TR 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
KO 
PL 
AR Aylık Arşivler: Mart 2020
Çelik ve Alüminyumun Akma ve Çekme Dayanımı
İndentasyon Kullanılarak Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı Ölçümünün Önemi
Geleneksel olarak Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı, test numunelerini ayırmak için muazzam bir güç gerektiren büyük bir çekme test makinesi kullanılarak test edilmiştir. Her numunenin yalnızca bir kez test edilebildiği bir malzeme için çok sayıda test kuponunu uygun şekilde işlemek maliyetli ve zaman alıcıdır. Numunedeki küçük kusurlar test sonuçlarında gözle görülür bir farklılık yaratır. Piyasadaki çekme test cihazlarının farklı konfigürasyonları ve hizalamaları, genellikle test mekaniği ve sonuçlarında önemli farklılıklara neden olur.
Nanovea'nın yenilikçi indentasyon yöntemi, geleneksel çekme testleriyle ölçülen değerlerle karşılaştırılabilir Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı değerlerini doğrudan sağlar. Bu ölçüm, tüm endüstriler için yeni bir test olanakları alanı açmaktadır. Basit deneysel kurulum, çekme testleri için gereken karmaşık kupon şekline kıyasla numune hazırlama süresini ve maliyetini önemli ölçüde azaltır. Küçük bir girinti boyutu ile tek bir numune üzerinde çoklu ölçümler mümkündür. Numune işleme sırasında oluşturulan çekme testi kuponlarında görülen kusurların etkisini önler. Lokalize alanda küçük numuneler üzerinde YS ve UTS ölçümleri, boru hatlarında veya oto yapılarında haritalama ve lokal kusur tespitine olanak sağlar.
Ölçüm Hedefi
Bu uygulamada, Nanovea Mekanik Test Cihazı paslanmaz çelik SS304 ve alüminyum Al6061 metal alaşım numunelerinin Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı'nı ölçer. Numuneler, Nanovea'nın girintileme yöntemlerinin güvenilirliğini gösteren, yaygın olarak tanınan Akma Dayanımı ve Nihai Gerilme Dayanımı değerlerine göre seçilmiştir.
Test Prosedürü ve Prosedürler
Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı testleri Nanovea Mekanik Test Cihazında Mikroindentasyon modu kullanılmıştır. Bu uygulama için 200 μm çapında silindirik düz bir elmas uç kullanılmıştır. SS304 ve Al6061 alaşımları, indentasyon yönteminin büyük potansiyelini ve güvenilirliğini göstermek amacıyla, geniş endüstriyel uygulamaları ve yaygın olarak bilinen Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı değerleri nedeniyle seçilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü veya kusurların test sonuçlarını etkilemesini önlemek için numuneler testten önce mekanik olarak ayna gibi parlatılmıştır. Test koşulları Tablo 1'de listelenmiştir. Test değerlerinin tekrarlanabilirliğini sağlamak için her numune üzerinde ondan fazla test gerçekleştirilmiştir.
Sonuçlar ve Tartışma
SS304 ve Al6061 alaşım numunelerinin yük-deplasman eğrileri, test numuneleri üzerindeki düz indenter izleriyle birlikte Şekil 3'te gösterilmiştir. Nanovea tarafından geliştirilen özel algoritmalar kullanılarak "S" şeklindeki yükleme eğrisinin analizi Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımını hesaplar. Değerler, Tablo 1'de özetlendiği gibi yazılım tarafından otomatik olarak hesaplanır. Geleneksel çekme testleri ile elde edilen Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımı değerleri karşılaştırma için listelenmiştir.
Sonuç
Bu çalışmada, Nanovea Mekanik Test Cihazının paslanmaz çelik ve alüminyum alaşımlı levha numunelerinin Akma Dayanımı ve Nihai Çekme Dayanımının değerlendirilmesindeki kapasitesini sergiledik. Basit deney kurulumu, çekme testleri için gereken numune hazırlama süresini ve maliyetini önemli ölçüde azaltır. Küçük girinti boyutu, tek bir numune üzerinde birden fazla ölçüm yapılmasını mümkün kılar. Bu yöntem, küçük numuneler ve yerelleştirilmiş alanlar üzerinde YS/UTS ölçümlerine izin vererek, YS/UTS haritalaması ve boru hatları veya oto yapıdaki yerel kusur tespiti için bir çözüm sağlar.
