Categoria: Teste de profilometria

Análise de Superfície com Shot Peened

ANÁLISE DE SUPERFÍCIE SHOT PEENED

USANDO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

O shot peening é um processo no qual um substrato é bombardeado com esferas esféricas de metal, vidro ou cerâmica - comumente chamadas de "shot" - com uma força destinada a induzir plasticidade na superfície. Analisar as características antes e depois do peening fornece informações cruciais para melhorar a compreensão e o controle do processo. A rugosidade da superfície e a área de cobertura das ondulações deixadas pelo disparo são aspectos de interesse especialmente notáveis.

Importância do perfilômetro 3D sem contato para análise de superfície com shot peened

Ao contrário dos perfilômetros de contato tradicionais, que têm sido tradicionalmente usados para análise de superfícies shotpeened, a medição 3D sem contato fornece uma imagem 3D completa para oferecer uma compreensão mais abrangente da área de cobertura e da topografia da superfície. Sem capacidades 3D, uma inspeção dependerá apenas de informações 2D, que são insuficientes para caracterizar uma superfície. Compreender a topografia, a área de cobertura e a rugosidade em 3D é a melhor abordagem para controlar ou melhorar o processo de peening. NANOVEA Perfilômetros 3D sem contato utilizam a tecnologia Chromatic Light com uma capacidade única de medir ângulos acentuados encontrados em superfícies usinadas e marteladas. Além disso, quando outras técnicas falham em fornecer dados confiáveis devido ao contato da sonda, variação da superfície, ângulo ou refletividade, os perfilômetros NANOVEA são bem-sucedidos.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o perfilômetro sem contato NANOVEA ST400 é usado para medir a matéria-prima e duas superfícies perfuradas de forma diferente para uma análise comparativa. Existe uma lista interminável de parâmetros de superfície que podem ser calculados automaticamente após a digitalização da superfície 3D. Aqui, revisaremos a superfície 3D e selecionaremos as áreas de interesse para análise posterior, incluindo a quantificação e investigação da rugosidade, reentrâncias e área da superfície.

NANOVEA

ST400

A AMOSTRA

RESULTADOS

SUPERFÍCIE DE AÇO

ISO 25178 PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 3D

SA	0,399 μm	Rugosidade Média
Sq	0,516 μm	Rugosidade RMS
Sz	5,686 μm	Pico a Vale Máximo
Sp	2,976 μm	Altura máxima de pico
Sv	2,711 μm	Profundidade Máxima do Poço
SKU	3.9344	Curtose
Ssk	-0.0113	Skewness
Sal	0,0028 mm	Comprimento da autocorrelação
Str	0.0613	Taxa de Aspecto da Textura
Sdar	26,539 mm²	Área de Superfície
Svk	0,589 μm	Profundidade Reduzida do Vale

RESULTADOS

SUPERFÍCIE PEENADA 1

COBERTURA DE SUPERFÍCIE
98.105%

ISO 25178 PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 3D

Sa	4,102 μm	Rugosidade Média
Sq	5,153 μm	Rugosidade RMS
Sz	44,975 μm	Pico a Vale Máximo
Sp	24,332 μm	Altura máxima de pico
Sv	20,644 μm	Profundidade Máxima do Poço
SKU	3.0187	Curtose
Ssk	0.0625	Skewness
Sal	0,0976 milímetros	Comprimento da autocorrelação
Str	0.9278	Taxa de Aspecto da Textura
Sdar	29,451 mm²	Área de Superfície
Svk	5,008 μm	Profundidade Reduzida do Vale

RESULTADOS

SUPERFÍCIE PEENADA 2

COBERTURA DE SUPERFÍCIE 97.366%

ISO 25178 PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 3D

Sa	4,330 μm	Rugosidade Média
Sq	5,455 μm	Rugosidade RMS
Sz	54,013 μm	Pico a Vale Máximo
Sp	25,908 μm	Altura máxima de pico
Sv	28,105 μm	Profundidade Máxima do Poço
SKU	3.0642	Curtose
Ssk	0.1108	Skewness
Sal	0,1034 mm	Comprimento da autocorrelação
Str	0.9733	Taxa de Aspecto da Textura
Sdar	29,623 mm²	Área de Superfície
Svk	5,167 μm	Profundidade Reduzida do Vale

CONCLUSÃO

Neste aplicativo de análise de superfície perfurada, demonstramos como o NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profiler caracteriza com precisão a topografia e os detalhes nanométricos de uma superfície perfurada. É evidente que tanto a Superfície 1 quanto a Superfície 2 têm um impacto significativo em todos os parâmetros aqui relatados quando comparados à matéria-prima. Um simples exame visual das imagens revela as diferenças entre as superfícies. Isso é confirmado observando a área de cobertura e os parâmetros listados. Em comparação com a Superfície 2, a Superfície 1 apresenta uma rugosidade média menor (Sa), mossas mais rasas (Sv) e área superficial reduzida (Sdar), mas uma área de cobertura ligeiramente maior.

A partir dessas medições de superfície 3D, as áreas de interesse podem ser prontamente identificadas e submetidas a uma ampla gama de medições, incluindo rugosidade, acabamento, textura, forma, topografia, nivelamento, empenamento, planaridade, volume, altura do degrau e outros. Uma seção transversal 2D pode ser rapidamente escolhida para uma análise detalhada. Esta informação permite uma investigação abrangente de superfícies marteladas, utilizando uma gama completa de recursos de medição de superfície. Áreas específicas de interesse podem ser examinadas com um módulo AFM integrado. Os perfilômetros 3D NANOVEA oferecem velocidades de até 200 mm/s. Eles podem ser personalizados em termos de tamanho, velocidade, recursos de digitalização e podem até mesmo atender aos padrões de Sala Limpa Classe 1. Opções como Indexing Conveyor e integração para uso Inline ou Online também estão disponíveis.

