Name: experiments on ultrasonic lubrication using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer
Uploaded: 2015-09-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer at JoVE.com

Yazarlar katkıları teknik destek için ve ayni Honda R &amp; D NASA Glenn ve Duane Detwiler Tim Krantz kabul etmek istiyorum. Bu araştırma için mali destek Akıllı Araç Kavramları Merkezi (www.SmartVehicleCenter.org) üyesi kuruluşlar tarafından sağlanan, Ulusal Bilim Vakfı Sanayi / Üniversite Kooperatif Araştırma Merkezi (I / UCRC). SD Akıllı Araç Kavramlar Yüksek Lisans Burs ve The Ohio State University Graduate School Üniversite Bursu tarafından desteklenmektedir.

Modifiye tribometre 1. Gelişimi <ol><li> Chuck-motor alt sistemi yükleyin. <ol><li> Seviye titreşim yalıtım tablo. Masaya DC motor yerleştirin; şim motoru eşitlemek ve dikmeler ve cıvata ile sabitleyin. Motorun etrafında destek çerçevesi yerleştirin. </li><li> Bir anahtar kullanarak motor miline yivli mili bağlayın. Splined mil plakasındaki delikten gidiyor çerçeve üzerinde destek plakasını koyun. Set destek plakasına ve yivli şaft etrafında iğne rulman itme. Kesme sıvıları ile yatağı yağlayın. </li><li> Yivli bir tarafında şaft kaplin ve diğer tarafta Chuck&#39;un cıvata modeline sahip bir adaptör plaka yoluyla aynasının için yivli mil bağlayın. Bu noktada, ayna eksenel yatak vasıtasıyla bir çerçeve ile desteklenir ve germe plakası aracılığıyla motora bağlanmasıdır. </li></ol></li><li> Gymbal donanımını takın. <ol><li> U-kanal destekleri, dirseklerini kullanarak destek çerçevesini oluşturmak vecıvataları. Sütunlar dört uzun destekleri kullanın ve çapraz kirişler gibi üç kısa olanları kullanın. </li><li> Braketleri ve cıvataları kullanarak titreşim izolasyonu masaya dört ayağı sabitleyin. Cıvata ve somun kullanarak orta çapraz kirişe gymbal tertibatını bağlayın. </li><li> Gymbal mecliste bir yatay-odaklı yük hücresi takın; bir tel ile gymbal koluna diğer tarafı bağlanırken katı, gymbal meclisin çerçeveye yük hücresinin bir tarafını bağlayın. </li></ol></li><li> Piezoelektrik erişim düzeneğini birleştirin. <ol><li> Piezoelektrik yığının delikten uzun, tam dişli çubuk 3 yerleştirin; tek pul ve yığının her iki ucunda bir somunu koymak; yaklaşık 1/8 tek somun ucundan çıkıntılı iplik bırakın. </li><li> Her iki yığın içinde bir ön yük oluşturmak için ucunda somunları sıkın. Somunları ve pulları kullanarak gymbal koluna uzun maruz konuları bağlayın. Aynanın piezo-aktüatör ve insert diskin diğer ucuna Konu palamut somunu (bu meşe palamudu somunve disk) değil, test için, kurulum amaçlı olarak kullanılmaktadır. </li><li> Meşe palamudu somun diskin üst ile temas halindedir ve gymbal kol düzeyinde böylece gymbal montaj yüksekliğini ayarlayın. </li><li> Meşe palamudu somun ve diskin arasındaki temas noktası yaklaşık 25 mm uzakta diskin dönme merkezine şekilde gymbal montaj konumunu ayarlayın. Istikrarı sağlamak için set-up tüm cıvataları sıkın. </li></ol></li><li> Sinyal nesil, sinyal amplifikasyon ve veri toplama alt sistemlerini kurmak. <ol><li> Bir laboratuar bilgisayara veri toplama sistemi bağlayın. Bir elektrik amplifikatör girişine sinyal üretecinin çıkışını. Piezoelektrik yığının giriş telleri ile amplifikatör çıkışını bağlayın. Veri toplama sistemine amplifikatör monitörleri bağlayın. </li><li> Bir sinyal kremi yük hücresini bağlayın ve ardından veri toplama sistemine sinyal kremi çıkışı bağlayın. </li></ol></li><li> Ek set-up.<ol><li> Hava alışveriş hava hortumunu bağlayın. Böyle piezo-aktüatör onun çıkış noktaları bu çerçeveye hortumun ucunu sabitleyin. Piezo hareketlendiriciye termokupl ucu bantlayın. Okuyucuya termokupl uçlarını bağlayın; çerçeve üzerinde okuyucuya asmak. </li></ol></li></ol> 2. Ön Test Hazırlama <ol><li> Motorun dönüş hızını ayarlayın. <ol><li> Aynanın jant mıknatıs takın. Chuck yakın bir yer Hall-effect prob. Bu veri toplama sistemine bağlıdır Gaussmetre Hall-etkisi probunun çıkışını. </li><li> Veri toplama yazılımını açın ve veri toplama başlar. Motorun açın; 10 (motor sağlayan en düşük dönüş hızı) motor kontrol ünitesinin hız düğmesini çevirin. Motor 10 devrimler için döner sonra motoru kapatın. Veri toplama bitirin. </li><li> Kaydedilen verileri analiz; Gaussmetreyle çıkış sinyalinin iki pik arasındaki zaman motoru çürümeye zamanıbir tam devrimi yedi. </li><li> 10 artışlarla 10 ila 100 (en yüksek dönme hızı, motor sağlar) den düğmeyi çevirin; Tekrar 2.1.3 ile 2.1.2 numaralı adımları. </li></ol></li><li> Arayüzünde normal kuvvetini ölçmek için meşe palamudu somun ve diskin arasındaki yük sensörü yastık yerleştirin. İnce