Categoria: Testes de laboratório

Deformação Creep dos Polímeros usando Nanoindentação

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DEFORMAÇÃO POR DEFORMAÇÃO

DE POLÍMEROS QUE UTILIZAM A NANOINDENTAÇÃO

Preparado por

DUANJIE LIPhD

INTRODUÇÃO

Como materiais viscoelásticos, os polímeros muitas vezes sofrem uma deformação dependente do tempo sob uma certa carga aplicada, também conhecida como fluência. A fluência torna-se um fator crítico quando as peças poliméricas são projetadas para serem expostas a tensões contínuas, tais como componentes estruturais, uniões e encaixes, e recipientes de pressão hidrostática.

IMPORTÂNCIA DA MEDIÇÃO DE FLUÊNCIA PARA POLÍMETROS

A natureza inerente da viscoelasticidade desempenha um papel vital no desempenho dos polímeros e influencia diretamente a confiabilidade do seu serviço. As condições ambientais, como carga e temperatura, afetam o comportamento de fluência dos polímeros. As falhas por fluência ocorrem frequentemente devido à falta de atenção ao comportamento de fluência dependente do tempo dos materiais poliméricos usados sob condições de serviço específicas. Como resultado, é importante desenvolver um teste confiável e quantitativo dos comportamentos mecânicos viscoelásticos dos polímeros. O módulo Nano da NANOVEA Testadores Mecânicos aplica a carga com um piezo de alta precisão e mede diretamente a evolução da força e do deslocamento in situ. A combinação de precisão e repetibilidade torna-o uma ferramenta ideal para medição de fluência.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos que
o Testador Mecânico NANOVEA PB1000
em Nanoindentação O modo é uma ferramenta ideal
para o estudo das propriedades mecânicas viscoelásticas
incluindo dureza, módulo de Young
e rastejamento de materiais poliméricos.

NANOVEA

PB1000

CONDIÇÕES DE TESTE

Oito amostras diferentes de polímeros foram testadas pela técnica de nanoindentação usando o Testador Mecânico NANOVEA PB1000. Como a carga aumentou linearmente de 0 a 40 mN, a profundidade aumentou progressivamente durante a fase de carga. A deformação foi então medida pela mudança da profundidade de indentação na carga máxima de 40 mN durante 30 s.

CARGA MÁXIMA 40 mN

TAXA DE CARREGAMENTO
80 mN/min

TAXA DE DESLOCAÇÃO 80 mN/min

TEMPO DE CRÉDITO
30 s

TIPO INDENTER

Berkovich

Diamante

*instalação do teste de nanoindentação

RESULTADOS & DISCUSSÃO

O gráfico carga vs deslocamento dos testes de nanoindentação em diferentes amostras de polímeros é mostrado no FIGURA 1 e as curvas de fluência são comparadas no FIGURA 2. A dureza e o módulo de Young são resumidos no FIGURA 3, e a profundidade de fluência é mostrada no FIGURA 4. Como exemplos no FIGURA 1, as porções AB, BC e CD da curva de carga-deslocamento para a medição da nanoindentação representam os processos de carga, fluência e descarga, respectivamente.

Delrin e PVC apresentam a maior dureza de 0,23 e 0,22 GPa, respectivamente, enquanto o PEBD possui a menor dureza de 0,026 GPa entre os polímeros testados. Em geral, os polímeros mais duros apresentam menores taxas de deformação. O PEBD mais mole possui a maior profundidade de fluência de 798 nm, em comparação com ~120 nm para Delrin.

As propriedades de deslizamento dos polímeros são críticas quando eles são utilizados em peças estruturais. Medindo com precisão a dureza e a fluência dos polímeros, é possível obter uma melhor compreensão da confiabilidade dos polímeros dependente do tempo. A fluência, mudança do deslocamento em uma determinada carga, também pode ser medida em diferentes temperaturas elevadas e umidade usando o Equipamento de Teste Mecânico NANOVEA PB1000, fornecendo uma ferramenta ideal para medir quantitativamente e de forma confiável os comportamentos mecânicos viscoelásticos dos polímeros.
no ambiente de aplicação realista simulado.

FIGURA 1: As parcelas de carga vs deslocamento
de diferentes polímeros.

FIGURA 2: Rastejando a uma carga máxima de 40 mN durante 30 s.

FIGURA 3: Dureza e módulo de Young dos polímeros.

FIGURA 4: Profundidade de rastejamento dos polímeros.

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos que o NANOVEA PB1000
O Testador mecânico mede as propriedades mecânicas de diferentes polímeros, incluindo a dureza, o módulo de Young e a fluência. Tais propriedades mecânicas são essenciais na seleção do material polimérico adequado para as aplicações pretendidas. Derlin e PVC apresentam a maior dureza de 0,23 e 0,22 GPa, respectivamente, enquanto o PEBD possui a menor dureza de 0,026 GPa entre os polímeros testados. Em geral, os polímeros mais duros exibem taxas mais baixas de fluência. O PEBD mais macio apresenta a maior profundidade de fluência de 798 nm, em comparação com ~120 nm para Derlin.

Os Ensaios Mecânicos NANOVEA fornecem módulos Nano e Micro multi-funcionais inigualáveis em uma única plataforma. Ambos os módulos Nano e Micro incluem os modos de teste de arranhões, teste de dureza e teste de desgaste, fornecendo a gama de testes mais selvagem e mais fácil de usar disponível em um único sistema.

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Nanoindentação Metálica Multifásica

Estudo Metalúrgico de Material Multifásico utilizando Nanoindentação

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ESTUDO DA METALURGIA
DE MATERIAL MULTIFÁSICO

UTILIZANDO A NANOINDENTAÇÃO

Preparado por

DUANJIE LIPhD & ALEXIS CELESTIN

INTRODUÇÃO

A metalurgia estuda o comportamento físico e químico dos elementos metálicos, bem como seus compostos intermetálicos e ligas. Os metais que passam por processos de trabalho, tais como fundição, forjamento, laminação, extrusão e usinagem, experimentam mudanças em suas fases, microestrutura e textura. Estas mudanças resultam em propriedades físicas variadas, incluindo dureza, resistência, tenacidade, ductilidade e resistência ao desgaste do material. A metalografia é freqüentemente aplicada para aprender o mecanismo de formação de tais fases específicas, microestrutura e textura.