Um agradecimento especial ao Sr. Hayden do IMF por fornecer a amostra mostrada nesta nota. Industrial Metal Finishing Inc. | indmetfin.com

Morfologia da superfície da tinta

MORFOLOGIA DA SUPERFÍCIE DA PINTURA

MONITORAMENTO AUTOMATIZADO DA EVOLUÇÃO EM TEMPO REAL
USANDO O PERFILÔMETRO NANOVEA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

As propriedades protetoras e decorativas da tinta desempenham um papel significativo em uma variedade de indústrias, incluindo automotiva, naval, militar e de construção. Para obter as propriedades desejadas, como resistência à corrosão, proteção UV e resistência à abrasão, as fórmulas e arquiteturas de tintas são cuidadosamente analisadas, modificadas e otimizadas.

IMPORTÂNCIA DO PERFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA ANÁLISE DE MORFOLOGIA DE SUPERFÍCIE DE TINTA DE SECAGEM

A tinta geralmente é aplicada na forma líquida e passa por um processo de secagem, que envolve a evaporação de solventes e a transformação da tinta líquida em um filme sólido. Durante o processo de secagem, a superfície pintada muda progressivamente de forma e textura. Diferentes acabamentos de superfície e texturas podem ser desenvolvidos usando aditivos para modificar a tensão superficial e as propriedades de fluxo da tinta. No entanto, em casos de receita de tinta mal formulada ou tratamento de superfície inadequado, podem ocorrer falhas indesejadas na superfície da tinta.

O monitoramento in situ preciso da morfologia da superfície da tinta durante o período de secagem pode fornecer informações diretas sobre o mecanismo de secagem. Além disso, a evolução em tempo real das morfologias da superfície é uma informação muito útil em diversas aplicações, como a impressão 3D. A NANOVEA Perfilômetros 3D sem contato medir a morfologia da superfície da tinta dos materiais sem tocar na amostra, evitando qualquer alteração de forma que possa ser causada por tecnologias de contato, como uma caneta deslizante.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o perfilômetro sem contato NANOVEA ST500, equipado com um sensor óptico de linha de alta velocidade, é usado para monitorar a morfologia da superfície da tinta durante seu período de secagem de 1 hora. Mostramos a capacidade do perfilômetro sem contato NANOVEA em fornecer medição de perfil 3D automatizada em tempo real de materiais com mudança de forma contínua.

NANOVEA

ST500

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A tinta foi aplicada na superfície de uma folha de metal, seguida imediatamente por medições automatizadas da evolução da morfologia da tinta de secagem in situ usando o NANOVEA ST500 Non-Contact Profilometer equipado com um sensor de linha de alta velocidade. Uma macro foi programada para medir e registrar automaticamente a morfologia da superfície 3D em intervalos de tempo específicos: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 min. Este procedimento de verificação automatizado permite que os usuários executem tarefas de verificação automaticamente, executando procedimentos definidos em sequência, reduzindo significativamente o esforço, o tempo e os possíveis erros do usuário em comparação com o teste manual ou verificações repetidas. Essa automação prova ser extremamente útil para medições de longo prazo envolvendo várias varreduras em diferentes intervalos de tempo.

O sensor de linha óptica gera uma linha brilhante composta por 192 pontos, conforme mostrado na FIGURA 1. Esses 192 pontos de luz varrem a superfície da amostra simultaneamente, aumentando significativamente a velocidade de varredura. Isso garante que cada escaneamento 3D seja concluído rapidamente para evitar mudanças substanciais na superfície durante cada escaneamento individual.

FIGURA 1: Sensor óptico de linha escaneando a superfície da tinta que está secando.

A visualização em cores falsas, a visualização 3D e o perfil 2D da topografia da tinta de secagem em tempos representativos são mostrados na FIGURA 2, FIGURA 3 e FIGURA 4, respectivamente. A cor falsa nas imagens facilita a detecção de características que não são facilmente discerníveis. Diferentes cores representam variações de altura em diferentes áreas da superfície da amostra. A visualização 3D fornece uma ferramenta ideal para os usuários observarem a superfície pintada de diferentes ângulos. Durante os primeiros 30 minutos do teste, as cores falsas na superfície da tinta mudam gradualmente de tons mais quentes para tons mais frios, indicando uma diminuição progressiva da altura ao longo do tempo neste período. Esse processo fica mais lento, como mostra a leve mudança de cor ao comparar a tinta em 30 e 60 minutos.

Os valores médios da altura da amostra e da rugosidade Sa em função do tempo de secagem da tinta estão representados na FIGURA 5. A análise completa da rugosidade da tinta após 0, 30 e 60 minutos de secagem está listada na TABELA 1. Pode-se observar que a altura média da superfície da tinta diminui rapidamente de 471 para 329 µm nos primeiros 30 minutos de tempo de secagem. A textura da superfície se desenvolve ao mesmo tempo que o solvente vaporiza, levando a um aumento do valor de rugosidade Sa de 7,19 para 22,6 µm. O processo de secagem da tinta desacelera a partir daí, resultando em uma diminuição gradual da altura da amostra e do valor de Sa para 317 µm e 19,6 µm, respectivamente, em 60 min.

Este estudo destaca os recursos do perfilômetro sem contato 3D NANOVEA no monitoramento das alterações da superfície 3D da tinta que está secando em tempo real, fornecendo informações valiosas sobre o processo de secagem da tinta. Ao medir a morfologia da superfície sem tocar na amostra, o perfilômetro evita a introdução de alterações de forma na tinta não seca, o que pode ocorrer com tecnologias de contato como a caneta deslizante. Essa abordagem sem contato garante uma análise precisa e confiável da morfologia da superfície da tinta de secagem.

FIGURA 2: Evolução da morfologia da superfície da tinta de secagem em diferentes tempos.

FIGURA 3: Visualização 3D da evolução da superfície da tinta em diferentes tempos de secagem.

FIGURA 4: Perfil 2D na amostra de tinta após diferentes tempos de secagem.

FIGURA 5: Evolução da altura média da amostra e valor de rugosidade Sa em função do tempo de secagem da tinta.

