الولايات المتحدة الأمريكية / العالمية: 9292-461-949-1+
أوروبا: 794-3052-011-39+
ar AR
ar AR en_US EN es_MX ES de_DE DE fr_FR FR it_IT IT zh_CN ZH ja JA pt_BR PT tr_TR TR ko_KR KO pl_PL PL
تراسل معنا

التصنيف: علم الترايبولوجي الخطي

 

اختبار ارتداء طلاء PTFE

اختبار ارتداء طلاء بولي رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)

بإستخدام الترايبومتر و جهاز فحوصات الميكانيكية

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

بولي رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، المعروف باسم تفلون، هو بوليمر ذو معامل احتكاك (COF) منخفض بشكل استثنائي ومقاومة تآكل ممتازة ، اعتمادًا على الأحمال المطبقة. يُظهر PTFE خمولًا كيميائيًا فائقًا ، ونقطة انصهار عالية تبلغ ٣٢٧ درجة مئوية، ويحافظ على قوة عالية وصلابة وتزييت ذاتي في درجات حرارة منخفضة. إن مقاومة التآكل الاستثنائية لطلاءات PTFE تجعلها مطلوبة بشدة في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية ، مثل السيارات ، والفضاء ، والطبية ، ولا سيما أدوات الطبيخ.

أهمية التقييم الكمي لطلاءات PTFE

إن الجمع بين عامل الاحتكاك المنخفض للغاية (COF) ، ومقاومة التآكل ، والخمول الكيميائي الاستثنائي في درجات الحرارة العالية يجعل PTFE خيارًا مثاليًا لطلاء الأواني غير اللاصقة. لزيادة تعزيز عملياتها الميكانيكية أثناء البحث والتطوير ، فضلاً عن ضمان التحكم الأمثل في الوقاية من الأعطال وتدابير السلامة في عملية مراقبة الجودة ، من الأهمية بمكان أن يكون لديك تقنية موثوقة لتقييم الكمية لعمليات تريبوميكانيكية لطلاء PTFE. يعد التحكم الدقيق في احتكاك السطح والتآكل والالتصاق بالطلاء ضروريًا لضمان الأداء المطلوب.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، تتم محاكاة عملية التآكل لطلاء PTFE لحوض غير لاصق باستخدام الترايبومتر من NANOVEA في وضع التردد الخطي.

نانوفيا T50

ترايبوميتر ذا حجم صغير و اثقال معدلة

تعلم المزيد

بالإضافة ، تم استخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي لإجراء اختبار التصاق الخدش الدقيق لتحديد الحمل الحرج لفشل التصاق طلاء PTFE.

نانوفيا PB1000

منصة اختبار ميكانيكية كبيرة

تعلم المزيد

إجراء الاختبار

إختبار الإرتداء

ارتداء متراجع الخطي باستخدام الترايبومتر

تم تقييم السلوك الاحتكاكي لعينة طلاء PTFE، بما في ذلك معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل، باستخدام NANOVEA. ثلاثي الأبعاد في الوضع الترددي الخطي. تم استخدام طرف كروي من الفولاذ المقاوم للصدأ 440 بقطر 3 مم (درجة 100) ضد الطلاء. تمت مراقبة COF بشكل مستمر أثناء اختبار تآكل طلاء PTFE.

 

تم حساب معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=V/(F×s)=A/(F×n)، حيث يمثل V الحجم البالي، وF هو الحمل العادي، وs هي مسافة الانزلاق، وA هي مساحة المقطع العرضي لمسار التآكل، وn هو عدد السكتات الدماغية. تم تقييم ملفات تعريف مسار التآكل باستخدام NANOVEA المقياس الضوئي، وتم فحص مورفولوجيا مسار التآكل باستخدام المجهر الضوئي.

ارتداء معلمات الاختبار

حمولة ٣٠ نيوتن
مدة الاختبار ٥ دقائق
معدل الانزلاق ٨٠ دورة في الدقيقة
توسيع المسار ٨٠ ملم
الثورات 300
قطر الكرة ٣ مم
مادة الكرة Stainless Steel 440
المزلق لا أحد
أَجواء هواء
درجة حرارة ٢٣٠ درجة مئوية (حرارة الغرفة)
رطوبة 43%

إجراء الاختبار

اختبار الخدش

اختبار الالتصاق الدقيق باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي

تم إجراء قياس التصاق الخدش PTFE باستخدام NANOVEA اختبار ميكانيكي مع قلم ماسي 1200 Rockwell C (نصف قطر 200 ميكرومتر) في وضع اختبار Micro Scratch.

 

لضمان استنساخ النتائج ، تم إجراء ثلاثة اختبارات في ظل ظروف اختبار متطابقة.

معلمات اختبار الخدش

نوع التحميل تدريجي
التحميل الابتدائي ٠.٠١ ملي نيوتن
التحميل النهائي ٢٠ ملي نيوتن
معدل التحميل 40 ملي نيوتن / دقيقة
طول الخدش ٣ مم
سرعة الخدش ، (dx / dt) ٦.٠ مم / دقيقة
الهندسة للكرة المستخدمة كخارق ١٢٠ درجة (Rockwell C)
مادة الكرة المستخدمة كخارق الماس
نصف قطر الخارق ٢٠٠ ميكرومتر

النتائج والمناقشة

ارتداء متراجع الخطي باستخدام الترايبومتر

يظهر الشكل 1. COF المسجل في الموقع. أظهرت عينة الاختبار COF ~ 0.18 خلال أول 130 دورة، وذلك بسبب انخفاض لزوجة PTFE. ومع ذلك، كانت هناك زيادة مفاجئة في COF إلى ~1 بمجرد اختراق الطبقة، مما يكشف عن الركيزة الموجودة تحتها. بعد الاختبارات الترددية الخطية، تم قياس ملف مسار التآكل باستخدام NANOVEA مقياس عدم الاتصال البصري، كما هو مبين في الشكل 2. من البيانات التي تم الحصول عليها، تم حساب معدل التآكل المقابل ليكون ~2.78 × 10-3 مم3/نيوتن متر، في حين تم تحديد عمق مسار التآكل ليكون 44.94 ميكرومتر.

إعداد اختبار تآكل طلاء PTFE باستخدام الT50 ترايبومتر من Nanovea

شكل ١: تطور COF أثناء اختبار تآكل طلاء PTFE.

الشكل 2: الاستخراج الاحترافي لمسار التآكل PTFE.

PTFE قبل الاختراق

ماكس COF 0.217
حد أدنى COF 0.125
متوسط COF 0.177

PTFE بعد اختراق

ماكس COF 0.217
حد أدنى COF 0.125
متوسط COF 0.177

الجدول 1: COF قبل وبعد الاختراق أثناء اختبار التآكل.

النتائج والمناقشة

اختبار الالتصاق الدقيق باستخدام جهاز اختبار ميكانيكي

يتم قياس التصاق طلاء PTFE على الركيزة باستخدام اختبارات الخدش باستخدام قلم ماسي 200 ميكرون. يتم عرض الصورة المجهرية في الشكل 3 والشكل 4 ، تطور COF ، وعمق الاختراق في الشكل 5. تم تلخيص نتائج اختبار خدش طلاء PTFE في الجدول 4. مع زيادة الحمل على القلم الماسي ، تغلغل تدريجياً في الطلاء ، مما أدى إلى زيادة في COF. عندما تم الوصول إلى حمولة ~ 8.5 نيوتن ، حدث اختراق للطلاء وتعرض الركيزة تحت ضغط عالٍ ، مما أدى إلى ارتفاع COF ~ 0.3. يوضح انخفاض St Dev الموضح في الجدول 2 إمكانية تكرار اختبار خدش طلاء PTFE الذي تم إجراؤه باستخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي.