Nanovea Mekanik Test Cihazının Nano, Mikro veya Makro modüllerinin tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizilme ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir sistemde mevcut en geniş ve en kullanıcı dostu test aralığını sağlar. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt katmanların sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere tüm mekanik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür. Ayrıca, pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak girinti, çizik ve aşınma izinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülenmesi için isteğe bağlı 3D temassız profil oluşturucu ve AFM Modülü mevcuttur.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Dinamik Yük Tribolojisi
Dinamik Yük Tribolojisi
Giriş
Aşınma hemen hemen her endüstriyel sektörde meydana gelmekte ve GSYİH'nın ~0,75%'si kadar bir maliyete neden olmaktadır1. Triboloji araştırmaları, üretim verimliliğini ve uygulama performansını artırmanın yanı sıra malzeme, enerji ve çevrenin korunmasında hayati önem taşımaktadır. Titreşim ve salınım, çok çeşitli tribolojik uygulamalarda kaçınılmaz olarak ortaya çıkar. Aşırı dış titreşim aşınma sürecini hızlandırır ve mekanik parçalarda yıkıcı arızalara yol açan hizmet performansını azaltır.
Geleneksel ölü yük tribometreleri normal yükleri kütle ağırlıkları ile uygular. Böyle bir yükleme tekniği sadece yükleme seçeneklerini sabit bir yük ile sınırlamakla kalmaz, aynı zamanda yüksek yüklerde ve hızlarda yoğun kontrolsüz titreşimler yaratarak sınırlı ve tutarsız aşınma davranışı değerlendirmelerine yol açar. Kontrollü salınımın malzemelerin aşınma davranışı üzerindeki etkisinin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesi, farklı endüstriyel uygulamalarda Ar-Ge ve Kalite Kontrol için arzu edilir.
Nanovea'nın çığır açan yüksek yükü tribometre Dinamik yük kontrol sistemi ile maksimum 2000 N yük kapasitesine sahiptir. Gelişmiş pnömatik basınçlı hava yükleme sistemi, aşınma süreci sırasında oluşan istenmeyen titreşimi sönümleme avantajıyla kullanıcıların yüksek normal yükler altında bir malzemenin tribolojik davranışını değerlendirmesine olanak tanır. Bu nedenle eski tasarımlarda kullanılan tampon yaylara gerek kalmadan yük doğrudan ölçülür. Paralel bir elektromıknatıs salınımlı yükleme modülü, 20 N'ye kadar istenen genlikte ve 150 Hz'ye kadar frekansta iyi kontrollü salınım uygular.
Sürtünme, doğrudan üst tutucuya uygulanan yan kuvvetten yüksek doğrulukla ölçülür. Yer değiştirme yerinde izlenerek test numunelerinin aşınma davranışının gelişimi hakkında bilgi sağlanır. Kontrollü salınım yüklemesi altında aşınma testi, tribolojik uygulamalar için gerçek çalışma koşullarını simüle etmek amacıyla korozyon, yüksek sıcaklık, nem ve yağlama ortamlarında da yapılabilir. Entegre yüksek hızlı temassız profilometre Aşınma izi morfolojisini ve aşınma hacmini birkaç saniye içinde otomatik olarak ölçer.
Ölçüm Hedefi
Bu çalışmada, Nanovea T2000 Dinamik Yük Tribometresinin kontrollü salınım yükleme koşulları altında farklı kaplama ve metal numunelerinin tribolojik davranışını inceleme kapasitesini sergiliyoruz.
Test Prosedürü
Tribolojik davranış, örneğin sürtünme katsayısı, COF ve 300 µm kalınlığında aşınmaya dayanıklı bir kaplamanın aşınma direnci, Nanovea T2000 Tribometre tarafından değerlendirilmiş ve ASTM G992'ye uygun olarak disk üzerinde bir pim kullanılarak geleneksel bir ölü yük tribometresi ile karşılaştırılmıştır.
Kontrollü salınım altında 6 mm Al₂0₃ bilyaya karşı ayrı Cu ve TiN kaplı numuneler, Nanovea T2000 Tribometrenin Dinamik Yük Triboloji Modu ile değerlendirildi.
Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.
Çizgi sensörü ile donatılmış entegre 3D profilometre, testlerden sonra aşınma izini otomatik olarak tarayarak saniyeler içinde en doğru aşınma hacmi ölçümünü sağlar.
Sonuçlar ve Tartışma
Pnömatik yükleme sistemi vs Ölü yük sistemi
Nanovea T2000 Tribometre kullanılarak aşınmaya dirençli bir kaplamanın tribolojik davranışı, geleneksel bir ölü yük (DL) tribometresi ile karşılaştırılmıştır. Kaplamanın COF değerinin gelişimi Şekil 2'de gösterilmektedir. Kaplamanın aşınma testi sırasında ~0,6'lık karşılaştırılabilir bir COF değeri sergilediğini gözlemliyoruz. Bununla birlikte, Şekil 3'teki aşınma izinin farklı konumlarındaki 20 kesit profili, kaplamanın ölü yük sistemi altında çok daha şiddetli aşınma yaşadığını göstermektedir.