makine torna kullanarak test disklerin yüzey. </li><li> Temizleyin meşe palamudu somun ve disk testi hemen önce test edilecek. <ol><li> Plastik eldiven giyin ve laboratuar mendillerin mask.Prepare parçalarını yüz; 1 inç kare şeklinde katlayın. Doku kareler üzerinde etanol Sprey; nazikçe onlarla palamut somunu ve diskin yüzeyini silin. </li></ol></li><li> Temiz meşe palamudu somunu ve diski takın. <ol><li> , Piezo-aktüatör üzerine palamut fındık geçirin açık uçlu anahtarı ile sıkın. Chuck diski takın; Emin meşe palamudu somun ucu disk yüzeyi ile temas halindedir yapmak için konumunu ayarlamak. </li><li> Disk ve gymbal kolunun üst yüzeyini aynı hizaya getirin. Yani Chuck sıkınDisk sıkıca tutulur söyledi. </li></ol></li><li> Disk dönme salgıyı ölçün. <ol><li> Bir fikstür lazer deplasman sensörünü takın ve tribometre yanına fikstür koyun. Disk sensörün aralığında ve lazer ışınının diske normal olduğunu, böylece sensörün yüksekliğini ve açısını ayarlayın. </li><li> Veri toplama sistemine sensörün çıkışını bağlayın. Veri toplama başlatın. Motorun açın ve 10 devrimler için diski döndürmek; motoru kapatın. Veri toplama bitirin. </li></ol></li></ol> 3. Test gerçekleştirin <ol><li> Ultrasonik titreşimler ile testler. <ol><li> Tel ve iki kasnak ile gymbal kola bağlanan bir kanca Hang 2 N ağırlık. Ağırlıkça palamudu somun ve disk arasında normal bir yük uygulamak için kullanılır. </li><li> Yük hücresi yatay gösteriş sağlamak için gymbal kola bağlanan diğer kanca başka bir 2 N ağırlığını asın. </li><li> SinyaliniDC ile sürekli bir sinüsoidal sinyal temin etmek için jeneratör, 3 V 3 V genliğini kayması ve 22 kHz (piezo-aktüatörün rezonans frekansı) sıklığı. Ofset 3 V piezo-aktüatör gerginliği önlemek için kullanılır unutmayın. </li><li> Veri toplama (azaltılmış sürtünme kuvveti) başlatın. Amplifikatörü açın ve 4,67 gerçek bir kazanç (kazancı topuzu üzerindeki sayılar keyfi) karşılık 15 kazanç topuzu, çevirin. </li><li> Motorun açın; 20,3 mm / sn bir lineer hız temin etmek 6,67 rpm dönme hızını ayarlayın. 4 saat testini çalıştırın. </li><li> Motor ve amplifikatör kapatın ve ardından veri toplama durdurun. Set-up test palamut somunu ve diski çıkartın; Tekrarlayın yeni meşe palamudu somun ve diski takmak için 2.5 2.3 adımları tekrarlayın. </li><li> Tekrarlayın 3.1.6 3.1.1 adımlar. Adımda 3.1.5 yılında 13.3 rpm ve sırasıyla 40,6 mm / sn ve 87 mm / sn, doğrusal hızları sağlamak için 28,7 rpm dönme hızını ayarlamak; 2 ve 0.94 saat Nominal değerden uygun için testlerondingly. </li></ol></li><li> Ultrasonik titreşimler olmadan Testleri. <ol><li> Adımı yineleyin 3.1.6 meşe palamudu fındık ve diskleri değiştirmek için. Tekrarlayın sinyal jeneratörü ve sinyal yükseltici kapalı (ölçülen sürtünme içsel sürtünme) ile 3.1.6 için 3.1.1 adımlar. </li></ol></li></ol> 4. Optik Profilometre Ölçümleri <ol><li> Ölçüm hazırlık <ol><li> Adımı 2.3 kullanan ölçümlerin hemen önce diskleri temizleyin. Diskin ağız etrafında sekiz eşit olarak dağıtılmış işaretleri yapın. Profilometre yazılımını açın. </li><li> Objektif ve numune platformu arasında yeterli boşluk kalmayacak şekilde lensi kaldırın. Numune platformu dengeleyin. Platformda silin laboratuvarda bir parça yerleştirin. </li><li> Yavaşça profilometre önünde bakan sekiz işaretlerden biriyle birlikte doku üzerine numuneyi yerleştirin. </li></ol></li><li> Ölçüm ayarları. <ol><li> Işlem türü olarak VSI (Dikey Tarama İnterferometre) seçin. Için 5X lensi seçingörünümü ve genel şekil geniş alan. 2.4 mm 1.8 mm tarama alanı için 0.55 x büyütme seçin. </li><li> 1X tarama hızını seçin. -100 M 100 m tarama aralığı ayarlayın. Ekranda bir bulanık görüntü kalmayıncaya kadar numune doğru aşağı lensi getirin. Görüntü netleşene kadar lensin yüksekliğini ayarlayın. </li><li> Taramaları sayısı her ölçüm için ortalama olarak 2 seçin. Ölçüm düğmesini tıklatın. </li></ol></li><li> Post-ölçüm yöntemleri. <ol><li> Bütün numune tilt için ham görüntü düzeltmek için yazılımda tanımlanan vizyon tarifi kullanabilirsiniz. Yazılımda analiz araç kutusunu açın. </li><li> &quot;Temel İstatistikleri&quot; kalemi ölçülen pürüzlülük değerleri edinin. &quot;Ses&quot; öğesinden tarama alanı içinde aşınma izinin ölçülen hacim kaybı edinin. </li><li> X ve y yönlerinde 1D profillerin görüntüleri kaydetmek, 2B profil, 3 boyutlu profil yanı sıra pürüzlülük değerlerinin tablo. Inci gelene kadar saat yönünde çevirin örneke sonraki işareti profilometre ön yüzleri. </li></ol></li><li> Tekrarlayın 4.2 Kalan 7 işaretleri 4.3 adımları. </li><li> Yineleyin 4.1 adımları tekrarlayın. Altı diskler üzerinde 4.4&#39;e. </li></ol>