الشكل 3: صورة مجهرية للخدش الكامل على PTFE (10x).

الشكل 4: صورة مجهرية للخدش الكامل على PTFE (10x).

الشكل 5: يوضح الرسم البياني الاحتكاك خط النقطة الحرجة لفشل PTFE.

يخدش نقطة الفشل [N] قوة الاحتكاك [N] COF
1 0.335 0.124 0.285
2 0.337 0.207 0.310
3 0.380 0.229 0.295
متوسط 8.52 2.47 0.297
سانت ديف 0.17 0.16 0.012

الجدول 2: ملخص للحمل الحرج وقوة الاحتكاك و COF أثناء اختبار الخدش.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أجرينا محاكاة لعملية التآكل لطلاء PTFE للأواني غير اللاصقة باستخدام مقياس NANOVEA T50 ثلاثي الأبعاد في وضع التردد الخطي. أظهر طلاء PTFE انخفاض COF بمقدار 0.18 تقريبًا ، وشهد الطلاء اختراقًا في حوالي 130 دورة. تم إجراء التقييم الكمي لالتصاق طلاء PTFE بالركيزة المعدنية باستخدام جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي الذي حدد الحمل الحرج لفشل التصاق الطلاء ليكون 8.5 نيوتن تقريبًا في هذا الاختبار.

 

توفر أجهزة قياس ثلاثي NANOVEA قدرات اختبار تآكل واحتكاك دقيقة وقابلة للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM. إنها توفر وحدات اختيارية للتآكل والتشحيم والتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية ، وكلها مدمجة في نظام واحد. يتيح هذا التنوع للمستخدمين محاكاة بيئات التطبيقات الواقعية بشكل أكثر دقة واكتساب فهم جيد لآليات التآكل والخصائص الترايبولوجية للمواد المختلفة.

 

تتوفر أجهزة اختبار NANOVEA الميكانيكية على وحدات Nano و Micro و Macro ، كل منها يتضمن أوضاع اختبار المسافة البادئة والخدش والتآكل المتوافقة مع ISO و ASTM ، مما يوفر أوسع مجموعة من إمكانيات الاختبار المتاحة في نظام واحد وأكثرها سهولة في الاستخدام.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

ارتداء واحتكاك حزام البوليمر باستخدام الترايبومتر

أحزمة بوليمر

ارتدي واحتكاك باستخدام جهاز ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

ينقل محرك الحزام الطاقة ويتتبع الحركة النسبية بين اثنين أو أكثر من أعمدة الدوران. كحل بسيط وغير مكلف مع الحد الأدنى من الصيانة ، تُستخدم محركات السيور على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل المناشير ، ومناشير الخشب ، والدرسات ، ومنفاخ الصوامع ، والناقلات. يمكن لمحركات الحزام حماية الماكينة من الحمل الزائد وكذلك الرطوبة وعزل الاهتزازات.

أهمية تقييم الارتداء للقيادة ذات الأحزمة

الاحتكاك والتآكل أمر لا مفر منه للأحزمة في آلة يحركها حزام. يضمن الاحتكاك الكافي نقلًا فعالًا للطاقة دون الانزلاق ، ولكن الاحتكاك المفرط قد يؤدي إلى تآكل الحزام بسرعة. تحدث أنواع مختلفة من الاهتراء مثل التعب والتآكل والاحتكاك أثناء تشغيل محرك الحزام. من أجل إطالة عمر الحزام وتقليل التكلفة والوقت على إصلاح واستبدال الحزام ، فإن التقييم الموثوق لأداء تآكل الأحزمة أمر مرغوب فيه لتحسين عمر الحزام وكفاءة الإنتاج وأداء التطبيق. القياس الدقيق لمعامل الاحتكاك ومعدل التآكل للحزام يسهل البحث والتطوير ومراقبة الجودة لإنتاج الحزام.

ارتفاع ضغط الهواء مقياس الضغط

هدف القياس

في هذه الدراسة ، قمنا بمحاكاة ومقارنة سلوكيات ارتداء الأحزمة ذات القوام السطحي المختلف لعرض قدرة نانوفيا T2000 Tribometer في محاكاة عملية تآكل الحزام بطريقة محكومة ومراقب.

نانوفيا

T2000

تعلم المزيد

إجرائات الإمتحان

تم تقييم معامل الاحتكاك ، COF ، ومقاومة التآكل لحزامين مع خشونة السطح المختلفة والملمس من خلال نانوفيا حمل زائد ثلاثي الأبعاد باستخدام وحدة التآكل الترددي الخطي. تم استخدام كرة فولاذية 440 (قطرها 10 مم) كمادة مضادة. تم فحص خشونة السطح ومسار التآكل باستخدام جهاز متكامل مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد. معدل التآكل، ك، باستخدام الصيغة K = Vl (Fxs)، أين الخامس هو الحجم البالي ، F هو الحمل العادي و س هي المسافة المنزلقة.

 

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام نظير كرة فولاذية 440 ملساء كمثال في هذه الدراسة ، يمكن تطبيق أي مادة صلبة ذات أشكال مختلفة وتشطيب سطحي باستخدام تركيبات مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

النتائج والمناقشة

يتميز الحزام المحكم والحزام الأملس بخشونة سطحية Ra تبلغ 33.5 و 8.7 um ، على التوالي ، وفقًا لمحات السطح التي تم تحليلها والتي تم التقاطها باستخدام نانوفيا 3D بروفايل بصري عدم الاتصال. تم قياس COF ومعدل التآكل للحزامين المختبرين عند 10 N و 100 N ، على التوالي ، لمقارنة سلوك تآكل الأحزمة عند الأحمال المختلفة.

شكل 1 يوضح تطور COF للأحزمة أثناء اختبارات التآكل. تُظهر الأحزمة ذات القوام المختلف سلوكيات تآكل مختلفة إلى حد كبير. من المثير للاهتمام أنه بعد فترة التشغيل التي يزداد فيها COF تدريجيًا ، يصل الحزام المحكم إلى COF أقل من 0.5 ~ في كلا الاختبارين اللذين تم إجراؤهما باستخدام أحمال 10 N و 100 N. يُظهر الحمل البالغ 10 نيوتن COF أعلى بكثير من ~ 1.4 عندما يصبح COF مستقرًا ويحتفظ فوق هذه القيمة لبقية الاختبار. تم اختبار الحزام الناعم الذي تم اختباره تحت حمولة 100 N سريعًا بواسطة الكرة الفولاذية 440 وشكل مسار تآكل كبير. لذلك توقف الاختبار عند 220 دورة.

شكل ١: تطور COF للأحزمة بأحمال مختلفة.

يقارن الشكل 2 صور مسار التآكل ثلاثية الأبعاد بعد الاختبارات عند 100 N. يوفر مقياس NANOVEA 3D غير المتصل بعدم التلامس أداة لتحليل الشكل التفصيلي لمسارات التآكل ، مما يوفر مزيدًا من التبصر في الفهم الأساسي لآلية التآكل.

الجدول 1: نتيجة تحليل مسار التآكل.

الشكل 2:  عرض ثلاثي الأبعاد للحزامين
بعد الاختبارات عند 100 N.