Yüksek yük ve hızda ölü yük sisteminin aşınma süreci nedeniyle yoğun titreşimler oluşmuştur. Temas yüzeyindeki büyük konsantre basınç, yüksek kayma hızı ile birleştiğinde, hızlandırılmış aşınmaya yol açan önemli ağırlık ve yapı titreşimi yaratır. Geleneksel ölü yük tribometresi, kütle ağırlıkları kullanarak yük uygular. Bu yöntem, hafif aşınma koşulları altında düşük temas yüklerinde güvenilirdir; ancak, yüksek yük ve hızlardaki agresif aşınma koşullarında, önemli titreşim ağırlıkların tekrar tekrar sıçramasına neden olarak düzensiz bir aşınma izine yol açar ve güvenilir olmayan tribolojik değerlendirmeye neden olur. Hesaplanan aşınma oranı 8,0±2,4 x 10-4 mm3/N m olup yüksek bir aşınma oranı ve büyük bir standart sapma göstermektedir.
Nanovea T2000 tribometre, salınımları sönümlemek için dinamik bir kontrol yükleme sistemi ile tasarlanmıştır. Normal yükü, aşınma işlemi sırasında oluşan istenmeyen titreşimi en aza indiren basınçlı hava ile uygular. Buna ek olarak, aktif kapalı döngü yükleme kontrolü, aşınma testi boyunca sabit bir yük uygulanmasını sağlar ve uç, aşınma izinin derinlik değişimini takip eder. Şekil 3a'da gösterildiği gibi önemli ölçüde daha tutarlı bir aşınma izi profili ölçülür ve bu da 3,4±0,5 x 10-4 mm3/N m'lik düşük bir aşınma oranıyla sonuçlanır.
Şekil 4'te gösterilen aşınma izi analizi, Nanovea T2000 Tribometrenin pnömatik basınçlı hava yükleme sistemi tarafından gerçekleştirilen aşınma testinin, geleneksel ölü yük tribometresine kıyasla daha düzgün ve daha tutarlı bir aşınma izi oluşturduğunu doğrulamaktadır. Buna ek olarak, Nanovea T2000 tribometre aşınma süreci sırasında uç yer değiştirmesini ölçerek aşınma davranışının yerinde ilerleyişi hakkında daha fazla bilgi sağlar.
Cu Numunesinin Aşınması Üzerine Kontrollü Salınım
Nanovea T2000 Tribometrenin paralel salınımlı yükleme elektromıknatıs modülü, kullanıcıların kontrollü genlik ve frekans salınımlarının malzemelerin aşınma davranışı üzerindeki etkisini araştırmasını sağlar. Cu numunelerinin COF'si Şekil 6'da gösterildiği gibi in situ olarak kaydedilmiştir. Cu numunesi, ilk 330 devirlik ölçüm sırasında ~0,3'lük sabit bir COF sergileyerek arayüzde kararlı bir temas ve nispeten düzgün bir aşınma izi oluştuğuna işaret etmektedir. Aşınma testi devam ettikçe, COF'nin değişimi aşınma mekanizmasında bir değişiklik olduğunu gösterir. Karşılaştırıldığında, 50 N'de 5 N genlik kontrollü salınım altında yapılan aşınma testleri farklı bir aşınma davranışı sergilemektedir: COF aşınma sürecinin başlangıcında hızlı bir şekilde artmakta ve aşınma testi boyunca önemli bir değişkenlik göstermektedir. COF'nin bu davranışı, normal yükte uygulanan salınımın temastaki kararsız kayma durumunda rol oynadığını göstermektedir.
Şekil 7, entegre temassız optik profilometre tarafından ölçülen aşınma izi morfolojisini karşılaştırmaktadır. Kontrollü 5 N salınım genliği altındaki Cu numunesinin, salınım uygulanmayan 5,03 x 108 µm3 ile karşılaştırıldığında 1,35 x 109 µm3 hacminde çok daha büyük bir aşınma izi sergilediği gözlemlenebilir. Kontrollü salınım, aşınma hızını ~2,7 kat artırarak salınımın aşınma davranışı üzerindeki kritik etkisini göstermektedir.