ISO 25178

Tempo de secagem (min)	0	5	10	20	30	40	50	60
quadrados (µm)	7.91	9.4	10.8	20.9	22.6	20.6	19.9	19.6
SKU	26.3	19.8	14.6	11.9	10.5	9.87	9.83	9.82
Sp (µm)	97.4	105	108	116	125	118	114	112
Sv (µm)	127	70.2	116	164	168	138	130	128
Sz (µm)	224	175	224	280	294	256	244	241
Sa (µm)	4.4	5.44	6.42	12.2	13.3	12.2	11.9	11.8

TABELA 1: Rugosidade da pintura em diferentes tempos de secagem.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos os recursos do perfilômetro sem contato 3D NANOVEA ST500 no monitoramento da evolução da morfologia da superfície da tinta durante o processo de secagem. O sensor óptico de linha de alta velocidade, gerando uma linha com 192 pontos de luz que examinam a superfície da amostra simultaneamente, tornou o estudo eficiente em termos de tempo, garantindo uma precisão incomparável.

A função macro do software de aquisição permite a programação de medições automatizadas da morfologia da superfície 3D in situ, tornando-o particularmente útil para medições de longo prazo envolvendo várias varreduras em intervalos de tempo específicos. Reduz significativamente o tempo, o esforço e o potencial de erros do usuário. As mudanças progressivas na morfologia da superfície são continuamente monitoradas e registradas em tempo real à medida que a tinta seca, fornecendo informações valiosas sobre o mecanismo de secagem da tinta.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma fração dos cálculos disponíveis no software de análise. Os perfilômetros NANOVEA são capazes de medir praticamente qualquer superfície, seja ela transparente, escura, refletiva ou opaca.

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Mapeamento de desgaste progressivo de pisos usando tribômetro

Mapeamento de desgaste progressivo de pisos

Uso do Tribômetro com Profilômetro integrado

Preparado por

LIU FRANCA

INTRODUÇÃO

Os materiais do piso são projetados para serem duráveis, mas muitas vezes sofrem desgaste devido às atividades cotidianas, como movimento e uso de móveis. Para garantir sua longevidade, a maioria dos tipos de piso possui uma camada protetora contra desgaste que resiste a danos. No entanto, a espessura e a durabilidade da camada de desgaste variam dependendo do tipo de piso e do nível de tráfego de pedestres. Além disso, diferentes camadas dentro da estrutura do piso, como revestimentos UV, camadas decorativas e esmaltes, apresentam taxas de desgaste variadas. É aí que entra o mapeamento de desgaste progressivo. Usando o Tribômetro NANOVEA T2000 com um Perfilômetro 3D sem contato, monitoramento preciso e análise do desempenho e longevidade dos materiais de piso podem ser feitos. Ao fornecer informações detalhadas sobre o comportamento de desgaste de vários materiais de piso, cientistas e profissionais técnicos podem tomar decisões mais informadas ao selecionar e projetar novos sistemas de piso.

IMPORTÂNCIA DO MAPEAMENTO DE DESGASTE PROGRESSIVO PARA PAINÉIS DE PISO

Tradicionalmente, os testes de pisos têm se concentrado na taxa de desgaste de uma amostra para determinar sua durabilidade contra o desgaste. No entanto, o mapeamento de desgaste progressivo permite analisar a taxa de desgaste da amostra durante todo o teste, fornecendo informações valiosas sobre seu comportamento de desgaste. Essa análise aprofundada permite correlações entre os dados de atrito e a taxa de desgaste, o que pode identificar as causas principais do desgaste. Deve-se observar que as taxas de desgaste não são constantes durante os testes de desgaste. Portanto, observar a progressão do desgaste proporciona uma avaliação mais precisa do desgaste da amostra. Indo além dos métodos de teste tradicionais, a adoção do mapeamento de desgaste progressivo contribuiu para avanços significativos no campo de testes de pisos.

O Tribômetro NANOVEA T2000 com perfilômetro 3D sem contato integrado é uma solução inovadora para testes de desgaste e medições de perda de volume. Sua capacidade de se mover com precisão entre o pino e o perfilômetro garante a confiabilidade dos resultados, eliminando qualquer desvio no raio ou localização da trilha de desgaste. Mas isso não é tudo – os recursos avançados do perfilômetro sem contato 3D permitem medições de superfície em alta velocidade, reduzindo o tempo de digitalização para meros segundos. Com capacidade de aplicar cargas de até 2.000 N e atingir velocidades de fiação de até 5.000 rpm, a NANOVEA T2000 Tribômetro oferece versatilidade e precisão no processo de avaliação. Está claro que este equipamento desempenha um papel vital no mapeamento do desgaste progressivo.

FIGURA 1: Configuração da amostra antes do teste de desgaste (esquerda) e profilometria da trilha de desgaste após o teste de desgaste (direita).

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

O teste de mapeamento de desgaste progressivo foi realizado em dois tipos de materiais de piso: pedra e madeira. Cada amostra foi submetida a um total de 7 ciclos de teste, com durações crescentes de 2, 4, 8, 20, 40, 60 e 120 s, permitindo uma comparação do desgaste ao longo do tempo. Após cada ciclo de teste, a trilha de desgaste foi perfilada usando o NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer. A partir dos dados coletados pelo perfilômetro, o volume do furo e a taxa de desgaste podem ser analisados usando os recursos integrados do software NANOVEA Tribometer ou do nosso software de análise de superfície, Mountains.

NANOVEA

T2000

AS AMOSTRAS

PARÂMETROS DE TESTE DE MAPEAMENTO DE DESGASTE

CARREGAR	40 N
DURAÇÃO DO TESTE	varia
SPEED	200 rpm
RADIUS	10 mm
DISTÂNCIA	varia
MATERIAL DA ESFERA	Carbeto de tungstênio
DIÂMETRO DA ESFERA	10 mm

A duração do teste usada nos 7 ciclos foi 2, 4, 8, 20, 40, 60 e 120 segundosrespectivamente. As distâncias percorridas foram 0,40, 0,81, 1,66, 4,16, 8,36, 12,55 e 25,11 metros.