<ol>
	<li>Bhushan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to tribology. , (2002).</li><li>Severdenko, V., Klubovich, V., Stepanenko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrasonic rolling and drawing of metals. , (1972).</li><li>Taylor, R., Coy, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+fuel+efficiency+by+lubricant+design:+a+review.">Improved fuel efficiency by lubricant design: a review.</a> Proc. Instit. Mech. Eng., Part J: J Eng. Tribol. 214 (1), 1-15 (2000).</li><li>Littmann, W., Storck, H., Wallaschek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sliding+friction+in+the+presence+of+ultrasonic+oscillations:+superposition+of+longitudinal+oscillations.">Sliding friction in the presence of ultrasonic oscillations: superposition of longitudinal oscillations.</a> Arch. Appl. Mech. 71 (8), 549-554 (2001).</li><li>Littmann, W., Storck, H., Wallaschek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+in+friction+using+piezoelectrically+excited+ultrasonic+vibrations.">Reduction in friction using piezoelectrically excited ultrasonic vibrations.</a> Proc. SPIE. 4331, (2001).</li><li>Bharadwaj, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friction+control+in+automotive+seat+belt+systems+by+piezoelectrically+generated+ultrasonic+vibrations.">Friction control in automotive seat belt systems by piezoelectrically generated ultrasonic vibrations.</a> Proc. SPIE. 7645, 7645E (2010).</li><li>Bharadwaj, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+load+on+active+friction+control+using+ultrasonic+vibrations.">Effect of load on active friction control using ultrasonic vibrations.</a> Proc. SPIE. 7290, 7290G (2010).</li><li>Kumar, V., Hutchings, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+the+sliding+friction+of+metals+by+the+application+of+longitudinal+or+transverse+ultrasonic+vibration.">Reduction of the sliding friction of metals by the application of longitudinal or transverse ultrasonic vibration.</a> Tribol. Int. 37 (10), 833-840 (2004).</li><li>Pohlman, R., Lehfeldt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+ultrasonic+vibration+on+metallic+friction.">Influence of ultrasonic vibration on metallic friction.</a> Ultrasonics. 4 (4), 178-185 (1966).</li><li>Popov, V., Starcevic, J., Filippov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Ultrasonic+In-Plane+Oscillations+on+Static+and+Sliding+Friction+and+Intrinsic+Length+Scale+of+Dry+Friction+Processes.">Influence of Ultrasonic In-Plane Oscillations on Static and Sliding Friction and Intrinsic Length Scale of Dry Friction Processes.</a> Tribol. Lett. 39 (1), 25-30 (2010).</li><li>Dong, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectrically-induced+ultrasonic+lubrication+by+way+of+Poisson+effect.">Piezoelectrically-induced ultrasonic lubrication by way of Poisson effect.</a> Proc. SPIE. 8343, 83430L (2012).</li><li>Dong, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic-plastic+cube+model+for+ultrasonic+friction+reduction+via+Poisson+effect.">Elastic-plastic cube model for ultrasonic friction reduction via Poisson effect.</a> Ultrasonics. 54 (1), 343-350 (2014).</li><li>Dong, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wear+Reduction+Through+Piezoelectrically-Assisted+Ultrasonic+Lubrication.">Wear Reduction Through Piezoelectrically-Assisted Ultrasonic Lubrication.</a> Smart. Mater. Struct. 23 (10), 104005 (2014).</li><li>Chowdhury, M., Helali, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+frequency+of+vibration+and+humidity+on+the+wear+rate.">The effect of frequency of vibration and humidity on the wear rate.</a> Wear. 262 (1-2), 198-203 (2014).</li><li>Bryant, M., Tewari, A., York, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Micro+(rocking)+vibrations+and+surface+waviness+on+wear+and+wear+debris.">Effect of Micro (rocking) vibrations and surface waviness on wear and wear debris.</a> Wear. 216 (1), 60-69 (1998).</li><li>Bryant, M., York, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+and+correlations+of+slider+vibrations+and+wear.">Measurements and correlations of slider vibrations and wear.</a> J. Tribol. 122 (1), 374-380 (2000).</li><li>Goto, H., Ashida, M., Terauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ultrasonic+vibration+on+the+wear+characteristics+of+a+carbon+steel:+analysis+of+the+wear+mechanism.">Effect of ultrasonic vibration on the wear characteristics of a carbon steel: analysis of the wear mechanism.</a> Wear. 94, 13-27 (1984).</li><li>Goto, H., Ashida, M., Terauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wear+behaviour+of+a+carbon+steel+subjected+to+an+ultrasonic+vibration+effect+superimposed+on+a+static+contact+load.">Wear behaviour of a carbon steel subjected to an ultrasonic vibration effect superimposed on a static contact load.</a> Wear. 110 (2), 169-181 (1986).</li><li>Robinowicz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The friction and wear of materials. , (1965).</li><li>Bowden, F., Freitag, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+friction+of+solids+at+very+high+speeds.">The friction of solids at very high speeds.</a> Proc. R. Soc. A. 248 (1254), 350-367 (1985).</li><li>Burwell, J., Rabinowicz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+nature+of+the+coefficient+of+friction.">The nature of the coefficient of friction.</a> J. Appl. Phys. 24 (2), 136-139 (1953).</li><li>Cocks, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+sliding+metal+surfaces.">Interaction of sliding metal surfaces.</a> J. Appl. Phys. 33 (7), 2152-2161 (1962).</li><li>Rusinko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrasound and Irrecoverable Deformation in Metals. , (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Deneyler ultrasonik sürtünme ve aşınma azaltma lineer hız etkisini araştırmak için bu protokolü kullanılarak yapılmıştır. Ölçümler ultrasonik titreşimler etkin bir şekilde sürtünmeyi azaltmak ve üç doğrusal hızlarda giymek olduğunu göstermektedir. Önceki gözlemlerle uyumlu olarak, sürtünme azaltma miktarı 87 mm / sn% 29.3 ile 20.3 mm / sn 62.2 den% azalır. Aşınma azaltma lineer hız (% 48.6 kadar% 45.8) değişen ihmal edilebilir düzeydedir. Ultrasonik dal...