IMPORTÂNCIA DA MECÂNICA LOCAL PROPRIEDADES PARA PROJETO DE MATERIAIS

Os materiais avançados geralmente têm várias fases em uma microestrutura e textura especiais para atingir as propriedades mecânicas desejadas para aplicações-alvo na prática industrial. Nanoindentação é amplamente aplicado para medir o comportamento mecânico de materiais em pequenas escalas ^{i ii}.Entretanto, é desafiador e demorado selecionar com precisão locais específicos para indentação em uma área muito pequena. Um procedimento confiável e fácil de usar de testes de nanoindentação é exigido para determinar as propriedades mecânicas de diferentes fases de um material com alta precisão e medições oportunas.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, medimos as propriedades mecânicas de uma amostra metalúrgica multifásica utilizando o Mais Poderoso Testador Mecânico: o NANOVEA PB1000.

Aqui, mostramos a capacidade do PB1000 em realizar medições de nanoindentação em múltiplas fases (grãos) de uma grande superfície de amostra com alta precisão e facilidade de uso, utilizando nosso Controlador de Posição Avançado.

NANOVEA

PB1000

CONDIÇÕES DE TESTE

Neste estudo, utilizamos uma amostra metalúrgica com múltiplas fases. A amostra tinha sido polida até um acabamento de superfície semelhante a um espelho antes dos testes de recuo. Quatro fases foram identificadas na amostra, a saber: FASE 1, FASE 2, FASE 3 e FASE 4, como mostrado abaixo.

O Controlador Avançado de Estágio é uma ferramenta intuitiva de navegação por amostragem que ajusta automaticamente a velocidade do movimento da amostra sob o microscópio ótico com base na posição do mouse. Quanto mais distante o mouse estiver do centro do campo de visão, mais rápido o estágio se move em direção à direção do mouse. Isto proporciona um método de fácil utilização para navegar por toda a superfície da amostra e selecionar o local pretendido para os testes mecânicos. As coordenadas dos locais de teste são salvas e numeradas, juntamente com suas configurações de teste individuais, tais como cargas, taxa de carga/descarga, número de testes em um mapa, etc. Tal procedimento de teste permite aos usuários examinar uma grande superfície de amostra para áreas específicas de interesse para indentação e realizar todos os testes de indentação em diferentes locais ao mesmo tempo, tornando-a uma ferramenta ideal para testes mecânicos de amostras metalúrgicas com múltiplas fases.

Neste estudo, localizamos as fases específicas da amostra sob o microscópio ótico integrado no NANOVEA Testador Mecânico, conforme numerado em FIGURA 1. As coordenadas dos locais selecionados são salvas, seguidas por testes automáticos de nanoindentação todos de uma só vez sob as condições de teste resumidas abaixo

FIGURA 1: SELECIONANDO O LOCAL DE NANOINDENTAÇÃO NA SUPERFÍCIE DA AMOSTRA.

RESULTADOS: NANOINDENTAÇÕES EM DIFERENTES FASES

As reentrâncias nas diferentes fases da amostra são exibidas abaixo. Demonstramos que o excelente controle de posição da fase da amostra na NANOVEA Testador Mecânico permite que os usuários identifiquem com precisão o local de destino para testes de propriedades mecânicas.

As curvas representativas de carga-deslocamento das reentrâncias são mostradas em FIGURA 2e a dureza correspondente e o módulo de Young calculado pelo método Oliver e Pharrⁱⁱⁱ são resumidos e comparados em FIGURA 3.

O FASES 1, 2, 3 e 4 possuem uma dureza média de ~5,4, 19,6, 16,2 e 7,2 GPa, respectivamente. O tamanho relativamente pequeno para FASE 2 contribui para seu maior desvio padrão da dureza e dos valores do módulo de Young.

FIGURA 2: CURVAS DE CARGA-DESLOCAMENTO
DAS NANOINDENTAÇÕES

FIGURA 3: DUREZA E MÓDULO DE JOVENS DE DIFERENTES FASES

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos o NANOVEA Mechanical Tester realizando medições de nanoindentação em várias fases de uma grande amostra metalúrgica utilizando o Advanced Stage Controller. O controle preciso da posição permite aos usuários navegar facilmente por uma grande superfície de amostra e selecionar diretamente as áreas de interesse para as medições de nanoindentação.

As coordenadas de localização de todas as reentrâncias são salvas e então executadas consecutivamente. Tal procedimento de teste torna a medição das propriedades mecânicas locais em pequenas escalas, por exemplo, a amostra de metal multifásica neste estudo, substancialmente menos demorada e mais fácil de usar. As duras FASES 2, 3 e 4 melhoram as propriedades mecânicas da amostra, possuindo uma dureza média de ~19,6, 16,2 e 7,2 GPa, respectivamente, em comparação com ~5,4 GPa para a FASE 1.

Os módulos Nano, Micro ou Macro do instrumento incluem todos os modos de teste ISO e ASTM, de indentação, de raspagem e de desgaste, proporcionando a gama de testes mais ampla e mais amigável disponível em um único sistema. A gama inigualável do NANOVEA é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades mecânicas de revestimentos finos ou grossos, macios ou duros, filmes e substratos, incluindo dureza, módulo Young, resistência à fratura, aderência, resistência ao desgaste e muitos outros.

i Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Journal of Materials Research., Volume 19, Número 1, Jan 2004, pp.3-20
ii Schuh, C.A., Materials Today, Volume 9, Edição 5, Maio de 2006, pp. 32-40
iii Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Journal of Materials Research, Volume 7, Número 6, junho de 1992, pp.1564-1583

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Medição da profundidade do piso do pneu e da rugosidade da superfície da borracha | Perfilador óptico 3D

MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DO PERFIL DO PNEU E DA RUGOSIDADE DA SUPERFÍCIE DA BORRACHA usando o perfilador óptico 3D

Preparado por

ANDREA HERRMANN

Embora a profundidade do piso dos pneus seja normalmente medida com medidores manuais para a segurança do consumidor, a pesquisa e desenvolvimento industrial e os fabricantes de pneus exigem métodos mais avançados. Esta nota de aplicação demonstra como um perfilômetro óptico 3D fornece medições precisas da profundidade do piso dos pneus, mapeamento de contornos e análise da rugosidade da superfície da borracha para estudos de alta precisão.