RESULTADOS DO MAPEAMENTO DE DESGASTE

PISO DE MADEIRA

*Ciclo de teste*	*COF máximo*	*Mínimo COF*	*Avg. COF*
1	0.335	0.124	0.275
2	0.337	0.207	0.295
3	0.380	0.229	0.329
4	0.393	0.265	0.354
5	0.352	0.205	0.314
6	0.345	0.199	0.312
7	0.315	0.211	0.293

ORIENTAÇÃO RADIAL

*Ciclo de teste*	*Perda de volume total (µm3)*	Distância total Percorrida (m)	Taxa de desgaste (mm/Nm) x10^-5	Taxa de desgaste instantâneo (mm/Nm) x10^-5
1	296247687	0.40	1833.746	1833.746
2	355245227	1.22	1093.260	181.5637
3	596371326	2.88	898.242	363.1791
4	883747767	7.04	530.629	172.5496
5	1207179951	15.40	360.889	96.69074
6	1472745318	27.95	293.329	52.89311
7	1851319210	53.06	184.343	37.69599

FIGURA 2: Taxa de desgaste versus distância total percorrida (esquerda)
e taxa de desgaste instantâneo versus ciclo de teste (direita) para pisos de madeira.

FIGURA 3: Gráfico COF e visualização 3D do rastro de desgaste do teste #7 em piso de madeira.

FIGURA 4: Análise da seção transversal da trilha de desgaste de madeira do teste #7

FIGURA 5: Análise de volume e área da trilha de desgaste no teste de amostra de madeira #7.

Para obter detalhes completos sobre os resultados, clique aqui.

RESULTADOS DO MAPEAMENTO DE DESGASTE

PISO DE PEDRA

*Ciclo de teste*	*COF máximo*	*Mínimo COF*	*Avg. COF*
1	0.249	0.035	0.186
2	0.349	0.197	0.275
3	0.294	0.154	0.221
4	0.503	0.124	0.273
5	0.548	0.106	0.390
6	0.510	0.129	0.434
7	0.527	0.181	0.472

ORIENTAÇÃO RADIAL

*Ciclo de teste*	*Perda de volume total (µm3)*	Distância total Percorrida (m)	Taxa de desgaste (mm/Nm) x10^-5	Taxa de desgaste instantâneo (mm/Nm) x10^-5
1	96278846	0.40	595.957	595.9573
2	804289731	1.22	2475.185	2178.889
3	1316147855	2.88	1982.355	770.9501
4	3136530215	7.04	1883.269	1093.013
5	10821732180	15.40	3235.180	2297.508
6	20174960343	27.95	4018.282	1862.899
7	42512063420	53.06	4233.081	2224.187

FIGURA 6: Taxa de desgaste versus distância total percorrida (esquerda)
e taxa de desgaste instantâneo versus ciclo de teste (direita) para pisos de pedra.

FIGURA 7: Gráfico COF e visualização 3D do rastro de desgaste do teste #7 em piso de pedra.

FIGURA 8: Análise de seção transversal da trilha de desgaste de pedra do teste #7.

FIGURA 9: Análise de volume e área da trilha de desgaste no teste de amostra de pedra #7.

Para obter detalhes completos sobre os resultados, clique aqui.

DISCUSSÃO

A taxa de desgaste instantânea é calculada com a seguinte equação:

Onde V é o volume de um furo, N é a carga e X é a distância total, essa equação descreve a taxa de desgaste entre os ciclos de teste. A taxa de desgaste instantânea pode ser usada para identificar melhor as alterações na taxa de desgaste durante o teste.

Ambas as amostras têm comportamentos de desgaste muito diferentes. Com o tempo, o piso de madeira começa com uma alta taxa de desgaste, mas cai rapidamente para um valor menor e estável. No caso do piso de pedra, a taxa de desgaste parece começar em um valor baixo e tende a um valor mais alto ao longo dos ciclos. A taxa de desgaste instantâneo também apresenta pouca consistência. Não se sabe ao certo o motivo específico da diferença, mas pode ser devido à estrutura das amostras. O piso de pedra parece consistir de partículas soltas semelhantes a grãos, que se desgastariam de forma diferente em comparação com a estrutura compacta da madeira. Testes e pesquisas adicionais seriam necessários para determinar a causa desse comportamento de desgaste.

Os dados do coeficiente de atrito (COF) parecem concordar com o comportamento de desgaste observado. O gráfico do COF do piso de madeira parece consistente ao longo dos ciclos, complementando sua taxa de desgaste constante. Para o piso de pedra, o COF médio aumenta ao longo dos ciclos, da mesma forma que a taxa de desgaste também aumenta com os ciclos. Também há mudanças aparentes na forma dos gráficos de atrito, sugerindo mudanças na forma como a bola está interagindo com a amostra de pedra. Isso é mais evidente no ciclo 2 e no ciclo 4.

CONCLUSÃO

O tribômetro NANOVEA T2000 demonstra sua capacidade de realizar o mapeamento progressivo do desgaste, analisando a taxa de desgaste entre duas amostras diferentes de pisos. Pausar o teste de desgaste contínuo e escanear a superfície com o NANOVEA 3D Non-Contact Profilometer fornece informações valiosas sobre o comportamento de desgaste do material ao longo do tempo.

O tribômetro NANOVEA T2000 com o perfilômetro 3D sem contato integrado fornece uma ampla variedade de dados, incluindo dados de COF (coeficiente de atrito), medições de superfície, leituras de profundidade, visualização de superfície, perda de volume, taxa de desgaste e muito mais. Esse conjunto abrangente de informações permite que os usuários obtenham uma compreensão mais profunda das interações entre o sistema e a amostra. Com sua carga controlada, alta precisão, facilidade de uso, alta carga, ampla faixa de velocidade e módulos ambientais adicionais, o Tribômetro NANOVEA T2000 leva a tribologia para o próximo nível.