Birbirlerine rulo akraba kaydırın veya Sürtünme iki temas yüzeylerinin arayüzünde bulunmaktadır. Sürtünme genellikle aşındırıcı veya yapışkan aşınma ile birlikte oluşur. 1 Ultrasonik yani yüksek frekanslı olayların ardındaki bilim, dalgalar, akustik aralıkta (20 kHz) üzerinde frekanslarda yolculuk. Ultrasonik alan temelde iki farklı rejimleri kapsar. Bir rejim, tıbbi ultrason ya da yapıların tahribatsız muayene gibi görüntüleme işlemlerinde kullanılan olduğu gibi düşük yoğunluklu dalgaları içerir. Diğer yüksek-enerjili dalgalar yürütmek veya plastik ve metallerin kaynak olarak mühendislik süreçlerini desteklemek için kullanılan hangi bir yüksek güç rejimidir. Kayar temas ara yüzeyde etkin sürtünme kuvveti azaltır bölgesindeki iki Yüzeylerin ara-yüzündeki ultrasonik titreşimlerin ikinci türden bu uygulama gösterilmiştir. Bu olgu ultrasonik yağlama olarak bilinir. Elde etmek içinİki sürgülü nesneler arasındaki ultrasonik yağlama, ultrasonik frekanslarda göreceli titreşim aralarında kurulmalıdır. Titreşimler, tipik olarak boyuna, enine, veya kayma hızına göre dik yönde ya da iki nesne birine tatbik edilir. Ucu tribometre en döner bir diske dik yönde titreşecek şekilde, bu çalışmada, bir sürtünme ölçer pin Bir piezoelektrik aktüatörün ile donatılmıştır. Piezoelektrik malzemeler uyarma alanı olarak aynı frekansta titreşen elektrik alanlara maruz kaldığında deforme &quot;akıllı&quot; bir malzeme sınıfıdır. Piezoelektrik malzemeler MHz aralığı içine iyice frekanslarda titreşir olabilir. Makroskopik hızına üst üste olmak, ultrasonik titreşimlerin anlık sürtünme kuvveti yönü ve kombinasyon halinde etkili bir sürtünme kuvveti ve yüzey aşınma bir azalmaya yol açar yüzeyleri arasındaki teması, bir sıra etkisi vardır. </p&gt; Ultrasonik sürtünme azaltma pratik üretim sistemleri ortaya konmuştur. Örneğin, bu teknoloji bir araç ve metal işleme iş parçasının ve delme, presleme, haddeleme tabaka ve tel çekme olarak şekillendirme işlemleri arasındaki kuvveti azaltmak için kullanılmıştır. Faydaları yüzey 2 ve nihai üründen madeni yağ çıkarmak için pahalı ve çevreye zararlı deterjanlar için azaltılmış ihtiyacı geliştirilmiş içerir. Potansiyel diğer alanlarda ultrasonik yağlama uygulamaları da vardır. Örneğin, ultrasonik yağlama ölçüde madeni yağ veya kaplamalar ihtiyacını ortadan kaldırarak, kişisel sağlık bakım ürünleri kullanıcı deneyimini geliştirmek olabilir. Araç koltukları ve raylar arasındaki sürtünme azaltma, aksi takdirde geleneksel bileşenleri ve mekanizmal tarafından işgal olacağını koltuk hareketi, tasarruf alanı ve kitle kolaylaştırır oysa otomobil uygulamalarında, sürtünme modülasyon topu eklem performansını artırabilirsinizSMS. Ultrasonik yağlama ayrıca motor ve süspansiyon sistemlerinde sürtünmeyi azaltarak yakıt verimliliği artırmak için yardımcı olabilir. 3 Geleneksel yağlar kullanılamaz uzay uygulamalarında, ultrasonik yağlama aşınmayı azaltmak ve dramatik kritik bileşenlerin ömrünü uzatmak için kullanılabilir. Ultrasonik yağlama sayesinde sürtünme azaltma Laboratuvar gösteriler çoktur. Sürtünme azaltma ultrasonik yağlama ve uygulanan ultrasonik titreşimlerle sürtünme kuvveti olmadan ölçülen sürtünme kuvveti arasındaki fark olarak ölçülür. Her iki durumda da, sürtünme kuvveti ile doğrudan kuvveti sensörü ile ölçülmektedir. Littmann ve ark., 4-5 bir kuvvet sensörü ve bir çerçeve sürtünme kuvvetlerini ölçmek ve normal yükler uygulamak için yüklü edildiği bir kaydırıcı, bir piezoelektrik odaklı çalıştırıcıyı bağladı. Bir pnömatik aktüatör bir kılavuz rayı boyunca aktüatör ile birlikte sürgüsünü için kullanılmıştır. Sesüstüc titreşimler uzunlamasına kayma hızına yönde uygulanmıştır. Bharadwaj ve DaPino 6-7 yığınının iki ucunda konik dalga kılavuzu bağlı bir piezoelektrik yığını çalıştırıcıyı kullanarak benzer deneyler yapılmıştır. İletişim koni küresel kenarları ve kılavuz rayın yüzeyinde arasında yer aldı. Gibi iletişim sertliği, normal yükü ve küresel sertliği gibi sistem parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Kumar ve Hutchings 8 ultrasonik transdüser tarafından enerji bir Sonotrode üzerinde bir pin yüklü. Ultrasonik titreşimler oluşturulur ve takım çeliği yüzeyi ile temas içinde yerleştirilmiştir pim için iletilmiştir. Normal kuvvet, bir pnömatik silindir tarafından uygulanan ve bir yük hücresi tarafından ölçülmüştür. Pim ve disk arasındaki nispi hareketi ileri geri hareket tablosu tarafından oluşturuldu. Pohlman ve Lehfeldt 9 da bir pin-on-disk deney uyguladı. Diğer çalışmalarda aksine, bir magnetostrict istihdamultrasonik titreşimler üretmek için dönüştürücüyü ive. Ultrasonik sürtünme azaltma için optimum yönünü incelemek için, dönüştürücü itinal bu yüzden titreşim yön makroskopik hızına, boyuna enine ve dikey olduğunu söyledi. Bunlar kuru ve yağlanmış yüzeylerde hem ultrasonik sürtünme azaltma okudu. Popov ve ark., 10 konik bir dalga kılavuzu ile birlikte bir aktüatör kullanılabilir. Aktüatör, bir döner taban plakası ile temas içinde yerleştirilmiştir. Çeşitli sertlikteki dokuz malzemelerden yapılmış Konileri ultrasonik sürtünme azaltma malzeme sertliğinin etkisini incelemek için kabul edildi. Dong ve DaPino 11-13 yaratmak ve yuvarlatılmış kenarları olan prizmatik bir dalga kılavuzu ultrasonik titreşimlerin iletimi için bir piezoelektrik transdüser kullanılabilir. Boyuna titreşim nedeniyle Poisson etkisi dikey titreşim neden olur. Kavisli bir üst ile bir kaydırıcı dalga kılavuzu altında temas edecek şekilde yerleştirilmiştir. Bir çerçeve temas arayüzünde normal kuvvetleri uygulamak için inşa edilmiştir. TO kaymak dalga kılavuzunun merkezi alanı çevresinde elle çekildi; Sürtünme kuvveti kayıcı parçaya bağlı olan bir yük ölçer ile ölçülmüştür. Ultrasonik kaynaklı aşınma azaltılması da araştırılmış ve gösterilmiştir. Cilt kaybı, kilo kaybı ve yüzey pürüzlülük değişimleri wear.Chowdhury şiddetini ölçmek için kullanılır ve Helali 14 pin-on-disk kurulumunda dönen disk vibrasyonlu. Titreşimler dönen disk altında bulunan iki paralel plaka bir destek yapısına ile oluşturulmuştur. Üst plaka alt plakanın üst yüzeyinde gravür bir yuvaya slaytlar merkez dışı alt yüzeyine monte küresel bir topu, yer alır. Üst plaka dönüşü sırasında dikey hareket edecek şekilde yuva periyodik değişken derinlikte işlenmiş oldu. Frekansları dönme hızına göre 100 Hz civarında değişmektedir. Bryant ve York 15-16 w mikro titreşimlerin etkisini okuduKulak küçültme. Bir ucu, bir iplik çelik disk ve bir helezoni yay bağlı diğer ucunda dinlenmiş ile Bir tutucu boyunca bir karbon silindir yerleştirilir. Titreşim için yer olduğunu bu yüzden bir durumda, silindir rahat tutucuya takıldı. Diğer durumlarda, açıklıklar silindir iplik diskine temas iken silindir mikro titreşimi sağlamak için bırakıldı. Silindirin ağırlık kaybı aşınma oranının hesaplanması için ölçülmüştür. Kendinden oluşturulan mikro titreşimler kadar% 50 oranında aşınmayı azaltmaya yardımcı olduğu gösterilmiştir. Goto ve Ashida 17-18 de pin-on-disk deney benimsemiştir. Onlar konik koni ve boynuz üzerinden dönüştürücü ile pim örnekleri bağladı. Pimi disk yüzeyine dik yönde titreşim. Kitle, normal yük uygulamak için onun üstünde transdüktörüne bağlandı. Sürtünme kuvvetleri diski döndürmek için uygulanan tork tercüme edilmiştir. Aşınma hem çünkü yapıştırıcı olarak tespit edildipim ve disk karbon çeliğinden yapılmıştır. Aşınma oranları hacim kaybı ölçümlerinden hesaplandı. Bu lineer hızı ultrasonik yağlama önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir. Bu araştırmanın deneysel bileşeni lineer hız sürtünme ve aşınma azaltma bağımlılığı üzerinde duruluyor.