TiN Kaplamanın Aşınması Üzerine Kontrollü Salınım
TiN kaplama numunesinin COF ve aşınma izleri Şekil 8'de gösterilmektedir. TiN kaplama, testler sırasında COF'nin gelişimiyle gösterildiği gibi salınım altında önemli ölçüde farklı aşınma davranışları sergilemektedir. TiN kaplama, TiN kaplama ile Al₂O₃ bilye arasındaki arayüzde sabit kayma teması nedeniyle aşınma testinin başlangıcındaki alıştırma döneminin ardından ~0,3'lük sabit bir COF gösterir. Bununla birlikte, TiN kaplama bozulmaya başladığında, Al₂O₃ bilye kaplamaya nüfuz eder ve altındaki taze çelik alt tabakaya karşı kayar. Aynı zamanda aşınma yolunda önemli miktarda sert TiN kaplama döküntüsü oluşur ve stabil iki gövdeli kayma aşınmasını üç gövdeli aşınma aşınmasına dönüştürür. Malzeme çift özelliklerinin bu şekilde değişmesi, COF evriminde artan varyasyonlara yol açar. Uygulanan 5 N ve 10 N salınım, TiN kaplama arızasını ~400 devirden 100 devrin altına kadar hızlandırır. Kontrollü salınım altındaki aşınma testlerinden sonra TiN kaplama numunelerindeki daha büyük aşınma izleri, COF'deki böyle bir değişiklikle uyumludur.
Sonuç
Nanovea T2000 Tribometrenin gelişmiş pnömatik yükleme sistemi, geleneksel ölü yük sistemlerine kıyasla doğal olarak hızlı bir titreşim sönümleyici olarak kendine özgü bir avantaja sahiptir. Pnömatik sistemlerin bu teknolojik avantajı, yükü uygulamak için servo motorlar ve yayların bir kombinasyonunu kullanan yük kontrollü sistemlerle karşılaştırıldığında doğrudur. Bu teknoloji, bu çalışmada gösterildiği gibi yüksek yüklerde güvenilir ve daha iyi kontrollü aşınma değerlendirmesi sağlar. Buna ek olarak, aktif kapalı döngü yükleme sistemi, fren sistemlerinde görülen gerçek hayat uygulamalarını simüle etmek için aşınma testleri sırasında normal yükü istenen bir değere değiştirebilir.
Testler sırasında kontrolsüz titreşim koşullarından etkilenmek yerine, Nanovea T2000 Dinamik-Yük Tribometresinin kullanıcıların farklı kontrollü salınım koşulları altında malzemelerin tribolojik davranışlarını nicel olarak değerlendirmelerini sağladığını gösterdik. Titreşimler, metal ve seramik kaplama numunelerinin aşınma davranışında önemli bir rol oynamaktadır.
Paralel elektromıknatıslı salınımlı yükleme modülü, ayarlanan genlik ve frekanslarda hassas bir şekilde kontrol edilen salınımlar sağlayarak, kullanıcıların çevresel titreşimlerin genellikle önemli bir faktör olduğu gerçek yaşam koşullarında aşınma sürecini simüle etmelerine olanak tanır. Aşınma sırasında uygulanan salınımların varlığında, hem Cu hem de TiN kaplama numuneleri önemli ölçüde artan aşınma oranı sergilemektedir. Yerinde ölçülen sürtünme katsayısı ve uç yer değiştirmesinin gelişimi, tribolojik uygulamalar sırasında malzemenin performansı için önemli göstergelerdir. Entegre 3D temassız profilometre, aşınma hacmini hassas bir şekilde ölçmek ve aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisini saniyeler içinde analiz etmek için bir araç sunarak aşınma mekanizmasının temel anlayışına daha fazla bilgi sağlar.
T2000, 20 bit dahili hız ve 16 bit harici konum kodlayıcıya sahip kendinden ayarlı, yüksek kaliteli ve yüksek torklu bir motorla donatılmıştır. Bu, tribometrenin 0,01 ila 5000 rpm arasında kademeli sıçramalarla veya sürekli oranlarda değişebilen benzersiz bir dönme hızı aralığı sağlamasına olanak tanır. Altta bulunan bir tork sensörü kullanan sistemlerin aksine, Nanovea Tribometre sürtünme kuvvetlerini doğru ve ayrı olarak ölçmek için üstte bulunan yüksek hassasiyetli bir yük hücresi kullanır.