INTRODUÇÃO

Como todos os materiais, o coeficiente de atrito da borracha está relacionado, em parte, à rugosidade da sua superfície. Nos pneus dos veículos, tanto a profundidade do piso como a rugosidade da superfície afetam diretamente a tração, a frenagem e o desempenho em termos de desgaste. Neste estudo, a superfície da borracha e a rugosidade e dimensões do piso são analisadas utilizando perfilometria 3D sem contato.

A AMOSTRA

IMPORTÂNCIA DA PERFILOMETRIA 3D SEM CONTATO PARA A MEDIÇÃO DA PROFUNDIDADE DO SOLO DO PNEU

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

O sistema Profiler permite uma ampla variedade de tamanhos de amostra e não requer nenhuma preparação da amostra. Com uma única varredura, os usuários podem capturar tanto a profundidade geral do piso do pneu quanto a rugosidade da superfície em nível micro, sem nenhuma influência da refletividade ou absorção da amostra. Além disso, esses perfiladores têm a capacidade avançada de medir ângulos de superfície elevados sem a necessidade de manipulação dos resultados por software.

Essa versatilidade torna os perfiladores NANOVEA ideais tanto para testes de desgaste de pneus quanto para pesquisas avançadas sobre materiais de borracha.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, apresentamos o NANOVEA ST400, um perfilador óptico 3D sem contato que mede a profundidade do piso do pneu, a geometria do contorno e a rugosidade da superfície da borracha. Uma área de superfície de amostra grande o suficiente para representar toda a superfície do pneu foi selecionada aleatoriamente para este estudo. Para quantificar as características da borracha, usamos o software de análise NANOVEA Ultra 3D para medir as dimensões das ranhuras, a profundidade do piso, a rugosidade da superfície e a área desenvolvida em comparação com a área projetada.

NANOVEA Padrão ST400
Profilômetro óptico 3D

ANÁLISE: VIAGEM PNEUMÁTICA

A visualização 3D e a visualização em cores falsas dos sulcos mostram o valor do mapeamento de projetos de superfícies 3D. Isso fornece aos engenheiros uma ferramenta simples para avaliar a uniformidade da profundidade dos sulcos, o projeto das ranhuras e o desgaste sob vários ângulos. A análise avançada de contornos e a análise da altura dos degraus são ferramentas extremamente poderosas para medir com precisão as dimensões das formas e do projeto das amostras.

ANÁLISE AVANÇADA DE CONTORNO

ANÁLISE DA ALTURA DOS DEGRAUS

ANÁLISE: SUPERFÍCIE DE RUBRICAS

A superfície da borracha pode ser quantificada de várias maneiras usando ferramentas de software integradas, conforme mostrado nas figuras a seguir. Pode-se observar que a rugosidade da superfície é de 2,688 μm, e a área desenvolvida versus a área projetada é de 9,410 mm² versus 8,997 mm². Esses resultados demonstram como a rugosidade da superfície da borracha afeta a tração e o desempenho, permitindo comparações entre diferentes formulações de borracha ou níveis variados de desgaste da superfície.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o perfilador óptico sem contato NANOVEA 3D pode caracterizar com precisão a profundidade do piso do pneu, as dimensões do contorno e a rugosidade da superfície da borracha. Os dados mostram uma rugosidade superficial de 2,69 µm e uma área desenvolvida de 9,41 mm² com uma área projetada de 9 mm². Várias dimensões e raios dos pisos de borracha também foram medidos. Essas informações podem ser usadas por fabricantes de pneus, pesquisadores automotivos e engenheiros de materiais para comparar designs de banda de rodagem, formulações de borracha ou pneus com diferentes graus de desgaste. Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos disponíveis no software de análise Ultra 3D.

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Medição de Desgaste In Situ em Alta Temperatura

MEDIÇÃO DE DESGASTE IN SITU EM ALTA TEMPERATURA

USANDO O TRIBÔMETRO

Preparado por

Duanjie Li, PhD

INTRODUÇÃO

O Transformador Diferencial Linear Variável (LVDT) é um tipo de transformador elétrico robusto usado para medir o deslocamento linear. Tem sido amplamente utilizado em diversas aplicações industriais, incluindo turbinas de potência, hidráulica, automação, aeronaves, satélites, reatores nucleares, e muitas outras.

Neste estudo, apresentamos os add-ons de LVDT e módulos de alta temperatura do NANOVEA Tribômetro que permitem que a alteração da profundidade da trilha de desgaste da amostra testada seja medida durante o processo de desgaste em temperaturas elevadas. Isso permite aos usuários correlacionar diferentes estágios do processo de desgaste com a evolução do COF, o que é fundamental para melhorar a compreensão fundamental do mecanismo de desgaste e das características tribológicas dos materiais para aplicações em altas temperaturas.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, gostaríamos de mostrar a capacidade do Tribômetro NANOVEA T50 para monitorar in situ a evolução do processo de desgaste dos materiais a temperaturas elevadas.

O processo de desgaste da cerâmica de silicato de alumina a diferentes temperaturas é simulado de forma controlada e monitorada.

NANOVEA

T50

PROCEDIMENTO DE TESTE

O comportamento tribológico, por exemplo, coeficiente de atrito, COF e resistência ao desgaste das placas cerâmicas de silicato de alumina foi avaliado pelo Tribômetro NANOVEA. A placa cerâmica de silicato de alumina foi aquecida por um forno desde a temperatura ambiente, RT, até temperaturas elevadas (400°C e 800°C), seguido pelos testes de desgaste a tais temperaturas.