يسمح ملف مسار التآكل ثلاثي الأبعاد بتحديد مباشر ودقيق لحجم مسار التآكل المحسوب بواسطة برنامج التحليل المتقدم كما هو موضح في الجدول 1. في اختبار التآكل لـ 220 دورة ، يحتوي الحزام الناعم على مسار تآكل أكبر وأعمق بكثير بحجم 75.7 مم 3 ، مقارنة بحجم تآكل 14.0 مم 3 للحزام المحكم بعد اختبار تآكل 600 ثورة. يؤدي الاحتكاك العالي للحزام الناعم ضد الكرة الفولاذية إلى معدل تآكل أعلى بمقدار 15 ضعفًا مقارنة بالحزام المحكم.

 

من المحتمل أن يكون هذا الاختلاف الكبير في COF بين الحزام المحكم والحزام الأملس مرتبطًا بحجم منطقة التلامس بين الحزام والكرة الفولاذية ، مما يؤدي أيضًا إلى أداء التآكل المختلف. يوضح الشكل 3 مسارات التآكل للحزامين تحت المجهر البصري. يتوافق فحص مسار التآكل مع الملاحظة الخاصة بتطور COF: الحزام المحكم ، الذي يحافظ على انخفاض COF يبلغ 0.5 تقريبًا ، لا يُظهر أي علامة على التآكل بعد اختبار التآكل تحت حمولة 10 N. يظهر الحزام الناعم تآكلًا بسيطًا المسار عند 10 N. تخلق اختبارات التآكل التي تم إجراؤها عند 100 N مسارات تآكل أكبر بشكل كبير على كل من الأحزمة ذات النسيج الناعم والسلس ، وسيتم حساب معدل التآكل باستخدام ملفات التعريف ثلاثية الأبعاد كما سيتم مناقشته في الفقرة التالية.

الشكل 3:  قم بارتداء المسارات تحت المجهر الضوئي.

خاتمة

في هذه الدراسة ، عرضنا قدرة NANOVEA T2000 Tribometer في تقييم معامل الاحتكاك ومعدل تآكل الأحزمة بطريقة كمية وجيدة التحكم. يلعب نسيج السطح دورًا مهمًا في مقاومة الاحتكاك والتآكل للأحزمة أثناء أداء الخدمة. يُظهر الحزام المحكم معامل احتكاك ثابتًا يبلغ 0.5 تقريبًا ويمتلك عمرًا طويلاً ، مما يؤدي إلى تقليل الوقت والتكلفة في إصلاح أو استبدال الأداة. وبالمقارنة ، فإن الاحتكاك المفرط للحزام الأملس ضد الكرة الفولاذية يؤدي إلى تآكل الحزام بسرعة. علاوة على ذلك ، يعتبر التحميل على الحزام عاملاً حيويًا في مدة خدمته. يخلق الحمل الزائد احتكاكًا عاليًا جدًا ، مما يؤدي إلى تسريع تآكل الحزام.

يوفر NANOVEA T2000 Tribometer اختبارًا دقيقًا وقابلًا للتكرار للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع الدوران والخطية المتوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، ووحدات تزييت وتآكل ثلاثي متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. نانوفيا النطاق الذي لا مثيل له هو الحل المثالي لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو القاسية والأغشية والركائز.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

اختبار ارتداء المكبس

اختبار ارتداء المكبس

باستخدام جهاز قياس الضغط

أُعدت بواسطة

فرانك ليو

مقدمة

تمثل خسارة الاحتكاك حوالي 10% من إجمالي الطاقة في الوقود لمحرك الديزل[1]. 40-55% من فقدان الاحتكاك يأتي من نظام أسطوانة الطاقة. يمكن تقليل فقد الطاقة من الاحتكاك بفهم أفضل للتفاعلات الترايبولوجية التي تحدث في نظام أسطوانة الطاقة.

ينبع جزء كبير من فقدان الاحتكاك في نظام أسطوانة الطاقة من التلامس بين حافة المكبس وبطانة الأسطوانة. التفاعل بين تنورة المكبس وزيوت التشحيم وواجهات الأسطوانة معقد للغاية بسبب التغيرات المستمرة في القوة ودرجة الحرارة والسرعة في المحرك الواقعي. يعد تحسين كل عامل عاملاً أساسيًا للحصول على الأداء الأمثل للمحرك. ستركز هذه الدراسة على تكرار الآليات التي تسبب قوى الاحتكاك والتآكل في واجهات بطانة المكبس-زيوت التشحيم-الاسطوانة (PLC).

 رسم تخطيطي لنظام أسطوانات الطاقة وواجهات بطانة المكبس-زيوت التشحيم-الاسطوانة.

[1] باي ، دونغ فانغ. نمذجة تزييت حافة المكبس في محركات الاحتراق الداخلي. ديس. معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، 2012

أهمية اختبار المكابس بالمقاييس الثلاثية

زيت المحرك هو مادة تشحيم مصممة جيدًا لاستخدامها. بالإضافة إلى الزيت الأساسي ، يتم إضافة مواد مضافة مثل المنظفات والمشتتات ومحسن اللزوجة (VI) والعوامل المضادة للتآكل / المضادة للاحتكاك ومثبطات التآكل لتحسين أدائها. تؤثر هذه الإضافات على كيفية تصرف الزيت في ظل ظروف التشغيل المختلفة. يؤثر سلوك الزيت على واجهات PLC ويحدد ما إذا كان التآكل الكبير ناتجًا عن التلامس بين المعدن والمعدن أو حدوث تزييت هيدروديناميكي (تآكل ضئيل جدًا).

من الصعب فهم واجهات PLC دون عزل المنطقة عن المتغيرات الخارجية. من الأكثر عملية محاكاة الحدث بشروط تمثل تطبيقه الواقعي. ال نانوفيا ثلاثي الأبعاد مثالي لهذا. مجهزة بمستشعرات قوة متعددة، ومستشعر عمق، ووحدة تشحيم قطرة قطرة، ومرحلة ترددية خطية، نانوفيا T2000 قادر على محاكاة الأحداث التي تحدث داخل كتلة المحرك عن كثب والحصول على بيانات قيمة لفهم واجهات PLC بشكل أفضل.

الوحدة السائلة على NANOVEA T2000 Tribometer

تعتبر الوحدة النمطية التي يتم عرضها بواسطة Drop-by-drop أمرًا بالغ الأهمية لهذه الدراسة. نظرًا لأن المكابس يمكن أن تتحرك بمعدل سريع جدًا (أعلى من 3000 دورة في الدقيقة) ، فمن الصعب إنشاء طبقة رقيقة من مادة التشحيم عن طريق غمر العينة. لعلاج هذه المشكلة ، يمكن لوحدة الإسقاط أن تطبق باستمرار كمية ثابتة من مواد التشحيم على سطح حافة المكبس.

يزيل استخدام مواد التشحيم الطازجة أيضًا القلق من ملوثات التآكل المنزاحة التي تؤثر على خصائص مادة التشحيم.

ارتفاع ضغط الهواء مقياس الضغط

نانوفيا T2000

ارتفاع ضغط ثلاثي الأبعاد

هدف القياس

ستتم دراسة واجهات بطانة مكبس التنورة-زيوت التشحيم-الاسطوانة في هذا التقرير. سيتم تكرار الواجهات عن طريق إجراء اختبار تآكل خطي مع وحدة تشحيم قطرة بقطرة.

سيتم تطبيق زيت التشحيم في درجة حرارة الغرفة وظروف التسخين لمقارنة البداية الباردة وظروف التشغيل المثلى. ستتم ملاحظة COF ومعدل التآكل لفهم كيفية تصرف الواجهات بشكل أفضل في تطبيقات الحياة الواقعية.

