Sächsisches Institut für Oberflächenmechanik

Indentation- and Scratch-Analyzer-Produktreihe

ISA - Indentation- and Scratch-Analyzer

Der Indentation & Scratch Analyzer (ISA) ist eine Kombination aus O&PfC® und SSA®. Dadurch können Sie die Möglichkeiten beider Module synergetisch nutzen und somit nahezu alle mechanischen Kontaktversuche bzw. Oberflächenmessungen physikalisch auswerten.

ISA-Komponenten

Im ISA® (Indentation & Scratch Analyzer) sind zudem die Module OptiWear und CritLoad enthalten, die den Funktionsumfang des ISA® abrunden. OptiWear ermöglicht die Prognose des Abriebs bei Reibungstests. CritLoad ermittelt die für eine gegebene Schicht-Struktur kritischen Lasten nahezu beliebiger Lastkombinationen.

Physikalische Charakterisierung von beliebig strukturierten Oberflächen mittels instrumentierter Indentation und Kratztest
Anwendungsorientierte Entwicklung und Optimierung von Oberflächenstrukturen mittels mechanischer Oberflächenmessungen, welche eine ordentliche Dimensionierung und physikalische Auswertung benötigen. Mit dem ISA® können Sie all diese Messungen auswerten.

Funktionen

Im folgenden werden die Möglichkeiten des dieser Produktreihe zugrunde liegenden Modells insgesamt beschrieben, die von den Möglichkeiten der einzelnen Editionen dieser Produktreihe abweichen können, da nicht alle in jeder Edition vollständig implementiert sind.

Charakterisierbare Materialstrukturen

Sie können mit dieser Softwarereihe[?] unter anderem die folgenden Oberflächenstrukturen durch Auswertung mechanischer Kontaktmessungen analysieren:

  • Mehr-Schicht-Systeme (mit bis zu 100 Schichten)
  • dünne Schichten (theoretisch bis zu 1 Ângström*)
  • dicke Schichten (theoretisch unbegrenzt*)
  • mit Eigenspannungen und Eigenspannungsverläufen (funktional)
  • Laminatstrukturen
  • Verbundwerkstoffschichten
  • Nanopartikel-verstärkte Schichten (z.B. Nanoröhren, Fullerene, ...)
  • Einlagerungen und Defekte sowohl in den Schichten als auch an den Grenzflächen
  • Superlattice
  • homogene, monolithische Vollmaterialien (z.B. nur Substrat)

* Praktisch hängt es von den Möglichkeiten (z.B. der Auflösung und Rauschen) Ihres Messgerätes ab.

Messbedingungen

Bei der Auswertung mechanischer Oberflächenmessungen können von dieser Softwarereihe zur Messauswertung[?] unter anderem die folgenden Messbedingungen bzw. Nebeneffekte berücksichtigt werden:

  • multi-axiale Lasten (Normal-, Lateral- und rotierende Lasten)
  • Kippen und Ablenkung des Indenters
  • tatsächliche Indenterform, so auch Kanten und Asymmetrien der Indenterspitzen (was z.B. für Berkowich- und Vickers-Indenterspitzen notwendig ist)
  • Oberflächenrauigkeit, tatsächliche, dreidimensionale Oberflächentopographie bzw. Oberflächenkrümmung (z.B. von vorheriger 3D-Abtastung mittels AFM)
  • Kriechen / Einsinken: zeitabhängige Materialeigenschaften viskoser oder visko-elastischer Materialien (z.B. Polymere)
  • Pile-up / Restspannungen duktiler Materialien, plastische Verformung, Brüche/Risse spröder Materialien[?]
  • Reibung zwischen dem Indenter und der Oberfläche
  • Temperaturgradienten / Temperaturfelder (z.B. bei Hochtemperaturmessungen notwendig)
  • schwache Grenzflächen / schlechte Interface-Haftung (Adhäsion)

Analysierbare Kontaktmessungen

Die folgenden mechanischen Oberflächenmessungen können Sie mit dieser Software[?] auswerten:

  • instrumentierte Eindringmessungen bzw. Härtemessungen (Nano-, Mikro- und Makro-Indentationen)
  • multi-axiale Indentationsmessungen (mit zusätzlichen Lateral- und Rotationslasten)
  • zyklische, dynamische und Multilast-Indentationen (z.B. CSM-Methode von Agilent, QCSM-Methode von ASMEC, ESP von Fischer)
  • Einschlagversuche und Falltests
  • Kratztests, Ritztests und Haftfestigkeitstests
  • Tribologische Testverfahren wie Reibungstests und Verschleißtests (Pin-on-Disc, Ball-on-Disc usw.)
  • alles auch im Hochtemperatur-Bereich
  • und viele weitere

