descargas [1]. Este processo de usinagem é geralmente usado com metais condutores que seriam difíceis
para usinar com métodos convencionais.
Como em todos os processos de usinagem, a precisão e a exatidão devem ser altas para atender a
níveis de tolerância. Nesta nota de aplicação, a qualidade dos metais usinados será avaliada com um
Nanovea Perfilômetro 3D sem contato.
Um Olhar MELHOR sobre Lentes de Policarbonato
Um Olhar MELHOR sobre Lentes de Policarbonato
Saiba mais
As lentes de policarbonato são comumente usadas em muitas aplicações ópticas. Sua alta resistência ao impacto, baixo peso e custo baixo de produção de alto volume as torna mais práticas do que o vidro tradicional em várias aplicações [1].
Algumas dessas aplicações exigem critérios de segurança (por exemplo, óculos de proteção), complexidade (por exemplo, lentes Fresnel) ou durabilidade (por exemplo, lentes de semáforo) que são difíceis de atender sem o uso de plásticos. Sua capacidade de atender a muitos requisitos de forma barata, mantendo qualidades óticas suficientes, faz com que as lentes plásticas se destaquem em seu campo. As lentes de policarbonato também têm limitações. A principal preocupação dos consumidores é a facilidade com que eles podem ser arranhados. Para compensar isto, processos extras podem ser realizados para aplicar um revestimento anti-riscos.
A Nanovea analisa algumas propriedades importantes das lentes de plástico utilizando nossos três instrumentos de metrologia: Profilômetro, Tribômetroe Testador Mecânico.
Clique para ler mais!
Perfilometria automatizada de grande área de PCB
A ampliação dos processos de fabricação é necessária para que as indústrias cresçam e acompanhem as demandas constantemente crescentes. À medida que o processo de fabricação aumenta, as ferramentas utilizadas no controle de qualidade também precisam ser aumentadas. Essas ferramentas devem ser rápidas para acompanhar o ritmo de produção, mantendo ao mesmo tempo uma alta precisão para atender aos limites de tolerância do produto. Aqui, a Nanovea HS2000 Profilômetro, com Line Sensor, mostra seu valor como instrumento de controle de qualidade com suas capacidades de profilometria rápida, automatizada e de alta resolução em grandes áreas.
Clipe de vídeo ou Nota de aplicação: Perfilometria automatizada de grande área de PCB