معلمات الاختبار

لاختبار ترايبولوجي على المكابس

حمولة …………………………. 100 شمال

مدة الاختبار …………………………. 30 دقيقة

سرعة …………………………. 2000 دورة في الدقيقة

توسيع …………………………. 10 ملم

المسافة الكلية …………………………. 1200 م

طلاء التنورة …………………………. مولي الجرافيت

مادة PIN …………………………. سبائك الألومنيوم 5052

قطر PIN …………………………. 10 ملم

المزلق …………………………. زيت المحرك (10W-30)

تقريبا. معدل المد و الجزر …………………………. 60 مل / دقيقة

درجة حرارة …………………………. درجة حرارة الغرفة و 90 درجة مئوية

نتائج اختبار الاستلام الخطي

في هذه التجربة ، تم استخدام A5052 كمادة مضادة. بينما تصنع كتل المحرك عادةً من الألمنيوم المصبوب مثل A356 ، تتمتع A5052 بخصائص ميكانيكية مماثلة لـ A356 لهذا الاختبار المحاكي [2].

في ظل ظروف الاختبار ، كان التآكل الكبير
لوحظ على تنورة المكبس في درجة حرارة الغرفة
مقارنة بـ 90 درجة مئوية. تشير الخدوش العميقة التي شوهدت على العينات إلى أن التلامس بين المادة الساكنة وتنورة المكبس يحدث بشكل متكرر خلال الاختبار. قد تقيد اللزوجة العالية في درجة حرارة الغرفة الزيت من ملء الفجوات بالكامل في الواجهات وخلق تلامس بين المعدن والمعدن. في درجات الحرارة المرتفعة ، يخف الزيت ويكون قادرًا على التدفق بين الدبوس والمكبس. نتيجة لذلك ، لوحظ تآكل أقل بشكل ملحوظ في درجات الحرارة المرتفعة. يوضح الشكل 5 جانبًا واحدًا من ندبة التآكل التي تم ارتداؤها بشكل أقل بكثير من الجانب الآخر. هذا على الأرجح بسبب موقع إنتاج النفط. كانت سماكة غشاء التشحيم أكثر سمكًا في جانب واحد من الجانب الآخر ، مما تسبب في تآكل غير متساوٍ.

 

 

[2] "5052 ألمنيوم مقابل 356.0 ألمنيوم". MakeItFrom.com ، makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

يمكن تقسيم COF لاختبارات الترايبولوجي الخطية إلى تمريرة عالية ومنخفضة. يشير التمرير العالي إلى العينة التي تتحرك في الاتجاه الأمامي أو الإيجابي ويشير التمرير المنخفض إلى تحرك العينة في الاتجاه المعاكس أو السلبي. لوحظ أن متوسط COF لزيت RT أقل من 0.1 لكلا الاتجاهين. كان متوسط COF بين التمريرات 0.072 و 0.080. تم العثور على متوسط COF لزيت 90 درجة مئوية مختلفًا بين التمريرات. لوحظ متوسط قيم COF من 0.167 و 0.09. يعطي الاختلاف في COF دليلًا إضافيًا على أن الزيت كان قادرًا فقط على تبليل جانب واحد من الدبوس بشكل صحيح. تم الحصول على نسبة عالية من COF عندما تم تشكيل فيلم سميك بين الدبوس وتنورة المكبس بسبب حدوث تزييت هيدروديناميكي. لوحظ انخفاض COF في الاتجاه الآخر عند حدوث تزييت مختلط. لمزيد من المعلومات حول التزييت الهيدروديناميكي والتشحيم المختلط ، يرجى زيارة ملاحظة التطبيق الخاصة بنا على منحنيات Stribeck.

الجدول 1: النتائج من اختبار التآكل المشحم على المكابس.

شكل ١: الرسوم البيانية COF لاختبار تآكل الزيت في درجة حرارة الغرفة. A الخام B تمرير مرتفع C منخفض.

الشكل 2: الرسوم البيانية COF لـ 90 درجة مئوية اختبار زيت التآكل A الخام الجانبي B تمرير مرتفع C منخفض.

الشكل 3: صورة بصرية لندبة التآكل من اختبار تآكل زيت المحرك RT.

الشكل 4: حجم تحليل ثقب ندبة التآكل من اختبار تآكل زيت المحرك RT.

الشكل 5: فحص قياس ملامح ندبات التآكل من اختبار تآكل زيت المحرك RT.

الشكل 6: صورة بصرية لندبة التآكل من اختبار تآكل زيت المحرك عند 90 درجة مئوية

الشكل 7: حجم تحليل ثقب ندبة التآكل من اختبار تآكل زيت المحرك عند 90 درجة مئوية.

الشكل 8: فحص قياس ملامح ندبة التآكل من اختبار تآكل زيت المحرك عند 90 درجة مئوية.

خاتمة

تم إجراء اختبار التآكل الترددي الخطي المشحم على مكبس لمحاكاة الأحداث التي تحدث في أ
محرك تشغيلي حقيقي. تعتبر واجهات بطانة المكبس-زيوت التشحيم-الاسطوانة ضرورية لعمليات المحرك. تكون سماكة مادة التشحيم في الواجهة مسؤولة عن فقد الطاقة بسبب الاحتكاك أو التآكل بين حافة المكبس وبطانة الأسطوانة. لتحسين المحرك ، يجب أن يكون سمك الفيلم رقيقًا قدر الإمكان دون السماح بلمس حافة المكبس وبطانة الأسطوانة. ومع ذلك ، فإن التحدي هو كيف ستؤثر التغيرات في درجة الحرارة والسرعة والقوة على واجهات PLC.

بفضل النطاق الواسع للتحميل (حتى 2000 نيوتن) والسرعة (حتى 15000 دورة في الدقيقة) ، فإن مقياس ترايبوميتر NANOVEA T2000 قادر على محاكاة الظروف المختلفة الممكنة في المحرك. تتضمن الدراسات المستقبلية المحتملة حول هذا الموضوع كيف ستتصرف واجهات PLC تحت حمولة ثابتة مختلفة ، وحمل متذبذب ، ودرجة حرارة زيت التشحيم ، وسرعته ، وطريقة تطبيق مواد التشحيم. يمكن ضبط هذه المعلمات بسهولة باستخدام NANOVEA T2000 Tribometer لإعطاء فهم كامل لآليات واجهات بطانة أسطوانة زيوت التشحيم.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة
القلق اختبار ارتداء الاحتكاك

القلق تقييم ارتداء

ارتداء التقييم المقلق

القلق من تقييم التآكل في الطيران

مؤلف:

دوانجي لي ، دكتوراه

تمت مراجعته من

جوسلين اسبارزا

القلق من تقييم التآكل في التعدين وعلم المعادن

مقدمة

التخريب هو "عملية تآكل خاصة تحدث في منطقة التلامس بين مادتين تحت الحمل وتخضع لحركة نسبية دقيقة عن طريق الاهتزاز أو بعض القوة الأخرى." عندما تكون الماكينات قيد التشغيل ، تحدث الاهتزازات حتمًا في الوصلات المثبتة أو المثبتة بمسامير ، وبين المكونات غير المخصصة للتحرك ، وفي أدوات التوصيل والمحامل المتذبذبة. غالبًا ما تكون سعة هذه الحركة الانزلاقية النسبية في حدود ميكرومتر إلى مليمتر. تسبب هذه الحركة المتكررة منخفضة السعة تآكلًا ميكانيكيًا موضعيًا خطيرًا ونقل المواد على السطح ، مما قد يؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج أو أداء الماكينة أو حتى تلف الجهاز.