<table><tbody><tr><td>DC Motor&amp;nbsp;</td><td>Minarik&amp;nbsp;</td><td>SL14</td><td></td></tr><tr><td>Electrical amplifier</td><td>AE Techron</td><td>LVC5050</td><td></td></tr><tr><td>Signal conditioner&amp;nbsp;</td><td>Vishay Measurements Group</td><td>2310</td><td></td></tr><tr><td>Signal generator</td><td>Agilent&amp;nbsp;</td><td>33120A</td><td></td></tr><tr><td>Piezoelectric stack</td><td>EDO corporation</td><td>EP200-62</td><td></td></tr><tr><td>Load cell</td><td>Transducer Techniques</td><td>MLP-50</td><td></td></tr><tr><td>Load sensor pad</td><td>FlexiForce</td><td>A201</td><td></td></tr><tr><td>Laser meter</td><td>Keyence corporation&amp;nbsp;</td><td>LK-G32</td><td></td></tr><tr><td>Hall-effect probe and gaussmeter</td><td>Walker Scientific, Inc.</td><td>MG-4D</td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition module</td><td>Data Physics</td><td>Quattro</td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition software</td><td>Data Physics</td><td>SignalCalc Ace</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouple reader</td><td>Omega</td><td>HH22</td><td></td></tr><tr><td>Optical profilometer</td><td>Bruker</td><td>Contour GT</td><td></td></tr><tr><td>Profilometer operation software</td><td>Bruker&amp;nbsp;</td><td>Vision 64</td><td></td></tr></tbody></table>