Para comparação, os testes de desgaste foram realizados quando a amostra esfriou de 800°C para 400°C e depois para a temperatura ambiente. Uma ponta esférica AI2O3 (6mm de diâmetro, grau 100) foi aplicada contra as amostras testadas. O COF, a profundidade de desgaste e a temperatura foram monitorados in situ.

PARÂMETROS DE TESTE

da medição pin-on-disk

A taxa de desgaste, K, foi avaliada usando a fórmula K=V/(Fxs)=A/(Fxn), onde V é o volume gasto, F é a carga normal, s é a distância de deslizamento, A é a área da seção transversal da pista de desgaste, e n é o número de revolução. A rugosidade da superfície e os perfis da pista de desgaste foram avaliados pelo Perfurador Óptico NANOVEA, e a morfologia da pista de desgaste foi examinada usando um microscópio ótico.

RESULTADOS & DISCUSSÃO

O COF e a profundidade da pista de desgaste registrados in situ são mostrados no FIGURA 1 e FIGURA 2, respectivamente. No FIGURA 1, "-I" indica o teste realizado quando a temperatura foi aumentada de RT para uma temperatura elevada. O "-D" representa a diminuição da temperatura a partir de uma temperatura mais alta de 800°C.

Como mostrado no FIGURA 1, as amostras testadas em diferentes temperaturas exibem um COF comparável de ~0,6 ao longo das medições. Um COF tão elevado leva a um processo de desgaste acelerado que cria uma quantidade substancial de detritos. A profundidade da pista de desgaste foi monitorada durante os testes de desgaste por LVDT, como mostrado na FIGURA 2. Os testes realizados à temperatura ambiente antes do aquecimento da amostra e após o resfriamento da amostra mostram que a placa cerâmica de silicato de alumina apresenta um processo de desgaste progressivo em RT, a profundidade da pista de desgaste aumenta gradualmente durante todo o teste de desgaste para ~170 e ~150 μm, respectivamente.

Em comparação, os testes de desgaste em temperaturas elevadas (400°C e 800°C) apresentam um comportamento de desgaste diferente - a profundidade da pista de desgaste aumenta prontamente no início do processo de desgaste, e diminui à medida que o teste continua. A profundidade da pista de desgaste para testes realizados em temperaturas 400°C-I, 800°C e 400°C-D é de ~140, ~350 e ~210 μm, respectivamente.

FIGURA 1. Coeficiente de Fricção durante os testes pin-on-disk a diferentes temperaturas

FIGURA 2. Evolução da profundidade da pista de desgaste da placa cerâmica de silicato de alumina a diferentes temperaturas

A taxa média de desgaste e a profundidade da pista de desgaste das placas cerâmicas de silicato de alumina em diferentes temperaturas foram medidas usando NANOVEA Profiler Óptico, conforme resumido em FIGURA 3. A profundidade da pista de desgaste está de acordo com o registrado usando LVDT. A placa cerâmica de silicato de alumina apresenta uma taxa de desgaste substancialmente aumentada de ~0,5 mm3/Nm a 800°C, em comparação com as taxas de desgaste abaixo de 0,2 mm3/N a temperaturas abaixo de 400°C. A placa cerâmica de silicato de alumina não apresenta propriedades mecânicas/tribológicas significativamente melhoradas após o curto processo de aquecimento, possuindo uma taxa de desgaste comparável antes e depois do tratamento térmico.

A cerâmica de silicato de alumina, também conhecida como lava e pedra milagrosa, é macia e maquinável antes do tratamento térmico. Um longo processo de queima a temperaturas elevadas de até 1093°C pode aumentar substancialmente sua dureza e resistência, após o que é necessária a usinagem com diamante. Tal característica única torna a cerâmica de silicato de alumina um material ideal para escultura.

Neste estudo, mostramos que o tratamento térmico a uma temperatura mais baixa que o necessário para a queima (800°C vs 1093°C) em pouco tempo não melhora as características mecânicas e tribológicas da cerâmica de silicato de alumina, tornando a queima adequada um processo essencial para este material antes de sua utilização nas aplicações reais.

FIGURA 3. Taxa de desgaste e profundidade da pista de desgaste da amostra em diferentes temperaturas

CONCLUSÃO

Com base na análise tribológica abrangente deste estudo, mostramos que a placa cerâmica de silicato de alumina apresenta coeficiente de atrito comparável em diferentes temperaturas desde a temperatura ambiente até 800°C. No entanto, mostra uma taxa de desgaste substancialmente aumentada de ~0,5 mm3/Nm a 800°C, demonstrando a importância de um tratamento térmico adequado desta cerâmica.

Os Tribômetros NANOVEA são capazes de avaliar as propriedades tribológicas dos materiais para aplicações a altas temperaturas de até 1000°C. A função de medições in situ do COF e da profundidade da pista de desgaste permite aos usuários correlacionar diferentes estágios do processo de desgaste com a evolução do COF, o que é fundamental para melhorar a compreensão fundamental do mecanismo de desgaste e das características tribológicas dos materiais utilizados em temperaturas elevadas.

Os Tribômetros NANOVEA oferecem testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear conforme ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste a alta temperatura, lubrificação e tribo-corrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. A gama inigualável da NANOVEA é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.

Os perfis opcionais 3D sem contato estão disponíveis para imagens 3D de alta resolução de faixas de desgaste, além de outras medidas de superfície, tais como rugosidade.

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Análise de superfície de escamas de peixe usando perfilador ótico 3D

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ANÁLISE DE SUPERFÍCIE DE ESCAMAS DE PEIXE

usando o PERFIL ÓPTICO 3D

Preparado por

Andrea Novitsky

INTRODUÇÃO

A morfologia, padrões e outras características de uma escama de peixe são estudadas usando o NANOVEA Perfilador óptico 3D sem contato. A natureza delicada desta amostra biológica, juntamente com as suas ranhuras muito pequenas e em ângulo elevado, também realçam a importância da técnica sem contacto do perfilador. Os sulcos na escama são chamados de circuli, e podem ser estudados para estimar a idade dos peixes, e até mesmo distinguir períodos de diferentes taxas de crescimento, semelhantes aos anéis de uma árvore. Esta é uma informação muito importante para a gestão das populações de peixes selvagens, a fim de evitar a sobrepesca.