Mechanische Charakterisierung

Das wichtigste Ziel einer mechanischen Charakterisierung ist die Ermittlung generischer Materialeigenschaften, die unabhängig von den Messbedingungen (wie Materialstruktur der Probe, maximale Eindringtiefe, Start- und Endlast, Geschwindigkeit usw.) sind. Dazu ist es notwendig, diese Messbedingungen in der Auswertung der Messungen korrekt zu berücksichtigen. Genau deshalb haben wir die klassische Oliver&Pharr-Methode für solche Bedingungen erweitert. Diese Oliver&Pharr-Methode erweitert für Schichten (Oliver&Pharr for Coatings) erlaubt u.a. die Berechnung folgender, generischer Materialeigenschaften[?]:

  • echtes E-Modul jeder Schicht und des Substrats (Elastizitätsmodul)
  • Fließgrenze jeder Schicht und des Substrats
  • Querkontraktionszahl jeder Schicht und des Substrats (Poissonzahl)
  • Eigenspannungen jeder Schicht und des Substrats (intrinsische, thermische Spannungen oder Restspannungen)
  • Zugfestigkeit
  • Haftfestigkeit
  • kritische Spannung aller Bruch-Modi (Bruchmodus I, II und III)
  • Schichtdicken

Nur solche generischen, physikalischen Materialeigenschaften kann man in nahezu beliebigen anderen Oberflächenstrukturen (z.B. zur Oberflächenoptimierung mittels Modellierung und Simulation oder zur Auswertung komplexerer Kontaktmessungen wie dem Kratztest) wieder verwenden, ohne eine erneute Charakterisierung durchführen zu müssen.

Unsere Software ermöglicht Ihnen auch die Ermittlung der korrekten Härte. Aber Vorsicht: Härte ist weder eine physikalische noch eine generische Materialeigenschaft!

Informationsmaterial

Anbindung an Messgeräte

Die folgenden Messgerätehersteller bieten bereits direkte Exportschnittstellen für unserere Software an, welche die Messdaten direkt in unser Format konvertieren:

  • Helmut Fischer GmbH (nur O&PfC-Format)
  • ASMEC GmbH - member of Zwick/Roell
  • MicroMaterials Ltd. (nur O&PfC-Format)
  • Anton Paar (ehemals CSM Instruments)
  • Fischer-Cripps Laboratories Pty Ltd. (nur O&PfC-Format)

Weitere Hersteller entwickeln momentan noch und werden folgen.

In unserem Webshop verfügbar

ISA® Analyse-Software für instrumentierte Eindruckprüfung und Kratztest (2 Artikel)
ISA®
ISA Light v0.2 (Download)
  • 1 Schicht
  • Berücksichtigung von 2D-Pre-Scans
  • Berücksichtigung von 2D-Post-Scans
  • echte Schichteigenschaften:
    • Elastizitätsmodul (EC)
    • Härte (HC)
    • Fließgrenze (YC)
    • kritische Zugspannung (σTS)
    • kritische Scherspannungen (τ)
in den Einkaufswagen legen
5.400,00 €
 
ISA®
  • 5 Schichten
  • geschwächtes Interface
  • Berücksichtigung von 2D- und 3D-Pre-Scans
  • Berücksichtigung von 2D- und 3D-Post-Scans
  • inkl. CritLoad
  • inkl. OptiWear
  • echte Schichteigenschaften:
    • Elastizitätsmodul (EC)
    • Härte (HC)
    • Fließgrenze (YC)
    • kritische Zugspannung (σTS)
    • kritische Scherspannungen (τ)
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18.000,00 €

Systemanforderungen

Minimum* Optimum
Betriebssystem: Microsoft Windows XP SP3
Microsoft Windows Vista
Microsoft Windows 8
Microsoft Windows 7
Wortbreite: 32 und 64 Bit 32 und 64 Bit
CPU: 2 Prozessorkerne
1 GHz
≥ 4 Prozessorkerne mit je 2 Threads
≥ 2 GHz
Arbeitsspeicher: 512 MB ≥ 4 GB
Freier Festplattenspeicher: 24 MB (in Systempartition)
500 MB (für Projektdateien)
24 MB (in Systempartition)
≥ 3 GB (für Projektdateien)
Bildschirm: 1024 x 768 Pixel
16 Bit Farbtiefe
1920 x 1080 Pixel
32 Bit Farbtiefe
Virenscanner: Hinweise beachten!
Zugriffsrechte zur Installation: Administratorrechte
Zugriffsrechte zur Benutzung: Benutzerrechte Administratorrechte
* Sollte Ihr Computer nur die minimalen Systemanforderungen erfüllen, kann es sein, dass der Bedienkomfort und die Arbeitsgeschwindigkeit eingeschränkt ist.

Bitte fragen Sie uns, wenn Sie weitere Informationen benötigen.

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