أهمية الكمية
القلق تقييم ارتداء

غالبًا ما يشتمل التآكل المزعج على العديد من آليات التآكل المعقدة التي تحدث عند سطح التلامس، بما في ذلك كشط الجسمين، والالتصاق و/أو التآكل الناتج عن التعب. من أجل فهم آلية التآكل المزعج واختيار أفضل المواد للحماية من التآكل، هناك حاجة إلى تقييم موثوق وكمي للتآكل. يتأثر سلوك التآكل بشكل كبير ببيئة العمل، مثل سعة الإزاحة والتحميل الطبيعي والتآكل ودرجة الحرارة والرطوبة والتشحيم. متعدد الاستخدامات تريبومتر التي يمكن أن تحاكي ظروف العمل الواقعية المختلفة ستكون مثالية لتقييم التآكل المزعج.

Steven R. Lampman ، ASM Handbook: Volume 19: Figue and Fracture
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear

هدف القياس

في هذه الدراسة ، قمنا بتقييم سلوك التآكل الناتج عن الاحتكاك لعينة من الفولاذ المقاوم للصدأ SS304 بسرعات تذبذب ودرجات حرارة مختلفة لإظهار قدرة نانوفيا T50 جهاز قياس التثبيط في محاكاة عملية تآكل المعدن بطريقة جيدة التحكم والمراقبة.

نانوفيا

T50

شروط الاختبار

تم تقييم مقاومة التآكل الناتجة عن عينة من الفولاذ المقاوم للصدأ SS304 بواسطة نانوفيا جهاز قياس ثلاثي باستخدام وحدة التآكل الترددية الخطية. تم استخدام كرة مرحاض (قطرها 6 مم) كمادة مضادة. تم فحص مسار التآكل باستخدام نانوفيا 3D بروفايل عدم الاتصال. 

تم إجراء الاختبار عند درجة حرارة الغرفة (RT) و 200 °C لدراسة تأثير درجات الحرارة المرتفعة على مقاومة التآكل الناتج عن الاحتكاك لعينة SS304. قامت لوحة التسخين في مرحلة العينة بتسخين العينة أثناء اختبار الحنق عند 200 °معدل التآكل ، ك، باستخدام الصيغة K = V / (F × s)، أين الخامس هو الحجم البالي ، F هو الحمل العادي ، و س هي المسافة المنزلقة.

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام كرة المرحاض كمادة مضادة كمثال في هذه الدراسة. يمكن تطبيق أي مادة صلبة ذات أشكال وتشطيبات سطحية مختلفة باستخدام تركيبات مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

معلمات الاختبار

قياسات التآكل

النتائج والمناقشة

يتيح ملف مسار التآكل ثلاثي الأبعاد تحديدًا مباشرًا ودقيقًا لخسارة حجم مسار التآكل المحسوب بواسطة نانوفيا برنامج تحليل الجبال. 

يُظهر اختبار التآكل الترددي بسرعة منخفضة تبلغ 100 دورة في الدقيقة ودرجة حرارة الغرفة مسار تآكل صغير يبلغ 0.014 مم³. وبالمقارنة ، فإن اختبار التآكل الذي يتم إجراؤه بسرعة عالية تبلغ 1000 دورة في الدقيقة يخلق مسار تآكل أكبر بكثير بحجم 0.12 مم³. يمكن أن تُعزى عملية التآكل المتسارعة هذه إلى الحرارة العالية والاهتزاز الشديد المتولد أثناء اختبار التآكل ، والذي يعزز أكسدة الحطام المعدني وينتج عنه تآكل شديد ثلاثي الأجسام. اختبار التآكل عند درجة حرارة مرتفعة تبلغ 200 °يشكل C مسار تآكل أكبر يبلغ 0.27 ملم³.

يبلغ معدل التآكل في اختبار التآكل عند 1000 دورة في الدقيقة 1.5 × 10-4 مم³/ نيوتن متر ، وهو ما يقرب من تسع مرات مقارنة مع اختبار التآكل الترددي عند 100 دورة في الدقيقة. يؤدي اختبار التآكل عند درجة حرارة مرتفعة إلى زيادة سرعة التآكل إلى 3.4 × 10-4 مم³/ نيوتن متر. يُظهر هذا الاختلاف الكبير في مقاومة التآكل التي تُقاس بسرعات ودرجات حرارة مختلفة أهمية المحاكاة المناسبة لتآكل الحشوات للتطبيقات الواقعية.

يمكن أن يتغير سلوك التآكل بشكل كبير عندما يتم إدخال تغييرات صغيرة في ظروف الاختبار في نظام ثلاثي. براعة نانوفيا يسمح مقياس التآكل بقياس التآكل في ظل ظروف مختلفة ، بما في ذلك درجة الحرارة العالية والتشحيم والتآكل وغيرها. يتيح التحكم الدقيق في السرعة والموضع بواسطة المحرك المتقدم للمستخدمين إجراء اختبار التآكل بسرعات تتراوح من 0.001 إلى 5000 دورة في الدقيقة ، مما يجعله أداة مثالية لمختبرات البحث / الاختبار لفحص التآكل في الظروف الترايبولوجية المختلفة.

القلق من تآكل المسارات في ظروف مختلفة

تحت المجهر الضوئي

تآكل مسارات الاهتراء في ظروف مختلفة تحت المجهر الضوئي

3D ارتداء ملامح المسارات

توفر المزيد من البصيرة في الفهم الأساسي
من آلية ارتداء الحنق

ملامح مسار ارتداء 3D - الحنق

ملخص نتيجة ارتداء المسارات

تم قياسها باستخدام معلمات اختبار مختلفة

خاتمة

في هذه الدراسة ، عرضنا قدرة نانوفيا جهاز قياس ثلاثي في تقييم سلوك التآكل الناتج عن الحكة لعينة من الفولاذ المقاوم للصدأ SS304 بطريقة كمية وجيدة التحكم. 

تلعب سرعة الاختبار ودرجة الحرارة أدوارًا مهمة في مقاومة التآكل الخشن للمواد. نتج عن الحرارة العالية والاهتزاز الشديد أثناء الاحتكاك تآكلًا متسارعًا بشكل كبير لعينة SS304 بما يقرب من تسع مرات. ارتفاع درجة الحرارة 200 °زاد C من معدل التآكل إلى 3.4 × 10-4 مم3/ نيوتن متر. 

براعة نانوفيا يجعل منه أداة قياس الاحتكاك أداة مثالية لقياس تآكل الاحتكاك في ظل ظروف مختلفة ، بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة والتشحيم والتآكل وغيرها.

نانوفيا توفر أجهزة قياس الاحتكاك اختبار تآكل واحتكاك دقيق وقابل للتكرار باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري عالي الحرارة ، ووحدات تزييت وتآكل تريبو متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. تعد مجموعتنا التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات والأغشية والركائز الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو القاسية.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

المحامل الكروية: دراسة مقاومة التآكل عالية القوة



مقدمة

يستخدم محمل الكرة الكرات لتقليل الاحتكاك الدوراني ودعم الأحمال الشعاعية والمحورية. تنتج الكرات المتدحرجة بين سلالات المحامل معامل احتكاك أقل بكثير (COF) مقارنة بسطحين مستويين ينزلقان ضد بعضهما البعض. غالبًا ما تتعرض المحامل الكروية لمستويات عالية من إجهاد التلامس والتآكل والظروف البيئية القاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة. لذلك، تعد مقاومة الكرات للتآكل تحت الأحمال العالية والظروف البيئية القاسية أمرًا بالغ الأهمية لإطالة عمر محمل الكرة لتقليل التكلفة والوقت اللازم للإصلاحات والاستبدال.
يمكن العثور على المحامل الكروية في جميع التطبيقات تقريبًا التي تتضمن أجزاء متحركة. يتم استخدامها بشكل شائع في صناعات النقل مثل الطيران والسيارات بالإضافة إلى صناعة الألعاب التي تصنع عناصر مثل سبينر وألواح التزلج.