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Inspeção de mapeamento de rugosidade usando perfilometria 3D

INSPEÇÃO DE MAPEAMENTO DE RUGOSIDADE

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

DUANJIE, PhD

INTRODUÇÃO

A rugosidade e a textura da superfície são fatores críticos que afetam a qualidade final e o desempenho de um produto. Uma compreensão completa da rugosidade, da textura e da consistência da superfície é essencial para selecionar as melhores medidas de processamento e controle. A inspeção em linha rápida, quantificável e confiável das superfícies dos produtos é necessária para identificar os produtos defeituosos a tempo e otimizar as condições da linha de produção.

IMPORTÂNCIA DO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA A INSPEÇÃO DE SUPERFÍCIE EM LINHA

Defeitos superficiais em produtos resultam do processamento de materiais e da fabricação do produto. A inspeção de qualidade de superfície em linha garante o mais rigoroso controle de qualidade dos produtos finais. NANOVEA Perfiladores ópticos 3D sem contato utilizam a tecnologia Chromatic Light com capacidade exclusiva para determinar a rugosidade de uma amostra sem contato. O sensor de linha permite a digitalização do perfil 3D de uma grande superfície em alta velocidade. O limite de rugosidade, calculado em tempo real pelo software de análise, serve como uma ferramenta de aprovação/reprovação rápida e confiável.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, o NANOVEA ST400 equipado com um sensor de alta velocidade é usado para inspecionar a superfície de uma amostra de teflon com defeito para mostrar a capacidade do NANOVEA

Proﬁlômetros sem contato para fornecer inspeção de superfície rápida e confiável em uma linha de produção.

NANOVEA

ST400

RESULTADOS & DISCUSSÃO

Análise de superfície 3D do Amostra padrão de rugosidade

A superfície de um padrão de rugosidade foi escaneada usando um NANOVEA ST400 equipado com um sensor de alta velocidade que gera uma linha brilhante de 192 pontos, conforme mostrado na FIGURA 1. Esses 192 pontos escaneiam a superfície da amostra ao mesmo tempo, o que resulta em um aumento significativo da velocidade de escaneamento.

A FIGURA 2 mostra visualizações em falsa cor do Mapa de Altura da Superfície e do Mapa de Distribuição de Rugosidade da Amostra Padrão de Rugosidade. Na FIGURA 2a, o padrão de rugosidade exibe uma superfície ligeiramente inclinada, conforme representado pelo gradiente de cores variadas em cada um dos blocos de rugosidade padrão. Na FIGURA 2b, a distribuição homogênea da rugosidade é mostrada em diferentes blocos de rugosidade, cuja cor representa a rugosidade nos blocos.

A FIGURA 3 mostra os exemplos dos mapas de aprovação/reprovação gerados pelo software de análise com base em diferentes limites de rugosidade. Os blocos de rugosidade são destacados em vermelho quando a rugosidade da superfície está acima de um determinado valor limite definido. Isso fornece uma ferramenta para o usuário configurar um limite de rugosidade para determinar a qualidade do acabamento da superfície de uma amostra.

FIGURA 1: Varredura do sensor de linha óptica na amostra Roughness Standard

a. Mapa de altura da superfície:

b. Mapa de rugosidade:

FIGURA 2: Visualizações em falsa cor do mapa de altura da superfície e do mapa de distribuição de rugosidade da amostra padrão de rugosidade.

FIGURA 3: Mapa de aprovação/reprovação com base no limite de rugosidade.

Inspeção da superfície de uma amostra de teflon com defeitos

O Mapa de Altura da Superfície, o Mapa de Distribuição de Rugosidade e o Mapa de Limite de Rugosidade Aprovado/Reprovado da superfície da amostra Teflon são mostrados na FIGURA 4. A amostra de Teflon tem uma forma de cume no centro direito da amostra, conforme mostrado no mapa de altura da superfície.

a. Mapa de altura da superfície:

As diferentes cores na paleta da FIGURA 4b representam o valor da rugosidade na superfície local. O mapa de rugosidade exibe uma rugosidade homogênea na área intacta da amostra de Teflon. No entanto, os defeitos, na forma de um anel recuado e uma cicatriz de desgaste, são destacados em cores vivas. O usuário pode configurar facilmente um limite de rugosidade de Aprovado/Reprovado para localizar os defeitos de superfície, conforme mostrado na FIGURA 4c. Essa ferramenta permite aos usuários monitorar in situ a qualidade da superfície do produto na linha de produção e descobrir produtos defeituosos a tempo. O valor de rugosidade em tempo real é calculado e registrado à medida que os produtos passam pelo sensor óptico em linha, o que pode servir como uma ferramenta rápida e confiável para o controle de qualidade.

b. Mapa de rugosidade:

c. Mapa de limiar de rugosidade de aprovação/reprovação:

FIGURA 4: Mapa de altura da superfície, mapa de distribuição de rugosidade e Mapa de limiar de rugosidade de aprovação/reprovação da superfície da amostra do Teflon.

CONCLUSÃO

Nessa aplicação, mostramos como o NANOVEA ST400 3D Non-Contact Optical Profiler equipado com um sensor de linha óptica funciona como uma ferramenta confiável de controle de qualidade de maneira eficaz e eficiente.

O sensor de linha óptica gera uma linha brilhante de 192 pontos que escaneiam a superfície da amostra ao mesmo tempo, o que resulta em um aumento significativo da velocidade de escaneamento. Ele pode ser instalado na linha de produção para monitorar a rugosidade da superfície dos produtos in situ. O limite de rugosidade funciona como um critério confiável para determinar a qualidade da superfície dos produtos, permitindo que os usuários percebam os produtos defeituosos a tempo.