Importância da Profilometria 3D Sem Contato para ESTUDOS BIOLÓGICOS

Ao contrário de outras técnicas, tais como sondas de toque ou interferometria, o Profiler Óptico 3D sem contato, utilizando cromatismo axial, pode medir praticamente qualquer superfície. Os tamanhos das amostras podem variar muito devido ao estadiamento aberto e não há necessidade de preparação de amostras. As características de nano através de macro range são obtidas durante uma medição de perfil de superfície com influência zero da refletividade ou absorção da amostra. O instrumento oferece uma capacidade avançada de medir ângulos de superfície elevados sem manipulação dos resultados por software. Qualquer material pode ser facilmente medido, seja transparente, opaco, especular, difusivo, polido ou rugoso. A técnica fornece uma capacidade ideal, ampla e amigável para maximizar os estudos de superfície, juntamente com os benefícios das capacidades combinadas 2D e 3D.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos o NANOVEA ST400, um Profiler 3D sem contato com um sensor de alta velocidade, fornecendo uma análise abrangente da superfície de uma escala.

O instrumento tem sido usado para escanear toda a amostra, juntamente com uma varredura de maior resolução da área central. A rugosidade da superfície externa e interna da escala também foi medida para comparação.

NANOVEA

ST400

Caracterização da superfície 3D e 2D da escala externa

A 3D View e a False Color View da escala externa mostram uma estrutura complexa semelhante a uma impressão digital ou os anéis de uma árvore. Isto proporciona aos usuários uma ferramenta simples para observar diretamente a caracterização da superfície da escala a partir de diferentes ângulos. Várias outras medidas da escala externa são mostradas juntamente com a comparação dos lados externo e interno da escala.

COMPARAÇÃO DE RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA 3D Non-Contact Optical Profiler pode caracterizar uma balança de peixe de diversas maneiras.

As superfícies externas e internas da escala podem ser facilmente distinguidas apenas pela rugosidade superficial, com valores de rugosidade de 15.92μm e 1.56μm respectivamente. Além disso, informações precisas e precisas podem ser aprendidas sobre uma balança de peixe através da análise das ranhuras, ou circuli, na superfície externa da balança. A distância das faixas de circuli do foco central foi medida, e a altura do circuli também foi encontrada aproximadamente 58μm em média alta.

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

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Análise Mecânica Dinâmica (DMA) Varredura de Frequência em Polímero

VARREDURA DE FREQÜÊNCIA DMA

SOBRE POLÍMEROS USANDO NANOINDENTAÇÃO

Preparado por

Duanjie Li, PhD

INTRODUÇÃO

IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE MECÂNICA DINÂMICA TESTE DE VARREDURA DE FREQÜÊNCIA

A mudança na frequência da tensão muitas vezes leva a variações no módulo complexo, que é uma propriedade mecânica crítica dos polímeros. Por exemplo, os pneus estão sujeitos a elevadas deformações cíclicas quando os veículos circulam na estrada. A frequência da pressão e da deformação muda à medida que o carro acelera para velocidades mais altas. Tal alteração pode resultar em variação nas propriedades viscoelásticas do pneu, que são fatores importantes no desempenho do carro. É necessário um teste confiável e repetível do comportamento viscoelástico de polímeros em diferentes frequências. O módulo Nano da NANOVEA Testador Mecânico gera carga senoidal por um atuador piezoelétrico de alta precisão e mede diretamente a evolução da força e do deslocamento usando célula de carga ultrassensível e capacitor. A combinação de fácil configuração e alta precisão o torna uma ferramenta ideal para varredura de frequência de Análise Mecânica Dinâmica.

Os materiais viscoelásticos apresentam tanto características viscosas quanto elásticas quando submetidos a deformações. Longas cadeias moleculares em materiais poliméricos contribuem para suas propriedades viscoelásticas únicas, ou seja, uma combinação das características tanto de sólidos elásticos quanto de fluidos newtonianos. Estresse, temperatura, freqüência e outros fatores desempenham um papel nas propriedades viscoelásticas. A Análise Mecânica Dinâmica, também conhecida como DMA, estuda o comportamento viscoelástico e o módulo complexo do material, aplicando uma tensão sinusoidal e medindo a mudança de deformação.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, estudamos as propriedades viscoelásticas de uma amostra de pneu polido em diferentes frequências de DMA usando o Testador Mecânico Mais Poderoso, NANOVEA PB1000, em Nanoindentação modo.

NANOVEA

PB1000

CONDIÇÕES DE TESTE

FREQUÊNCIAS (Hz):

0.1, 1.5, 10, 20

TEMPO DE ARREPIO EM CADA FREQ.

50 seg

TENSÃO DE OSCILAÇÃO

0.1 V

TENSÃO DE CARGA

1 V

tipo indenter

Spherical

Diamante | 100 μm

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A varredura de freqüência da Análise Mecânica Dinâmica na carga máxima permite uma medição rápida e simples das características viscoelásticas da amostra em diferentes freqüências de carga em um teste. O deslocamento de fase e as amplitudes das ondas de carga e deslocamento em diferentes freqüências podem ser usados para calcular uma variedade de propriedades viscoelásticas fundamentais do material, incluindo Módulo de armazenamento, Módulo de perdas e Tan (δ) como resumido nos gráficos a seguir.

As freqüências de 1, 5, 10 e 20 Hz neste estudo, correspondem a velocidades de cerca de 7, 33, 67 e 134 km por hora. Como a freqüência de teste aumenta de 0,1 a 20 Hz, pode-se observar que tanto o módulo de armazenamento quanto o módulo de perda aumentam progressivamente. Tan (δ) diminui de ~0,27 para 0,18 à medida que a freqüência aumenta de 0,1 para 1 Hz, e depois aumenta gradualmente para ~0,55 quando a freqüência de 20 Hz é atingida. A varredura de freqüência DMA permite medir as tendências do Módulo de Armazenamento, Módulo de Perda e Tan (δ), que fornecem informações sobre o movimento dos monômeros e reticulação, assim como a transição vítrea dos polímeros. Ao elevar a temperatura usando uma placa de aquecimento durante a varredura de freqüência, pode-se obter uma imagem mais completa da natureza do movimento molecular sob diferentes condições de teste.