تقييم تآكل المحامل الكروية عند الأحمال العالية

يمكن تصنيع محامل الكرات من قائمة واسعة من المواد. تتراوح المواد شائعة الاستخدام بين المعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكروم أو السيراميك مثل كربيد التنغستن (WC) ونيتريد السيليكون (Si3n4). للتأكد من أن المحامل الكروية المصنعة تتمتع بمقاومة التآكل المطلوبة المثالية لظروف التطبيق المحدد، من الضروري إجراء تقييمات احتكاكية موثوقة تحت الأحمال العالية. يساعد اختبار الاحتكاك في قياس سلوكيات التآكل للمحامل الكروية المختلفة ومقارنتها بطريقة يتم التحكم فيها ومراقبتها لاختيار أفضل مرشح للتطبيق المستهدف.

هدف القياس

في هذه الدراسة، نعرض النانوفيا ثلاثي الأبعاد كأداة مثالية لمقارنة مقاومة التآكل للمحامل الكروية المختلفة تحت الأحمال العالية.

الشكل 1: إعداد اختبار التحمل.

إجراء اختبار

تم تقييم معامل الاحتكاك وCOF ومقاومة التآكل للمحامل الكروية المصنوعة من مواد مختلفة بواسطة مقياس Nanovea Tribometer. تم استخدام ورق الصنفرة الحصباء P100 كمادة مضادة. تم فحص ندوب التآكل للمحامل الكروية باستخدام أ نانوفيا ملف تعريف عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد بعد انتهاء اختبارات التآكل. يتم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1. معدل التآكل، ك، باستخدام الصيغة K = V / (F × s)، أين الخامس هو الحجم البالي ، F هو الحمل العادي و س هي المسافة المنزلقة. تم تقييم ندوب ارتداء الكرة بواسطة أ نانوفيا أداة تعريف عدم الاتصال ثلاثية الأبعاد لضمان قياس دقيق لحجم التآكل.
تسمح ميزة تحديد المواقع الشعاعية الآلية لمقياس الاحتكاك بتقليل نصف قطر مسار التآكل طوال مدة الاختبار. يُطلق على وضع الاختبار هذا اسم الاختبار الحلزوني وهو يضمن أن محمل الكرة ينزلق دائمًا على سطح جديد من ورق الصنفرة (الشكل 2). إنه يحسن بشكل كبير من تكرار اختبار مقاومة التآكل على الكرة. يوفر جهاز التشفير المتقدم 20 بت للتحكم في السرعة الداخلية وجهاز التشفير 16 بت للتحكم في الموضع الخارجي معلومات دقيقة عن السرعة والموضع في الوقت الفعلي، مما يسمح بالتعديل المستمر لسرعة الدوران لتحقيق سرعة انزلاق خطية ثابتة عند جهة الاتصال.
يرجى ملاحظة أنه تم استخدام ورق الصنفرة P100 Grit لتبسيط سلوك التآكل بين المواد الكروية المختلفة في هذه الدراسة ويمكن استبداله بأي سطح مادي آخر. يمكن استبدال أي مادة صلبة لمحاكاة أداء مجموعة واسعة من أدوات التوصيل المادية في ظل ظروف التطبيق الفعلية، كما هو الحال في السوائل أو مواد التشحيم.

الشكل 2: رسم توضيحي للممرات الحلزونية لمحمل الكرة على ورق الصنفرة.
الجدول 1: اختبار معلمات قياسات التآكل.

 

النتائج والمناقشة

يعد معدل التآكل عاملاً حيويًا لتحديد عمر خدمة المحمل الكروي، في حين يكون انخفاض COF أمرًا مرغوبًا فيه لتحسين أداء المحمل وكفاءته. يقارن الشكل 3 تطور COF للمحامل الكروية المختلفة مقابل ورق الصنفرة أثناء الاختبارات. تُظهر كرة Cr Steel زيادة في COF بمقدار ~0.4 أثناء اختبار التآكل، مقارنة بـ ~0.32 و~0.28 لمحامل الكرات SS440 وAl2O3. من ناحية أخرى، تُظهر كرة المرحاض COF ثابتًا يبلغ ~0.2 طوال اختبار التآكل. يمكن ملاحظة تباين COF الملحوظ خلال كل اختبار والذي يعزى إلى الاهتزازات الناتجة عن الحركة المنزلقة للمحامل الكروية على سطح ورق الصنفرة الخشن.

 

الشكل 3: تطور COF أثناء اختبارات التآكل.

الشكل 4 والشكل 5 يقارنان ندوب التآكل للمحامل الكروية بعد أن تم قياسها بواسطة المجهر الضوئي ومحدد التعريف البصري Nanovea غير المتصل، على التوالي، ويلخص الجدول 2 نتائج تحليل مسار التآكل. يحدد ملف تعريف Nanovea 3D بدقة حجم تآكل المحامل الكروية، مما يجعل من الممكن حساب ومقارنة معدلات التآكل للمحامل الكروية المختلفة. يمكن ملاحظة أن كرات Cr Steel وSS440 تظهر عليها ندوب تآكل مسطحة أكبر بكثير مقارنة بالكرات الخزفية، أي Al2O3 وWC بعد اختبارات التآكل. تتمتع كرات Cr Steel وSS440 بمعدلات تآكل مماثلة تبلغ 3.7×10-3 و3.2×10-3 م3/ن م، على التوالي. بالمقارنة، كرة Al2O3 تظهر مقاومة تآكل محسنة مع معدل تآكل يبلغ 7.2×10-4 m3/N·m. بالكاد تظهر على كرة WC خدوش بسيطة في منطقة مسار التآكل الضحلة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في معدل التآكل بمقدار 3.3×10-6 مم3/نيوتن متر.

الشكل 4: ارتداء ندوب الكرات بعد الاختبارات.

الشكل 5: مورفولوجية ثلاثية الأبعاد لندوب التآكل على المحامل الكروية.

الجدول 2: تحليل ارتداء الندبة للمحامل الكروية.

يوضح الشكل 6 صورًا مجهرية لمسارات التآكل الناتجة على الورق الرملي بواسطة المحامل الكروية الأربعة. من الواضح أن كرة المرحاض أنتجت مسار التآكل الأكثر شدة (إزالة جميع جزيئات الرمل تقريبًا في طريقها) وتمتلك أفضل مقاومة للتآكل. بالمقارنة، تركت كرات Cr Steel وSS440 كمية كبيرة من الحطام المعدني على مسار تآكل ورق الصنفرة.
توضح هذه الملاحظات أيضًا أهمية الاستفادة من الاختبار الحلزوني. إنه يضمن أن محمل الكرة ينزلق دائمًا على سطح جديد من ورق الصنفرة، مما يحسن بشكل كبير من تكرار اختبار مقاومة التآكل.

الشكل 6: وضع المسارات على ورق الصنفرة مقابل محامل كروية مختلفة.