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

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Inspeção de superfície de solda usando um Perfilômetro portátil 3D

Inspeção de superfície WELd

usando um profilômetro portátil 3d

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

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

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

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

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

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

NANOVEA

JR25

RESULTADOS DO TESTE

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

a amostra

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

	HOLE	PEAK
SUPERFÍCIE	1,01 mm²	14,0 mm²
VOLUME	8.799e-5 mm³	23,27 mm³
PROFUNDIDADE/ALTURA MÁXIMA	0,0276 mm	0,6195 mm
PROFUNDIDADE/ALTURA MÉDIA	0,004024 mm	0,2298 mm

CONCLUSÃO

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

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Avaliação de Riscos e Desgaste de Revestimentos Industriais

REVESTIMENTO INDUSTRIAL

AVALIAÇÃO DE ARRANHÕES E DESGASTE USANDO UM TRIBÔMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD & ANDREA HERRMANN

INTRODUÇÃO

A tinta acrílica uretânica é um tipo de revestimento de proteção de secagem rápida amplamente utilizado em uma variedade de aplicações industriais, como pintura de piso, pintura automotiva e outras. Quando usada como tinta de piso, pode servir áreas com tráfego intenso de pés e rodas de borracha, tais como passarelas, calçadas e estacionamentos.

IMPORTÂNCIA DOS TESTES DE ARRANHÕES E DESGASTE PARA O CONTROLE DE QUALIDADE

Tradicionalmente, eram realizados testes de abrasão Taber para avaliar a resistência ao desgaste da tinta acrílica uretânica para piso de acordo com a norma ASTM D4060. Entretanto, como mencionado na norma, "Para alguns materiais, os testes de abrasão utilizando o Abraser Taber podem estar sujeitos a variações devido a mudanças nas características abrasivas do rebolo durante os testes "1. Isto pode resultar em má reprodutibilidade dos resultados dos testes e criar dificuldade na comparação dos valores relatados por diferentes laboratórios. Além disso, nos testes de abrasão Taber, a resistência à abrasão é calculada como perda de peso em um número especificado de ciclos de abrasão. Entretanto, as tintas acrílicas de uretano para piso têm uma espessura de película seca recomendada de 37,5-50 μm2.

O processo de abrasão agressivo da Taber Abraser pode desgastar rapidamente o revestimento de uretano acrílico e gerar perda de massa para o substrato, levando a erros substanciais no cálculo da perda de peso da tinta. O implante de partículas abrasivas na tinta durante o teste de abrasão também contribui para os erros. Portanto, uma medição bem controlada, quantificável e confiável é fundamental para garantir uma avaliação reprodutível do desgaste da tinta. Além disso, a teste de raspagem permite que os usuários detectem falhas prematuras de adesivos/coesivos em aplicações reais.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, mostramos que NANOVEA Tribômetros e Testadores Mecânicos são ideais para avaliação e controle de qualidade de revestimentos industriais.

O processo de desgaste das tintas acrílicas de uretano para pisos com diferentes camadas de acabamento é simulado de forma controlada e monitorada usando o Tribômetro NANOVEA. O teste de micro-risco é usado para medir a carga necessária para causar falha coesiva ou adesiva na tinta.

NANOVEA T100

O Tribômetro Pneumático Compacto

NANOVEA PB1000

O Testador Mecânico de Grandes Plataformas

PROCEDIMENTO DE TESTE

Este estudo avalia quatro revestimentos de piso acrílico à base de água disponíveis comercialmente que têm o mesmo primário (camada de base) e diferentes camadas de acabamento da mesma fórmula com uma pequena alternância nas misturas de aditivos com o objetivo de aumentar a durabilidade. Estes quatro revestimentos são identificados como amostras A, B, C e D.

TESTE DE GUERRA

O Tribômetro NANOVEA foi aplicado para avaliar o comportamento tribológico, por exemplo, coeficiente de atrito, COF e resistência ao desgaste. Uma ponta esférica SS440 (6 mm de diâmetro, Grau 100) foi aplicada contra as tintas testadas. O COF foi registrado in situ. A taxa de desgaste, K, foi avaliada usando a fórmula K=V/(F×s)=A/(F×n), onde V é o volume desgastado, F é a carga normal, s é a distância de deslizamento, A é a área da seção transversal da trilha de desgaste e n é o número de revoluções. A rugosidade superficial e os perfis de desgaste foram avaliados pelo NANOVEA Perfilômetro Óptico, e a morfologia da trilha de desgaste foi examinada usando microscópio óptico.

PARÂMETROS DE TESTE DE DESGASTE

FORÇA NORMAL

20 N

SPEED

15 m/min

DURAÇÃO DO TESTE

100, 150, 300 e 800 ciclos

TESTE DE SCRATCH

O Testador Mecânico NANOVEA equipado com uma ponta de diamante Rockwell C (raio de 200 μm) foi usado para realizar testes progressivos de risco de carga nas amostras de tinta usando o Modo Testador de Micro-Risco. Duas cargas finais foram usadas: 5 N de carga final para investigar a delaminação da tinta a partir do primer, e 35 N para investigar a delaminação do primer a partir dos substratos metálicos. Três testes foram repetidos nas mesmas condições de teste em cada amostra para garantir a reprodutibilidade dos resultados.

Imagens panorâmicas de todo o comprimento dos arranhões foram geradas automaticamente e suas localizações críticas de falha foram correlacionadas com as cargas aplicadas pelo software do sistema. Esta característica do software facilita aos usuários realizar análises nos rastros de risco a qualquer momento, em vez de ter que determinar a carga crítica sob o microscópio imediatamente após os testes de risco.