experiments on ultrasonic lubrication using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer

Sürtünme ve aşınma mühendislik sistemlere zararlıdır. Iki kayar yüzeyleri arasındaki ara yüzey akustik aralığı (20 kHz) üzerindeki bir frekansta titreşime tâbi edildiğinde de ultrasonik yağlama elde edilir. Geleneksel yağlar olanaksız veya istenmeyen olduğu bir solid-state teknolojisi olarak, ultrasonik yağlama kullanılabilir. Ayrıca, ultrasonik yağlama iki kayar yüzeyler arasında etki eden sürtünme elektriksel modülasyonu sağlar. Bu özellik onların sürtünme devlet ve işletme koşulları değiştikçe ilişkili dinamik cevabı değiştirmek adaptif sistemlerin sağlar. Yüzey aşınması da ultrasonik yağlama yoluyla azaltılabilir. Biz sürtünme kuvveti azaltma bağımlılığını araştırmak ve ultrasonik yağlanan yüzeyler arasındaki doğrusal kayma hızına azaltma giymek için bir protokol geliştirmiştir. Bir pim-disk tribometre bir piezoelektrik istifin 22 pimi titreşmeye kullanıldığı ticari birimlerinden farklı olan inşadöner disk yüzeyine normal kHz. 20.3, 40,6 ve 87 mm / sn: Etkili sürtünme kuvveti, hacim kaybı ve yüzey pürüzlülüğü dahil Sürtünme ve aşınma ölçümleri olmadan ve 4 MPa ve üç farklı sürme hızları 1 sabit basınçta ultrasonik titreşimlerle ölçülür. Optik profilometre aşınma yüzeylerini tanımlamak için kullanılır. Etkili sürtünme kuvveti 20.3 mm / sn% 62 oranında azalır. Sürekli ultrasonik yağlama için mevcut teorilerle, sürtünme kuvveti yüzde azalma 87 mm / sn aşağı% 29 sürtünme kuvveti azalma, hızını artırma ile azalır. Aşınma azaltılması ele alınan üç hızlarda (% 49) esas itibariyle sabit kalır.

Burada sunulan temsili ölçümleri, Şekil 1 &#39;de gösterilen tadil edilmiş tribometre elde edilmiştir. Piezoelektrik aktüatör 22 kHz&#39;lik bir frekansta 2.5 um genliği ile titreşimleri oluşturur. Sürtünme bağımlılığını incelemek ve doğrusal hıza azalma giymek için, üç farklı hızlar (20.3, 40.6 ve 87 mm / sn) motorun dönme hızını değiştirerek diske uygulanmıştır. Her üç grup için, disk devir sayısı ve pin hareket mesafesi sırasıyla 1,600 ve 292.5 m olarak se?...

Watch this Scientific Journal Video about Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer at JoVE.com

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

Ultrasonik Yağlama üzerinde deneyler bir piezoelektrik destekli tribometre ve Optik profilometre kullanma

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

experiments-on-ultrasonic-lubrication-using-piezoelectrically

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K Görüntüleme.  The Ohio State University. We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties. 