خاتمة

تلعب مقاومة التآكل للمحامل الكروية تحت الضغط العالي دورًا حيويًا في أداء الخدمة. تتميز محامل الكرات الخزفية بمقاومة تآكل محسنة بشكل كبير في ظل ظروف الضغط العالي وتقليل الوقت والتكلفة بسبب إصلاح المحامل أو استبدالها. في هذه الدراسة، يُظهر محمل كروي WC مقاومة تآكل أعلى بكثير مقارنة بالمحامل الفولاذية، مما يجعله مرشحًا مثاليًا لتطبيقات المحامل حيث يحدث تآكل شديد.
تم تصميم Nanovea Tribometer بقدرات عزم دوران عالية لأحمال تصل إلى 2000 نيوتن ومحرك دقيق ومتحكم لسرعات دوران من 0.01 إلى 15000 دورة في الدقيقة. إنه يوفر اختبار التآكل والاحتكاك المتكرر باستخدام الأوضاع الدورانية والخطية المتوافقة مع ISO وASTM، مع توفر وحدات التآكل والتشحيم الاختيارية ذات درجة الحرارة العالية في نظام واحد متكامل مسبقًا. يتيح هذا النطاق الذي لا مثيل له للمستخدمين محاكاة بيئات العمل القاسية المختلفة للمحامل الكروية بما في ذلك الضغط العالي والتآكل ودرجة الحرارة المرتفعة، وما إلى ذلك. كما أنه يعمل كأداة مثالية للتقييم الكمي للسلوكيات الاحتكاكية للمواد الفائقة المقاومة للتآكل تحت الأحمال العالية.
يوفر ملف تعريف Nanovea 3D Non-Contact Profiler قياسات دقيقة لحجم التآكل ويعمل كأداة لتحليل الشكل التفصيلي لمسارات التآكل، مما يوفر رؤى إضافية في الفهم الأساسي لآليات التآكل.

أُعدت بواسطة
دوانجي لي، دكتوراه، جوناثان توماس، وبيير ليرو

تقييم الاهتراء والخدش للأسلاك النحاسية المعالجة بالسطح

أهمية تقييم اهتراء وخدش الأسلاك النحاسية

للنحاس تاريخ طويل من الاستخدام في الأسلاك الكهربائية منذ اختراع المغناطيس الكهربائي والتلغراف. يتم استخدام الأسلاك النحاسية في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية مثل الألواح والعدادات وأجهزة الكمبيوتر وآلات الأعمال والأجهزة بفضل مقاومتها للتآكل وقابلية اللحام والأداء في درجات حرارة مرتفعة تصل إلى 150 درجة مئوية. يستخدم ما يقرب من نصف النحاس المستخرج في تصنيع الأسلاك الكهربائية وموصلات الكابلات.

تعد جودة سطح الأسلاك النحاسية أمرًا بالغ الأهمية لأداء خدمة التطبيق وعمره. قد تؤدي العيوب الدقيقة في الأسلاك إلى التآكل المفرط ، وبدء الشقوق وانتشارها ، وانخفاض الموصلية ، وقابلية اللحام غير الكافية. تزيل المعالجة المناسبة للأسطح النحاسية عيوب السطح الناتجة أثناء سحب الأسلاك مما يحسن مقاومة التآكل والخدش والتآكل. تتطلب العديد من تطبيقات الفضاء مع الأسلاك النحاسية سلوكًا متحكمًا لمنع حدوث عطل غير متوقع في المعدات. هناك حاجة إلى قياسات موثوقة وقابلة للقياس الكمي لتقييم مقاومة التآكل والخدش بشكل صحيح لسطح الأسلاك النحاسية.

 
 

 

هدف القياس

في هذا التطبيق ، نقوم بمحاكاة عملية تآكل متحكم بها لمعالجات مختلفة لأسطح الأسلاك النحاسية. اختبار الخدش يقيس الحمل المطلوب للتسبب في فشل الطبقة السطحية المعالجة. تعرض هذه الدراسة النانوفيا ثلاثي الأبعاد و اختبار ميكانيكي كأدوات مثالية لتقييم ومراقبة جودة الأسلاك الكهربائية.

 

 

إجراءات الاختبار وإجراءاته

تم تقييم معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل لمعالجتين سطحيتين مختلفتين على الأسلاك النحاسية (السلك A والسلك B) بواسطة مقياس Tribometer Nanovea باستخدام وحدة التآكل الترددية الخطية. كرة Al₂O₃ (قطرها 6 مم) هي المادة المضادة المستخدمة في هذا التطبيق. تم فحص مسار التآكل باستخدام Nanovea مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد. يتم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1.

تم استخدام كرة Al₂O الملساء كمواد مضادة كمثال في هذه الدراسة. يمكن تطبيق أي مادة صلبة ذات شكل وتشطيب سطحي مختلفين باستخدام تركيبات مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

 

 

أجرى اختبار Nanovea الميكانيكي المجهز بقلم Rockwell C الماسي (نصف قطر 100 ميكرومتر) اختبارات خدش الحمل التدريجي على الأسلاك المطلية باستخدام وضع الخدش الصغير. يتم عرض معلمات اختبار الخدش وهندسة الأطراف في الجدول 2.
 

 

 

 

النتائج والمناقشة

ارتداء الأسلاك النحاسية:

يوضح الشكل 2 تطور COF للأسلاك النحاسية أثناء اختبارات التآكل. يُظهر السلك A COF ثابتًا بمقدار 0.4 ~ طوال اختبار التآكل بينما يُظهر السلك B COF من ~ 0.35 في أول 100 دورة ويزيد تدريجياً إلى ~ 0.4.

 

يقارن الشكل 3 مسارات اهتراء الأسلاك النحاسية بعد الاختبارات. قدم مقياس أبعاد عدم التلامس ثلاثي الأبعاد من Nanovea تحليلًا فائقًا للتشكيل التفصيلي لمسارات التآكل. يسمح بتحديد مباشر ودقيق لحجم مسار التآكل من خلال توفير فهم أساسي لآلية التآكل. يحتوي سطح السلك B على تلف كبير في مسار التآكل بعد 600 ثورة من اختبار التآكل. يُظهر العرض ثلاثي الأبعاد لمقياس التشكيل الجانبي إزالة الطبقة المعالجة السطحية من السلك B تمامًا مما أدى إلى تسريع عملية التآكل بشكل كبير. ترك هذا مسار تآكل مسطح على السلك B حيث تتعرض الركيزة النحاسية. قد يؤدي هذا إلى تقصير كبير في عمر المعدات الكهربائية حيث يتم استخدام السلك ب. بالمقارنة ، يُظهر السلك A تآكلًا خفيفًا نسبيًا يظهر من خلال مسار تآكل ضحل على السطح. لم تتم إزالة الطبقة المعالجة بالسطح على السلك A مثل الطبقة الموجودة على السلك B في نفس الظروف.

مقاومة خدش سطح الأسلاك النحاسية:

يوضح الشكل 4 مسارات الخدش على الأسلاك بعد الاختبار. تُظهر الطبقة الواقية للسلك A مقاومة جيدة للخدش. ينفصل عند حمولة تبلغ حوالي 12.6 نيوتن. وبالمقارنة ، فشلت الطبقة الواقية من السلك B عند حمل ~ 1.0 نيوتن.مثل هذا الاختلاف الكبير في مقاومة الخدش لهذه الأسلاك يساهم في أداء التآكل ، حيث يمتلك السلك A تعزيزًا كبيرًا ارتداء المقاومة. يوفر تطور القوة العادية و COF والعمق أثناء اختبارات الخدش الموضحة في الشكل 5 مزيدًا من المعلومات حول فشل الطلاء أثناء الاختبارات.