PARÂMETROS DE TESTE DE ARRANHÕES

TIPO CARREGADO	Progressivo
CARGA INICIAL	0,01 mN
CARGA FINAL	5 N / 35 N
TAXA DE CARREGAMENTO	10 / 70 N/min
COMPRIMENTO DE SCRATCH	3 mm
VELOCIDADE DE REPRESENTAÇÃO, dx/dt	6,0 mm/min
GEOMETRIA INDENTER	120º cone
MATERIAL INDENTERIAL (dica)	Diamante
RAIO DA PONTA INDENTADA	200 μm

RESULTADOS DO TESTE DE DESGASTE

Quatro testes de desgaste pino-a-disco em diferentes números de rotações (100, 150, 300 e 800 ciclos) foram realizados em cada amostra, a fim de monitorar a evolução do desgaste. A morfologia da superfície das amostras foi medida com um Profiler NANOVEA 3D sem contato para quantificar a rugosidade da superfície antes da realização dos testes de desgaste. Todas as amostras tinham uma rugosidade de superfície comparável de aproximadamente 1 μm, como mostrado na FIGURA 1. O COF foi registrado in situ durante os testes de desgaste, como mostrado na FIGURA 2. O FIGURA 4 apresenta a evolução das pistas de desgaste após 100, 150, 300 e 800 ciclos, e o FIGURA 3 resumiu a taxa média de desgaste de diferentes amostras em diferentes estágios do processo de desgaste.

Em comparação com um valor COF de ~0,07 para as outras três amostras, a Amostra A exibe um COF muito mais alto de ~0,15 no início, que aumenta gradualmente e se estabiliza em ~0,3 após 300 ciclos de desgaste. Um COF tão alto acelera o processo de desgaste e cria uma quantidade substancial de resíduos de tinta como indicado na FIGURA 4 - a camada superior da Amostra A começou a ser removida nas primeiras 100 revoluções. Como mostrado na FIGURA 3, a amostra A apresenta a maior taxa de desgaste de ~5 μm2/N nos primeiros 300 ciclos, que diminui ligeiramente para ~3,5 μm2/N devido à melhor resistência ao desgaste do substrato metálico. A camada superior da Amostra C começa a falhar após 150 ciclos de desgaste, como mostrado na FIGURA 4, o que também é indicado pelo aumento de COF na FIGURA 2.

Em comparação, a amostra B e a amostra D mostram propriedades tribológicas aprimoradas. A Amostra B mantém um COF baixo durante todo o teste - o COF aumenta ligeiramente de~0,05 para ~0,1. Tal efeito lubrificante aumenta substancialmente sua resistência ao desgaste - a camada superior ainda proporciona proteção superior ao primer por baixo, após 800 ciclos de desgaste. A menor taxa média de desgaste de apenas ~0,77 μm2/N é medida para a Amostra B a 800 ciclos. A camada superior da Amostra D começa a delaminar após 375 ciclos, como refletido pelo aumento abrupto do COF na FIGURA 2. A taxa média de desgaste da Amostra D é de ~1,1 μm2/N a 800 ciclos.

Em comparação com as medidas convencionais de abrasão Taber, o Tribômetro NANOVEA fornece avaliações de desgaste quantificáveis e confiáveis bem controladas que garantem avaliações reprodutíveis e controle de qualidade de tintas comerciais para pisos/auto pinturas. Além disso, a capacidade de medições in situ do COF permite aos usuários correlacionar as diferentes etapas de um 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 de vários revestimentos de tintas.

FIGURA 1: Morfologia 3D e rugosidade das amostras de tinta.

FIGURA 2: COF durante os testes pin-on-disk.

FIGURA 3: Evolução da taxa de desgaste de diferentes tintas.

FIGURA 4: Evolução das pistas de desgaste durante os testes pin-on-disk.

RESULTADOS DO TESTE DE RASPAGEM

O FIGURA 5 mostra a trama de força normal, força de fricção e profundidade verdadeira em função do comprimento do risco para a Amostra A como exemplo. Um módulo opcional de emissão acústica pode ser instalado para fornecer mais informações. Conforme a carga normal aumenta linearmente, a ponta de recuo afunda gradualmente na amostra testada, conforme refletido pelo aumento progressivo da profundidade verdadeira. A variação nas inclinações da força de atrito e das curvas de profundidade verdadeira pode ser usada como uma das implicações que as falhas no revestimento começam a ocorrer.

FIGURA 5: Força normal, força de fricção e profundidade verdadeira em função do comprimento do arranhão para teste de risco da amostra A com uma carga máxima de 5 N.

FIGURA 6 e FIGURA 7 mostram os riscos completos de todas as quatro amostras de tinta testadas com uma carga máxima de 5 N e 35 N, respectivamente. A amostra D exigiu uma carga maior de 50 N para delaminar o primer. Os testes de arranhões com carga final de 5 N (FIGURA 6) avaliam a falha coesiva/adesiva da tinta superior, enquanto os testes com 35 N (FIGURA 7) avaliam a delaminação do primer. As setas nas micrografias indicam o ponto em que o revestimento superior ou o primer começa a ser completamente removido do primer ou do substrato. A carga neste ponto, denominada Carga Crítica, Lc, é usada para comparar as propriedades coesivas ou adesivas da tinta, conforme resumido na Tabela 1.

É evidente que a amostra de tinta D tem a melhor aderência interfacial - apresentando os maiores valores de Lc de 4,04 N na delaminação da tinta e 36,61 N na delaminação de primer. A amostra B mostra a segunda melhor resistência a arranhões. A partir da análise de risco, mostramos que a otimização da fórmula da tinta é crítica para os comportamentos mecânicos, ou mais especificamente, a resistência a riscos e a propriedade de adesão das tintas acrílicas para piso.

Tabela 1: Resumo das cargas críticas.

FIGURA 6: Micrográficos de arranhão total com carga máxima de 5 N.

FIGURA 7: Micrográficos de arranhão total com carga máxima de 35 N.

CONCLUSÃO

Em comparação com as medidas convencionais de abrasão Taber, o NANOVEA Mechanical Tester and Tribometer são ferramentas superiores para avaliação e controle de qualidade de pisos comerciais e revestimentos automotivos. O Testador Mecânico NANOVEA no modo Scratch pode detectar problemas de aderência/coesão em um sistema de revestimento. O Tribômetro NANOVEA fornece análises tribológicas quantificáveis e repetíveis bem controladas sobre a resistência ao desgaste e o coeficiente de atrito das tintas.