EVOLUÇÃO DA CARGA E PROFUNDIDADE

DA VARREDURA TOTAL DE FREQÜÊNCIA DMA

Carga e Profundidade vs Tempo em DIFERENTES FREQUÊNCIAS

MÓDULO DE ARMAZENAMENTO

EM DIFERENTES FREQÜÊNCIAS

MÓDULO PERDIDO

EM DIFERENTES FREQÜÊNCIAS

TAN (δ)

EM DIFERENTES FREQÜÊNCIAS

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos a capacidade do NANOVEA Mechanical Tester em realizar o teste de varredura de freqüência da Análise Mecânica Dinâmica em uma amostra de pneu. Este teste mede as propriedades viscoelásticas do pneu em diferentes freqüências de tensão. O pneu mostra maior módulo de armazenamento e perda à medida que a freqüência de carga aumenta de 0,1 para 20 Hz. Ele fornece informações úteis sobre os comportamentos viscoelásticos do pneu rodando em diferentes velocidades, o que é essencial para melhorar o desempenho dos pneus para passeios mais suaves e seguros. O teste de varredura de freqüência DMA pode ser realizado em várias temperaturas para imitar o ambiente de trabalho realista do pneu sob diferentes condições climáticas.

No Módulo Nano do Testador Mecânico NANOVEA, a aplicação de carga com o piezo rápido é independente da medição de carga feita por um strain gage separado de alta sensibilidade. Isto dá uma vantagem distinta durante a Análise Mecânica Dinâmica, pois a fase entre profundidade e carga é medida diretamente a partir dos dados coletados do sensor. O cálculo da fase é direto e não necessita de modelagem matemática que acrescenta imprecisão ao módulo de perda e armazenamento resultante. Este não é o caso de um sistema baseado em bobina.

Em conclusão, a DMA mede o módulo de perda e armazenamento, módulo complexo e Tan (δ) em função da profundidade, tempo e freqüência do contato. O estágio opcional de aquecimento permite determinar a temperatura de transição de fase dos materiais durante o DMA. Os testadores mecânicos NANOVEA fornecem módulos Nano e Micro multifuncionais inigualáveis em uma única plataforma. Ambos os módulos Nano e Micro incluem os modos de teste de arranhões, teste de dureza e teste de desgaste, proporcionando a mais ampla e amigável gama de testes disponíveis em um único módulo.

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Topografia da Lente Fresnel

TOPOGRAFIA DA LENTE DE FRESNELUSANDO 3D PERFILÔMETRO ÓPTICO SEM CONTATO

Preparado por

Duanjie Li & Benjamin Mell

INTRODUÇÃO

Uma lente é um dispositivo óptico de simetria axial que transmite e refrai a luz. Uma lente simples consiste em um único componente óptico para convergir ou divergir a luz. Mesmo que as superfícies esféricas não tenham a forma ideal para fazer uma lente, elas são freqüentemente usadas como a forma mais simples para a qual o vidro pode ser retificado e polido.

Uma lente Fresnel consiste de uma série de anéis concêntricos, que são partes finas de uma lente simples com uma largura tão pequena quanto alguns milésimos de polegada. As lentes Fresnel contêm uma abertura grande e uma distância focal curta, com um desenho compacto que reduz o peso e o volume do material necessário, em comparação com as lentes convencionais com as mesmas propriedades ópticas. Uma quantidade muito pequena de luz é perdida por absorção devido à fina geometria da lente Fresnel.

IMPORTÂNCIA DA PROFILOMETRIA 3D SEM CONTATO PARA A INSPEÇÃO DE LENTES FRESNEL

As lentes Fresnel são amplamente empregadas na indústria automotiva, faróis, energia solar e sistemas ópticos de pouso para porta-aviões. Moldar ou estampar as lentes em plástico transparente pode tornar sua produção econômica. A qualidade do serviço das lentes Fresnel depende principalmente da precisão e da qualidade da superfície do seu anel concêntrico. Ao contrário de uma técnica de sonda de toque, NANOVEA Perfis ópticos realize medições de superfície 3D sem tocar na superfície, evitando o risco de fazer novos arranhões. A técnica Luz Cromática é ideal para digitalização precisa de formas complexas, como lentes de diferentes geometrias.

ESQUEMA DE LENTES FRESNEL

As lentes Fresnel de plástico transparente podem ser fabricadas por moldagem ou estampagem. Um controle de qualidade preciso e eficiente é fundamental para revelar moldes ou carimbos defeituosos na produção. Ao medir a altura e o passo dos anéis concêntricos, as variações de produção podem ser detectadas comparando-se os valores medidos com os valores de especificação dados pelo fabricante da lente.

A medição precisa do perfil da lente garante que os moldes ou carimbos sejam usinados corretamente para atender às especificações do fabricante. Além disso, o carimbo pode desgastar-se progressivamente com o tempo, fazendo com que ele perca sua forma inicial. O desvio consistente da especificação do fabricante da lente é uma indicação positiva de que o molde precisa ser substituído.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, apresentamos o NANOVEA ST400, um perfilador 3D sem contato com um sensor de alta velocidade, que fornece uma análise abrangente do perfil 3D de um componente óptico de forma complexa. Para demonstrar as notáveis capacidades da nossa tecnologia Chromatic Light, a análise do contorno é realizada em uma lente Fresnel.

NANOVEA ST400 Área Grande
Profilômetro óptico 3D

A lente acrílica Fresnel de 2,3" x 2,3" utilizada para este estudo consiste em

uma série de anéis concêntricos e um complexo perfil de seção transversal serrilhada.

Tem uma distância focal de 1,5", diâmetro efetivo de 2,0",

125 ranhuras por polegada, e um índice de refração de 1,49.

