ZHN - Sistem de testare universal nanomecanic

Domeniu de utilizare

Sistemul de testare universal nanomecanic este destinat determinării durității și modulului de elasticitate ale unor materiale și sisteme stratificate. Domeniul nano și micro al standardului EN ISO 14577 (Test de indentare instrumentat pentru determinarea durității și a altor parametri ai unor metale și straturi de acoperire) este acoperit complet comform normei. Suplimentar cu acest sistem pot fi efectuate teste de indentare ciclice și cu o oscilație suprapusă.

Prin modularitatea sa extinsă, sistemul este mai mult decât un nanoindentor sau un durimetru. Cu un cap de măsurare (NFU) el poate fi utilizat ca:

• Nanoindentor / durimetru, în funcție de capul de măsurare utilizat, pentru măsurări cu forțe între 0,05 mN - 20.000 mN
• Aparat de testare la micro-tracțiune, în același domeniu de forțe
• Tester la oboseală, până la 2 Hz cvasistatic sau până la 300 Hz cu modul dinamic
• Tester dinamic mecanic (DMA) până la ca. 100 Hz cu modul dinamic
• Profilometru, iar cu modul dinamic și pentru cartare rigiditate/modul (stiffness/modulus-mapping)
• Tester la zgâriere (scratch-tester)

Avantaje și caracteristici

• Software modern cu o structură de comandă clară
• Construcție rigidă cadru de testare, cu axa corpului indentor suprapusă exact pe axa de mișcare (eliminare moment de basculare)
• Modularitate maximă prin:
  • Capete de măsurare interschimbabile, în direcție normală (20 N / 2 N / 0,2 N) și laterală - prin aceasta modelare apropiată de condițiile de solicitare reale
  • Sistem optic tandem unic (dezvoltat în industria spațială), cu 2 camere video, extensibil pentru până la 4 factori de mărire diferiți
  • Structurare software în module pentru funcții/aplicații pentru teste duritate și modul E, test de zgâriere, test de indentare ciclic și cu o oscilație suprapusă
• Diferite bacuri de prindere a probelor disponibile, incl. cu suporturi izolate pentru probă, pentru măsurarea rezistenței de contact vârf-probă
• Spațiu de lucru amplu disponibil în toate direcțiile, cu precizie și rezoluție ridicată a reglării deplasării:
  • direcția X: 100 mm
  • direcția Y: 200 mm
  • direcția Z: 70 mm
• Nouă concepție cabină/carcasă, cu izolație termică și acustică îmbunătățită

Versatilitate și flexibilitate a conceptului de testare

Testerul universal nanomecanic ZHN este dezvoltat pe baza tehnicii confirmate în practică de nanoindentare a firmei ASMEC. El combină pentru prima dată două capete de măsurare, în direcție normală (principiu nano- indentor), respectiv laterală (principiu tester de zgâriere), cu funcționări complet independente, fiecare cu rezoluție nanometrică. Astfel pot fi măsurate pentru prima dată curbe forțe-deplasări laterale, din care pot fi obținuți mai mulți parametri ai materialelor decât până acum (vezi exemplele de aplicații). Aceasta include măsurarea rigi- dității laterale și a unor deformații elastice pur laterale ale probei.

Prin construcția cadrului de testare cu două coloane, cu șurub de antrenare central și ghidaje de precizie, este asigurată o rigiditate ridicată a sistemului. În plus, axa corpului indentor coincide exact cu axa de mișcare a sistemului, ceea ce elimină momente de basculare/ încovoiere și erori de măsurare Abbe. Rigiditatea sistemului este, cu peste 106 N/m, atât de înaltă încât nu mai necesită corecții ale rezultatelor măsurate, ceea ce ușurează considerabil calibrarea funcției suprafață.

Spre deosebire de aparate ale unor alți producători, ambele capete de măsurare ale acestui sistem funcționează atât în direcția de tracțiune cât și în cea de compresiune, ceea ce face posibilă efectuarea de

teste de indentare cu o oscilație suprapusă sau de teste la oboseală ciclice.

Caracteristici cap de măsurare

Sistemul poate funcționa cu reglare prin forță sau prin deplasare în modul „open loop“ (sunt reglate numai forța / deplasarea maximă) sau în modul „closed loop“ (este reglat fiecare punct de măsurare). Rata

maximă de achiziție a datelor este de 1000 puncte/sec., astfel încât sunt posibile și măsurări foarte rapide.

Un software complex permite atât o reglare confortabilă cât și o programare rapidă a punctelor de măsurare.

Acestea pot fi configurate simplu în imaginea de ansamblu prin poziționare & marcare ("point & click“).

În plus sunt disponibile în module software o multitudine de posibilități de evaluare unice, ca de ex. măsurarea de curbe tensiune-deformație pentru metale din teste de indentare instrumentate cu corpuri indentoare cu bilă.

Unitatea de forță normală (NFU)

• Prin sistemul de arcuri foi duble se asigură mobilitate în direcția normală și rigiditate înaltă în cea laterală
• Construcție robustă
• Fără limitatoare pentru senzorii inductivi la suprasarcină - prin aceasta fără risc de deterioarare a acestora
• Axul poate suporta greutăți mai înalte fără părăsirea domeniului de măsurare. Vârfuri de testare specifice ale clientului pot fi utilizate fără probleme.

Unitatea de forță laterală (LFU)

• Bacurile de prindere cu proba se află în centrul perechilor de arcuri foi poziționate vertical
• Deplasare ușoară în direcție laterală fără modificare a poziției probei pe verticală, cu rigiditate suficientă în direcția normală
• Exercitarea forței separată de măsurarea acesteia
• Aplicarea și măsurarea de forțe laterale posibile fără deplasare laterală

Comandă și reglare mese de precizie

Sistemul este conceput pentru serii complet automate de determinări, cu peste 1000 de poziții de măsurare. Software-ul de comandă aferent InspectorX permite un control complet al pozițiilor curente ale celor trei mese de precizie și o reglare în trepte < 1 μm. Când proba este poziționată sub microscop, în fereastra de comandă a programului este prezentată o imagine a suprafeței acesteia în locul datelor de poziție a meselor

Definire poziții de măsurare

Sunt programabile indiferent cât de multe puncte de măsurare în linii, coloane, rețele uniforme sau aleatorii. O funcționalitate unică este posibilitatea de definire a unui ciclu (aplicație) de testare diferit pentru fiecare poziție, și de generare automată, înainte și după măsurare, cu ajutorul funcției de focalizare, de imagini cu doi factori de mărire diferiți. Fiecărei poziții de măsurare îi poate fi astfel atribuit un spectru larg de informații, care sunt memorate în fișierul de date al testului.

Definire procedură de măsurare

Sunt disponibile o multitudine de proceduri pentru apli- cații predefinite, selectabile ușor cu maus-ul. Fiecare procedură (ciclu de testare) poate fi programată sau modificată flexibil cu numărul de segmente/trepte dorit. În modul „open loop“ pot fi definite forța sau deplasarea, durata unui segment și rata de achiziție date, în modul „closed loop“ în plus și numărul de puncte de date și durata de oprire la fiecare punct.