Com base nas análises tribológicas e mecânicas abrangentes sobre os revestimentos acrílicos à base de água para pisos testados neste estudo, mostramos que a amostra B possui a menor taxa de COF e desgaste e a segunda melhor resistência a riscos, enquanto a amostra D exibe a melhor resistência a riscos e a segunda melhor resistência ao desgaste. Esta avaliação nos permite avaliar e selecionar o melhor candidato, visando as necessidades em diferentes ambientes de aplicação.

Os módulos Nano e Micro do Testador Mecânico NANOVEA incluem todos os modos de indentação, teste de arranhões e desgaste em conformidade com a ISO e ASTM, proporcionando a mais ampla gama de testes disponíveis para avaliação de pintura em um único módulo. O Tribômetro NANOVEA oferece testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear conforme ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em 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 mecânicas/tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros, incluindo dureza, módulo Young, resistência à fratura, aderência, resistência ao desgaste e muitos outros. Os Profilers Opcionais NANOVEA Non-Contact Optical Profilers estão disponíveis para imagens 3D de alta resolução de rastros de arranhões e desgaste, além de outras medidas de superfície, como rugosidade.

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Análise de Fractografia usando a Perfilometria 3D

ANÁLISE DA FRACTOGRAFIA

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

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

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

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

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

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

NANOVEA

ST400

RESULTADOS

SUPERFÍCIE TOP SUPERFÍCIE

Direção da textura da superfície 3D

Isotropia	51.26%
Primeira Direção	123.2º
Segunda Direção	116.3º
Terceira direção	0.1725º

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

Extração de perfil 2D

RESULTADOS

SUPERFÍCIE LATERAL

Direção da textura da superfície 3D

Isotropia	15.55%
Primeira Direção	0.1617º
Segunda Direção	110.5º
Terceira direção	171.5º

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

Extração de perfil 2D

CONCLUSÃO

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

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

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Topografia de superfície de fibra de vidro usando perfilometria 3D

TOPOGRAFIA DE SUPERFÍCIE EM FIBRA DE VIDRO

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

A fibra de vidro é um material feito de fibras de vidro extremamente finas. É usado como um agente de reforço para muitos produtos de polímero; o material composto resultante, propriamente conhecido como polímero reforçado com fibra de vidro (PRFV) ou plástico reforçado com fibra de vidro (PRG), é chamado de "fibra de vidro" no uso popular.

IMPORTÂNCIA DA INSPEÇÃO METROLÓGICA DE SUPERFÍCIE PARA O CONTROLE DE QUALIDADE

Embora existam muitos usos para o reforço de fibra de vidro, na maioria das aplicações é crucial que eles sejam tão fortes quanto possível. Os compósitos de fibra de vidro têm uma das maiores relações de resistência a peso disponíveis e em alguns casos, libra por libra é mais forte do que o aço. Além da alta resistência, também é importante ter a menor área de superfície exposta possível. Grandes superfícies de fibra de vidro podem tornar a estrutura mais vulnerável ao ataque químico e possivelmente à expansão do material. Portanto, a inspeção de superfície é fundamental para o controle de qualidade da produção.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA ST400 é usado para medir uma superfície composta de fibra de vidro para rugosidade e planicidade. Ao quantificar estas características de superfície é possível criar ou otimizar um material composto de fibra de vidro mais forte e mais duradouro.

NANOVEA

ST400

PARÂMETROS DE MEDIÇÃO

PROBE	1 mm
TAXA DE AQUISIÇÃO	300 Hz
AVALIAÇÃO	1
SUPERFÍCIE MEDIDA	5 mm x 2 mm
TAMANHO DE PASSO	5 µm x 5 µm
MODELO DE SCANNING	Velocidade constante

ESPECIFICAÇÕES DA SONDA

**MEDIÇÃO RANGE**	1 mm
RESOLUÇÃO Z	25 nm
Z ACCURACIA	200 nm
RESOLUÇÃO LATERAL	2 μm

RESULTADOS

FALSA VISÃO COLORIDA

Superfície plana em 3D

Rugosidade da superfície 3D

Sa	15.716 μm	Altura média aritmética
Sq	19.905 μm	Altura Média Quadrada da Raiz
Sp	116,74 μm	Altura máxima de pico
Sv	136,09 μm	Altura máxima do poço
Sz	252,83 μm	Altura máxima
Ssk	0.556	Skewness
Ssu	3.654	Curtose

CONCLUSÃO

Conforme mostrado nos resultados, o NANOVEA ST400 Optical analisador foi capaz de medir com precisão a rugosidade e planicidade da superfície do compósito de fibra de vidro. Os dados podem ser medidos em vários lotes de compósitos de fibra e/ou em um determinado período de tempo para fornecer informações cruciais sobre diferentes processos de fabricação de fibra de vidro e como eles reagem ao longo do tempo. Assim, o ST400 é uma opção viável para fortalecer o processo de controle de qualidade de materiais compósitos de fibra de vidro.

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Desgaste e Atrito de Correia Polimérica usando um Tribômetro

CELULOS DE POLÍMERO

GUERRA E FRICAÇÃO UTILIZANDO um TRIBOMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

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

IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO DO DESGASTE PARA ACIONAMENTO POR CORREIA

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

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

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

NANOVEA

T2000

PROCEDIMENTOS DE TESTE

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

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

RESULTADOS & DISCUSSÃO

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

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

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

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

TABELA 1: Resultado da análise da pista de desgaste.

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

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

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

FIGURA 3: Desgaste de trilhos sob microscópio ótico.

CONCLUSÃO

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

O Tribômetro NANOVEA T2000 oferece testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear compatíveis com ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribocorrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. NANOVEA's A gama inigualável é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.

AGORA, VAMOS FALAR SOBRE SUA APLICAÇÃO

Microestrutura fóssil usando a Perfilometria 3D

MICROESTRUTURA FÓSSIL

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

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

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

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

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

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

NANOVEA

Jr25

BRACHIOPOD FÓSSIL

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

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

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

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

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

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

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

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

FÓSSIL DE TRONCO DE CRINOIDES

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

CONCLUSÃO

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

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

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