A varredura NANOVEA ST400 da lente Fresnel mostra um aumento perceptível da altura dos anéis concêntricos, deslocando-se para fora do centro.

COR FALSA 2D

Representação em altura

VISÃO 3D

PERFIL EXTRAÍDO

PEAK & VALLEY

Análise Dimensional do Perfil

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos que o NANOVEA ST400 Profiler Óptico sem contato mede com precisão a topografia de superfície das lentes Fresnel.

A dimensão da altura e do passo pode ser determinada com precisão a partir do complexo perfil serrilhado usando o software de análise NANOVEA. Os usuários podem inspecionar efetivamente a qualidade dos moldes ou carimbos de produção comparando a altura do anel e as dimensões do passo das lentes fabricadas com a especificação ideal do anel.

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

Os Perfiladores Ópticos NANOVEA medem praticamente qualquer superfície em campos incluindo Semicondutores, Microeletrônica, Solar, Fibra Óptica, Automotiva, Aeroespacial, Metalúrgica, Usinagem, Revestimentos, Farmacêutica, Biomédica, Ambiental e muitos outros.

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Inspeção de peças usinadas

PEÇAS FABRICADAS

inspeção a partir do modelo CAD utilizando a profilometria 3D

Autor:

Duanjie Li, PhD

Revisado por

Jocelyn Esparza

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.

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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Avaliação do desgaste por fretting

AVALIAÇÃO DO DESGASTE POR ATRITO

Autor:

Duanjie Li, PhD

Revisado por

Jocelyn Esparza

INTRODUÇÃO

Fretting é "um processo de desgaste especial que ocorre na área de contato entre dois materiais sob carga e sujeito a um movimento relativo mínimo por vibração ou alguma outra força". Quando as máquinas estão em operação, as vibrações ocorrem inevitavelmente nas juntas que são aparafusadas ou fixadas por pinos, entre componentes que não se destinam a se mover, e em acoplamentos e rolamentos oscilantes. A amplitude de tal movimento de deslizamento relativo é freqüentemente na ordem de micrômetros a milímetros. Esse movimento repetitivo de baixa amplitude causa um sério desgaste mecânico localizado e transferência de material na superfície, o que pode levar a uma redução da eficiência de produção, do desempenho da máquina ou até mesmo a danos à máquina.

Importância da Quantitativa
Avaliação do desgaste por fretting

O desgaste por atrito geralmente envolve vários mecanismos de desgaste complexos que ocorrem na superfície de contato, incluindo abrasão de dois corpos, adesão e/ou desgaste por fadiga por atrito. Para entender o mecanismo de desgaste por contato e selecionar o melhor material para proteção contra desgaste por contato, é necessária uma avaliação confiável e quantitativa do desgaste por contato. O comportamento do desgaste por contato é significativamente influenciado pelo ambiente de trabalho, como amplitude de deslocamento, carga normal, corrosão, temperatura, umidade e lubrificação. Um versátil tribômetro que possa simular as diferentes condições de trabalho realistas será ideal para avaliação de desgaste por atrito.

Steven R. Lampman, ASM Handbook: Volume 19: Fadiga e Fractura
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, avaliamos os comportamentos de desgaste por atrito de uma amostra de aço inoxidável SS304 em diferentes velocidades e temperaturas de oscilação para mostrar a capacidade de NANOVEA T50 Tribômetro na simulação do processo de desgaste por atrito do metal de uma maneira bem controlada e monitorada.

NANOVEA

T50

CONDIÇÕES DE TESTE

A resistência ao desgaste por atrito de uma amostra de aço inoxidável SS304 foi avaliada por NANOVEA Tribômetro usando o Módulo de Desgaste Linear Reciprocante. Uma esfera de 6 mm de diâmetro foi usada como material do contador. A pista de desgaste foi examinada usando um NANOVEA Perfilador 3D sem contato.

O teste de atrito foi realizado à temperatura ambiente (RT) e 200 °C para estudar o efeito da alta temperatura sobre a resistência ao desgaste por atrito da amostra SS304. Uma placa de aquecimento na fase de amostra aqueceu a amostra durante o teste de atrito a 200 °C. A taxa de desgaste, Kfoi avaliada usando a fórmula K=V/(F×s)onde V é o volume gasto, F é a carga normal, e s é a distância de deslizamento.

Por favor, note que uma bola de WC como material de balcão foi usada como exemplo neste estudo. Qualquer material sólido com diferentes formas e acabamento superficial pode ser aplicado utilizando uma fixação personalizada para simular a situação real de aplicação.

PARÂMETROS DE TESTE

das medidas de desgaste

RESULTADOS & DISCUSSÃO

O perfil da pista de desgaste 3D permite a determinação direta e precisa da perda de volume da pista de desgaste calculada pelo NANOVEA Software de análise de montanhas.

O teste de desgaste recíproco a uma velocidade baixa de 100 rpm e temperatura ambiente exibe uma pequena pista de desgaste de 0,014 mm³. Em comparação, o teste de desgaste por atrito realizado a uma alta velocidade de 1000 rpm cria uma pista de desgaste substancialmente maior com um volume de 0,12 mm³. Esse processo de desgaste acelerado pode ser atribuído ao alto calor e à intensa vibração gerada durante o teste de desgaste por atrito, que promove a oxidação dos detritos metálicos e resulta em severa abrasão de três corpos. O teste de desgaste por atrito a uma temperatura elevada de 200°C. °C forma uma faixa de desgaste maior de 0,27 mm³.

O teste de desgaste por atrito a 1000 rpm tem uma taxa de desgaste de 1,5×10^-4 mm³/Nm, que é quase nove vezes comparado com o teste de desgaste recíproco a 100 rpm. O teste de desgaste por atrito a uma temperatura elevada acelera ainda mais a taxa de desgaste para 3,4×10^-4 mm³/Nm. Uma diferença tão significativa na resistência ao desgaste medida em diferentes velocidades e temperaturas mostra a importância de simulações adequadas do desgaste por atrito para aplicações realistas.