Nanovea Tribometers, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları (4 bilyeli, baskı pulu ve halka üzerinde blok testleri dahil) kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Nanovea T2000'in eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
3D Profilometri ile Boya Portakal Kabuğu Doku Analizi
3D Profilometri ile Boya Portakal Kabuğu Doku Analizi
Giriş
Alt tabakalardaki yüzey yapılarının boyutu ve sıklığı parlak kaplamaların kalitesini etkiler. Adını görünümünden alan portakal kabuğu dokusu, alt tabaka etkisinden ve boya uygulama tekniğinden gelişebilir. Doku problemleri genellikle dalgalılık, dalga boyu ve parlak kaplamalar üzerindeki görsel etkileri ile ölçülür. En küçük dokular parlaklığın azalmasına neden olurken, daha büyük dokular kaplanmış yüzeyde görünür dalgalanmalara neden olur. Bu dokuların gelişimini ve bunun alt katmanlar ve tekniklerle ilişkisini anlamak kalite kontrolü için kritik öneme sahiptir.
Tekstür Ölçümü için Profilometrinin Önemi
Parlaklık dokusunu ölçmek için kullanılan geleneksel 2D cihazların aksine, 3D temassız ölçüm, yüzey özelliklerini anlamak için kullanılan 3D görüntüyü hızlı bir şekilde sağlar ve ilgilenilen alanları hızlı bir şekilde inceleme olanağı sunar. Hız ve 3D inceleme olmadan, bir kalite kontrol ortamı yalnızca tüm yüzey için çok az öngörülebilirlik sağlayan 2D bilgilere dayanacaktır. Dokuların 3D olarak anlaşılması, işleme ve kontrol önlemlerinin en iyi şekilde seçilmesini sağlar. Bu tür parametrelerin kalite kontrolünün sağlanması büyük ölçüde ölçülebilir, tekrarlanabilir ve güvenilir incelemeye dayanır. Nanovea 3D Temassız Profilometreler hızlı ölçüm sırasında bulunan dik açıları ölçmek için benzersiz bir yeteneğe sahip olmak için kromatik konfokal teknolojisini kullanır. Nanovea Profilometreler, diğer tekniklerin prob teması, yüzey varyasyonu, açı veya yansıtma nedeniyle güvenilir veri sağlayamadığı durumlarda başarılı olur.
Ölçüm Hedefi
Bu uygulamada, Nanovea HS2000L parlak bir boyanın portakal kabuğu dokusunu ölçmektedir. 3D yüzey taramasından otomatik olarak hesaplanan sonsuz yüzey parametresi vardır. Burada, taranmış bir 3D yüzeyi, boya portakal kabuğu dokusunun özelliklerini ölçerek analiz ediyoruz.
Sonuçlar ve Tartışma
Nanovea HS2000L portakal kabuğu boyasının izotropi ve yükseklik parametrelerini ölçmüştür. Portakal kabuğu dokusu rastgele desen yönünü 94,4% izotropi ile ölçmüştür. Yükseklik parametreleri dokuyu 24,84µm yükseklik farkı ile ölçmüştür.
Şekil 4'teki taşıma oranı eğrisi derinlik dağılımının grafiksel bir gösterimidir. Bu, kullanıcının farklı derinliklerdeki dağılımları ve yüzdeleri görüntülemesine olanak tanıyan yazılımdaki etkileşimli bir özelliktir. Şekil 5'teki çıkarılan bir profil portakal kabuğu dokusu için faydalı pürüzlülük değerleri vermektedir. Portakal kabuğu dokusu, 144 mikron eşik değerinin üzerindeki tepe ekstraksiyonu göstermektedir. Bu parametreler ilgilenilen diğer alanlara veya parametrelere göre kolayca ayarlanabilir.
Sonuç
Bu uygulamada Nanovea HS2000L 3D Temassız Profilometre, parlak bir kaplama üzerindeki portakal kabuğu dokusunun hem topografyasını hem de nanometre detaylarını hassas bir şekilde karakterize etmektedir. 3D yüzey ölçümlerinden elde edilen ilgi alanları hızlı bir şekilde tanımlanır ve birçok faydalı ölçümle analiz edilir (Boyut, Pürüzlülük Son Doku, Şekil Formu Topografisi, Düzlük Çarpıklık Düzlemsellik, Hacim Alanı, Adım Yüksekliği, vb.) Hızla seçilen 2D kesitler, parlaklık dokusu üzerinde eksiksiz bir yüzey ölçüm kaynakları seti sağlar. Özel ilgi alanları, entegre bir AFM modülü ile daha fazla analiz edilebilir. Nanovea 3D Profilometre'nin hızı, araştırma uygulamalarında yüksek hızlı denetim ihtiyaçlarına uygunluk için <1 mm/s ile 500 mm/s arasında değişir. Nanovea 3D Profilometreler, uygulamanıza uyacak geniş bir konfigürasyon yelpazesine sahiptir.