Video: Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

İyon Püskürtme Uygulamaları, Lazer Ablasyon ve Triboloji Deneyler: Beyaz Işık Interferometre ile yüzey modifikasyonları Karakterizasyonu

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Mühendislik

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently more difficult than measuring the flow of a transparent fluid, since optical methods are not applicable. Ultrasound can be used to measure the velocity of an opaque fluid, not only at isolated points, but at hundreds or thousands of points arrayed along lines, with good temporal resolution. When applied to a liquid metal electrode, ultrasound velocimetry involves additional challenges: high temperature, chemical activity, and electrical conductivity. Here we describe the experimental apparatus and methods that overcome these challenges and allow the measurement of flow in a liquid metal electrode, as it conducts current, at operating temperature. Temperature is regulated within &#177;2 &#176;C using a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller that powers a custom-built furnace. Chemical activity is managed by choosing vessel materials carefully and enclosing the experimental setup in an argon-filled glovebox. Finally, unintended electrical paths are carefully prevented. An automated system logs control settings and experimental measurements, using hardware trigger signals to synchronize devices. This apparatus and these methods can produce measurements that are impossible with other techniques, and allow optimization and control of electrochemical technologies like liquid metal batteries.

Ultrasound velocimetry is used to study mixing by fluid flow in liquid metal electrodes. The focus of this manuscript is to illustrate the methods used for making precise, spatially-resolved ultrasound measurements while limiting oxidation and controlling and monitoring temperature, applied current, and the heater power being supplied.

Sıvı Metal Elektrot Ultrason Hızı Ölçümü

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

İnsan Bireylerde Titreşim Algılama Eşiği ve Tactile Mekansal Keskinliği Ölçümü

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

Davranış

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the degradation of device performance. In order to evaluate such degradations using computer simulations, full matrix material properties at elevated temperatures are needed as inputs. It is extremely difficult to measure such data for ferroelectric materials due to their strong anisotropic nature and property variation among samples of different geometries. Because the degree of depolarization is boundary condition dependent, data obtained by the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) impedance resonance technique, which requires several samples with drastically different geometries, usually lack self-consistency. The resonant ultrasound spectroscopy (RUS) technique allows the full set material constants to be measured using only one sample, which can eliminate errors caused by sample to sample variation. A detailed RUS procedure is demonstrated here using a lead zirconate titanate (PZT-4) piezoceramic sample. In the example, the complete set of material constants was measured from room temperature to 120 &#176;C. Measured free dielectric constants <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/53461/image001.jpg" /> and&#160;<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/53461/image002.jpg" /> were compared with calculated ones based on the measured full set data, and piezoelectric constants d15 and d33 were also calculated using different formulas. Excellent agreement was found in the entire range of temperatures, which confirmed the self-consistency of the data set obtained by the RUS.

This protocol describes the procedure of measuring the temperature dependence of the full set material constants of piezoelectric materials using resonant ultrasound spectroscopy (RUS).

Tam Set Malzeme sabitleri Karakterizasyonu ve rezonans Ultrason Spektroskopisi kullanarak Piezoelektrik Malzemelerin Onların Sıcaklık Bağımlılığı

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

Tek Bindirme Kesme Testi aracılığıyla Kaynaklı Eklemler Mekanik Karakterizasyonu için termoplastik kompozit Kuponlar Ultrasonik Kaynak

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

In Situ High Pressure Hydrogen Tribological Testing of Common Polymer Materials Used in the Hydrogen Delivery Infrastructure

High pressure hydrogen gas is known to adversely affect metallic components of compressors, valves, hoses, and actuators. However, relatively little is known about the effects of high pressure hydrogen on the polymer sealing and barrier materials also found within these components. More study is required in order to determine the compatibility of common polymer materials found in the components of the hydrogen fuel delivery infrastructure with high pressure hydrogen. As a result, it is important to consider the changes in physical properties such as friction and wear in situ while the polymer is exposed to high pressure hydrogen. In this protocol, we present a method for testing the friction and wear properties of ethylene propylene diene monomer (EPDM) elastomer samples in a 28 MPa high pressure hydrogen environment using a custom-built in situ pin-on-flat linear reciprocating tribometer. Representative results from this testing are presented which indicate that the coefficient of friction between the EPDM sample coupon and steel counter surface is increased in high pressure hydrogen as compared to the coefficient of friction similarly measured in ambient air.

In Situ High Pressure Hydrogen Tribological Testing of Common Polymer Materials Used in the Hydrogen Delivery Infrastructure

A test methodology for quantifying tribological properties of polymers used in hydrogen infrastructure service is demonstrated and characteristic results for a common elastomer are discussed.

Situ Yüksek basınçlı hidrojen hidrojen teslim altyapısında kullanılan ortak Polimer malzemelerin test Tribolojik

High pressure hydrogen gas is known to adversely affect metallic components of compressors, valves, hoses, and actuators. However, relatively little is ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on exposing the specimen to longitudinal vibrations on its resonance frequency close to 20 kHz. With use of this method, it is possible to significantly decrease the time required for the test, when compared to conventional testing devices usually working at frequencies under 200 Hz. It is also used to simulate loading of material during operation in high speed conditions, such as those experienced by components of jet engines or car turbo pumps. It is necessary to operate only in the high and ultra-high cycle region, due to the possibility of extremely high deformation rates, which can have a significant influence on the test results. Specimen shape and dimensions have to be carefully selected and calculated to fulfill the resonance condition of the ultrasonic system; thus, it is not possible to test the full components or specimens of arbitrary shape. Before each test, it is necessary to harmonize the specimen with the frequency of the ultrasonic system to compensate for deviations of the real shape from the ideal one. It is not possible to run a test until a total fracture of the specimen, since the test is automatically terminated after initiation and propagation of the crack to a certain length, when the stiffness of the system changes enough to shift the system out of the resonance frequency. This manuscript describes the process of evaluation of materials' fatigue properties at high-frequency ultrasonic fatigue loading with use of mechanical resonance at a frequency close to 20 kHz. The protocol includes a detailed description of all steps required for a correct test, including specimen design, stress calculation, harmonizing with the resonance frequency, performing the test, and final static fracture.