O comportamento de desgaste pode mudar drasticamente quando pequenas mudanças nas condições de teste são introduzidas no tribosistema. A versatilidade do NANOVEA O Tribômetro permite medir o desgaste sob várias condições, incluindo alta temperatura, lubrificação, corrosão e outras. O controle preciso de velocidade e posição pelo motor avançado permite aos usuários realizar o teste de desgaste a velocidades que variam de 0,001 a 5000 rpm, tornando-o uma ferramenta ideal para laboratórios de pesquisa/teste para investigar o desgaste por atrito em diferentes condições tribológicas.

Pistas de desgaste por fricção em várias condições

sob o microscópio ótico

perfis de tramas de guerra em 3D

proporcionar mais compreensão fundamental
do mecanismo de desgaste por atrito

RESUMO DOS RESULTADOS DAS PISTAS DE DESGASTE

medido usando diferentes parâmetros de teste

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos a capacidade do NANOVEA Tribômetro na avaliação do comportamento de desgaste por atrito de uma amostra de aço inoxidável SS304 de forma bem controlada e quantitativa.

A velocidade de teste e a temperatura desempenham papéis críticos na resistência ao desgaste por atrito dos materiais. O alto calor e a intensa vibração durante o atrito resultaram em um desgaste substancialmente acelerado da amostra SS304 por cerca de nove vezes. A temperatura elevada de 200 °C aumentou ainda mais a taxa de desgaste para 3,4×10^-4 mm³/Nm.

A versatilidade do NANOVEA O Tribômetro o torna uma ferramenta ideal para medir o desgaste por atrito sob várias condições, incluindo alta temperatura, lubrificação, corrosão e outras.

NANOVEA Os tribômetros oferecem testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear compatíveis com ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste a alta temperatura, lubrificação e tribo-corrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. Nossa linha incomparável é uma solução ideal para determinar o escopo total das propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.

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Inspeção de Rugosidade de Superfície de Comprimidos (Indústria Farmacêutica)

Comprimidos (Indústria Farmacêutica)

Inspecionando a rugosidade usando Perfilômetros 3D

Autor:

Jocelyn Esparza

Introdução

Os comprimidos farmacêuticos são a dosagem medicinal mais popular utilizada atualmente. Cada comprimido é composto por uma combinação de substâncias ativas (os produtos químicos que produzem efeito farmacológico) e substâncias inativas (desintegrante, aglutinante, lubrificante, diluente - geralmente na forma de pó). As substâncias ativas e inativas são então comprimidas ou moldadas em um sólido. Depois, dependendo das especificações do fabricante, os comprimidos são ou revestidos ou não revestidos.

Para ser eficaz, os revestimentos das pastilhas precisam seguir os contornos finos dos logotipos ou caracteres gravados nas pastilhas, precisam ser estáveis e robustos o suficiente para sobreviver ao manuseio da pastilha, e não devem fazer com que as pastilhas se colem umas às outras durante o processo de revestimento. As pastilhas atuais normalmente têm um revestimento à base de polissacarídeos e polímeros que incluem substâncias como pigmentos e plastificantes. Os dois tipos mais comuns de revestimento de mesa são revestimentos de filme e revestimento de açúcar. Em comparação com os revestimentos de açúcar, os revestimentos de filme são menos volumosos, mais duráveis e consomem menos tempo para preparar e aplicar. Entretanto, os revestimentos de filme têm mais dificuldade para esconder a aparência de pastilhas.

Os revestimentos de comprimidos são essenciais para a proteção contra umidade, mascarando o sabor dos ingredientes e tornando os comprimidos mais fáceis de engolir. Mais importante ainda, o revestimento dos comprimidos controla o local e a taxa na qual a droga é liberada.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, usamos o Perfilômetro Ótico NANOVEA e o software avançado Mountains para medir e quantificar a topografia de vários comprimidos com nome prensados (1 revestido e 2 não revestidos) para comparar a rugosidade de sua superfície.

Presume-se que o Advil (revestido) terá a rugosidade superficial mais baixa devido ao revestimento de proteção que possui.

NANOVEA

HS2000

Condições de teste

Três lotes de comprimidos comprimidos com nome foram escaneados com o Nanovea HS2000
usando o sensor de linha de alta velocidade para medir vários parâmetros de rugosidade da superfície de acordo com a ISO 25178.

Área de varredura

2 x 2 mm

Resolução da varredura lateral

5 x 5 μm

Tempo de varredura

4 seg.

Exemplos

Resultados & Discussão

Após a digitalização das pastilhas, foi realizado um estudo de rugosidade superficial com o avançado software de análise Mountains para calcular a média da superfície, o valor quadrático da raiz e a altura máxima de cada pastilha.

Os valores calculados suportam a suposição de que o Advil tem uma rugosidade superficial menor devido ao revestimento de proteção que reveste seus ingredientes. O Tylenol mostra ter a maior rugosidade superficial de todas as três pastilhas medidas.

Foi produzido um mapa de altura 2D e 3D da topografia da superfície de cada pastilha que mostram as distribuições das altura medidas. Uma das cinco pastilhas foi selecionada para representar os mapas de altura para cada marca. Estes mapas de altura constituem uma ótima ferramenta para a detecção visual de características da superfície externa, como poços ou picos.

Conclusão

Neste estudo, analisamos e comparamos a rugosidade da superfície de três comprimidos com nome prensado: Advil, Tylenol, e Excedrin. Advil provou ter a rugosidade média de superfície mais baixa. Isto pode ser atribuído à presença do revestimento laranja que incide sobre o medicamento. Em contraste, tanto Excedrin quanto Tylenol não possuem revestimentos, entretanto, sua rugosidade superficial ainda difere uma da outra. O Tylenol provou ter a maior rugosidade média de superfície de todas as pastilhas estudadas.

Usando o NANOVEA HS2000 com sensor de linha de alta velocidade, fomos capazes de medir 5 comprimidos em menos de 1 minuto. Isto pode ser útil para testes de controle de qualidade de centenas de comprimidos em uma produção atual.

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