A protocol for ultrasonic fatigue testing in the high and ultra-high cycle region in axial tension-compression loading mode.

Ultrasonik yorgunluk gerginlik-sıkıştırma modunda test

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid more efficiently, in terms of &#64258;ow rate per power input, than those that rely on Rayleigh waves and other modes of vibration in LN or lead zirconate titanate (PZT). The complete device is composed of a transducer, a transducer holder, and a &#64258;uid supply system. The fundamentals of acoustic liquid atomization are not well known, so techniques to characterize the devices and to study the phenomena are also described. Laser Doppler vibrometry (LDV) provides vibration information essential in comparing acoustic transducers and, in this case, indicates whether a device will perform well in thickness vibration. It can also be used to &#64257;nd the resonance frequency of the device, though this information is obtained more quickly via impedance analysis. Continuous &#64258;uid atomization, as an example application, requires careful &#64258;uid flow control, and we present such a method with high-speed imaging and droplet size distribution measurements via laser scattering.

Fabrication of piezoelectric thickness mode transducers via direct current sputtering of plate electrodes on lithium niobate is described. Additionally, reliable operation is achieved with a transducer holder and &#64258;uid supply system and characterization is demonstrated via impedance analysis, laser doppler vibrometry, high-speed imaging, and droplet size distribution using laser scattering.

Atomizasyon ve Acoustofluidics için Kalınlık Modu Piezoelektrik Cihazların İmalatı ve Karakterizasyonu

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...

Roughness Impact of Piezoelectric Dental Scaler on Two Distinct Flowable Composite Filling Materials

Dental ultrasonic scalers are commonly employed in periodontal treatment; however, their ability to roughen tooth surfaces is a worry since roughness may increase plaque production, a key cause of periodontal disease. This research studied the influence of a piezoelectric ultrasonic scaler on the roughness of two distinct flowable composite filling materials. To do this, 10 disc-shaped samples were generated from each of the two flowable composite materials. After standardized polishing, samples were submerged in water for 24 h before the first surface examination using electron microscopy and profilometry. The ultrasonic scaler was applied to a specified location of each sample for 60 s under water cooling and regulated force. Post-scaler surface parameters were again examined. Following the application of the scaler, both composite materials exhibited a notable increase in surface roughness, as determined by profilometry (p &lt; 0.01). Additionally, the observed surface roughness was also qualitatively visualized with scanning electron microscopy. While initial roughness levels were comparable across the two composites (p = 0.143) after scaler application, no substantial discrepancy in surface texture was noticed between them (p = 0.684). The use of a high-power piezoelectric ultrasonic scaler on routinely used flowable composite restorations might generate considerable surface roughness, possibly leading to increased plaque accumulation. Nevertheless, it might be postulated that nanohybrid flowable composite materials having conventional monomer ingredients may demonstrate comparable surface alterations within the limitations of this experiment.

This methodology allows applying a dental appliance on any specimen at any angle with standardized force and stability. This approach might be extensively used in health sciences to standardize the impacts of dental equipment with hand-holding elements such as micromotors, turbines, and ultrasonic scalers on varied surfaces.

Piezoelektrik Dental Ölçekleyicinin İki Farklı Akışkan Kompozit Dolgu Malzemesi Üzerindeki Pürüzlülük Etkisi

Dental ultrasonic scalers are commonly employed in periodontal treatment; however, their ability to roughen tooth surfaces is a worry since roughness may ...

Mimicking and Measuring Occlusal Erosive Tooth Wear with the "Rub&amp;Roll" and Non-contact Profilometry

Chewing, drinking, and occasional tooth grinding will result in physiological tooth wear during a lifetime. Extreme challenges, such as bruxism or habitual chewing on foreign objects, may lead to excessive wear. Recently, the role of erosion in accelerating mechanical tooth wear has been recognized, but the interplay between chemical and mechanical wear processes has not been extensively studied. Our laboratory recently introduced a novel oral wear simulation device, the Rub&#38;Roll, that enables the user to perform wear and loading studies separately or simultaneously in an erosive and/or abrasive environment. This manuscript describes an application of the device: the combined mechanical and erosive loading of extracted human (pre)molars in a simulated chewing movement, with a controlled application of force, velocity, fluid, and time, and the application of non-contact profilometry in visualizing and measuring the resulting wear pattern. The occlusal morphology that was created in the experiment with the highest loading level is very similar to the clinical presentation of erosive wear.

Mimicking and Measuring Occlusal Erosive Tooth Wear with the "Rub&Roll" and Non-contact Profilometry

The Rub&#38;Roll can mimic the chewing cycle, allowing variation of chewing force, sliding distance, chewing velocity, number of cycles, and frequency, and with a combination of erosive and abrasive challenges can result in a complex simulation of oral ageing.