خاتمة

في هذه الدراسة الخاضعة للرقابة ، عرضنا مقياس تربومتر Nanovea الذي يجري تقييمًا كميًا لمقاومة التآكل للأسلاك النحاسية المعالجة بالسطح ، والاختبار الميكانيكي لـ Nanovea الذي يوفر تقييمًا موثوقًا لمقاومة خدش الأسلاك النحاسية. تلعب معالجة سطح الأسلاك دورًا مهمًا في الخواص الميكانيكية الميكانيكية خلال فترة حياتها. المعالجة المناسبة لسطح السلك مقاومة محسّنة للخدش والاحتكاك بشكل كبير ، وهو أمر بالغ الأهمية في أداء وعمر الأسلاك الكهربائية في البيئات القاسية.

يوفر مقياس الاحتكاك من Nanovea اختبارًا دقيقًا ومتكررًا للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، وتزييت ، ووحدات تآكل تريبو متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. تعد مجموعة Nanovea التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات والأغشية والركائز الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو الصلبة.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

تأثير الرطوبة على طلاء DLC

أهمية تقييم التآكل على DLC في الرطوبة

تمتلك الطلاءات الكربونية الشبيهة بالماس (DLC) خصائص احتكاكية معززة، وهي مقاومة ممتازة للتآكل ومعامل احتكاك منخفض جدًا (COF). تضفي طلاءات DLC خصائص الماس عند ترسبها على مواد مختلفة. الخصائص الميكانيكية القبلية المواتية تجعل طلاءات DLC مفضلة في العديد من التطبيقات الصناعية، مثل أجزاء الطيران، وشفرات الحلاقة، وأدوات القطع المعدنية، والمحامل، ومحركات الدراجات النارية، والمزروعات الطبية.

تُظهر طلاءات DLC COF منخفضًا جدًا (أقل من 0.1) ضد الكرات الفولاذية في ظل ظروف فراغ وجفاف عالية12. ومع ذلك ، فإن طلاءات DLC حساسة لتغيرات الظروف البيئية ، وخاصة الرطوبة النسبية (RH)3. قد تؤدي البيئات ذات الرطوبة العالية وتركيز الأكسجين إلى زيادة كبيرة في COF4. يحاكي تقييم التآكل الموثوق به في الرطوبة الخاضعة للرقابة الظروف البيئية الواقعية لطلاءات DLC للتطبيقات الاحتكاكية. يختار المستخدمون أفضل طلاءات DLC للتطبيقات المستهدفة مع المقارنة المناسبة
من سلوكيات تآكل DLC المعرضة لرطوبة مختلفة.



هدف القياس

تعرض هذه الدراسة النانوفيا ثلاثي الأبعاد المجهز بوحدة تحكم في الرطوبة هو الأداة المثالية للتحقق من سلوك التآكل لطلاءات DLC عند رطوبة نسبية مختلفة.

 

 



إجراء الاختبار

تم تقييم مقاومة الاحتكاك والتآكل لطلاءات DLC بواسطة مقياس Nanovea Tribometer. تم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1. جهاز التحكم في الرطوبة المتصل بغرفة Tribo يتحكم بدقة في الرطوبة النسبية (RH) بدقة ± 1%. تم فحص مسارات التآكل على طبقات DLC وندبات التآكل على كرات SiN باستخدام المجهر الضوئي بعد الاختبارات.

ملاحظة: يمكن تطبيق أي مادة كروية صلبة لمحاكاة أداء أدوات توصيل المواد المختلفة في ظل الظروف البيئية مثل مواد التشحيم أو درجات الحرارة المرتفعة.







النتائج والمناقشة

تعتبر طلاءات DLC رائعة للتطبيقات الترايبولوجية نظرًا لانخفاض الاحتكاك ومقاومة التآكل الفائقة. يُظهر احتكاك طلاء DLC سلوكًا يعتمد على الرطوبة كما هو موضح في الشكل 2. يُظهر طلاء DLC منخفضًا جدًا لـ COF يبلغ 0.05 تقريبًا طوال اختبار التآكل في ظروف جافة نسبيًا (10% RH). يُظهر طلاء DLC COF ثابتًا بمقدار 0.1 ~ أثناء الاختبار حيث يزيد RH إلى 30%. لوحظت مرحلة التشغيل الأولية لـ COF في الثورات الأولى لعام 2000 عندما يرتفع RH فوق 50%. يُظهر طلاء DLC حدًا أقصى لـ COF ~ 0.20 و ~ 0.26 و ~ 0.33 في RH من 50 و 70 و 90% ، على التوالي. بعد فترة التشغيل ، يظل COF المطلي بـ DLC ثابتًا عند ~ 0.11 و 0.13 و 0.20 في RH من 50 و 70 و 90% ، على التوالي.

 



يقارن الشكل 3 ندوب تآكل الكرة SiN ويقارن الشكل 4 مسارات تآكل طلاء DLC بعد اختبارات التآكل. كان قطر ندبة التآكل أصغر عندما تعرض طلاء DLC لبيئة ذات رطوبة منخفضة. تتراكم طبقة DLC للنقل على سطح كرة SiN أثناء عملية الانزلاق المتكررة على سطح التلامس. في هذه المرحلة ، ينزلق طلاء DLC مقابل طبقة النقل الخاصة به والتي تعمل كمواد تشحيم فعالة لتسهيل الحركة النسبية وتقييد المزيد من فقدان الكتلة الناجم عن تشوه القص. لوحظ فيلم نقل في ندبة التآكل لكرة SiN في بيئات منخفضة الرطوبة النسبية (على سبيل المثال 10% و 30%) ، مما أدى إلى عملية تآكل بطيئة على الكرة. تنعكس عملية التآكل هذه على شكل مسار التآكل لطلاء DLC كما هو موضح في الشكل 4. يُظهر طلاء DLC مسار تآكل أصغر في البيئات الجافة ، نظرًا لتشكيل فيلم نقل DLC ثابت في واجهة التلامس مما يقلل بشكل كبير من معدل الاحتكاك والتآكل .


 


خاتمة




تلعب الرطوبة دورًا حيويًا في الأداء القبلي لطلاءات DLC. يتمتع طلاء DLC بمقاومة تآكل محسنة بشكل كبير واحتكاك منخفض فائق في الظروف الجافة بسبب تكوين طبقة جرافيتية مستقرة منقولة إلى النظير المنزلق (كرة SiN في هذه الدراسة). ينزلق طلاء DLC على طبقة النقل الخاصة به، والتي تعمل بمثابة مادة تشحيم فعالة لتسهيل الحركة النسبية وكبح المزيد من فقدان الكتلة الناتج عن تشوه القص. لا يتم ملاحظة وجود فيلم على كرة SiN مع زيادة الرطوبة النسبية، مما يؤدي إلى زيادة معدل التآكل على كرة SiN وطلاء DLC.

يوفر مقياس Nanovea Tribometer اختبارًا متكررًا للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع دوارة وخطية متوافقة مع ISO وASTM، مع وحدات رطوبة اختيارية متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. فهو يسمح للمستخدمين بمحاكاة بيئة العمل عند مستويات رطوبة مختلفة، مما يوفر للمستخدمين أداة مثالية للتقييم الكمي للسلوكيات الاحتكاكية للمواد في ظل ظروف عمل مختلفة.



تعرف على المزيد حول Nanovea Tribometer and Lab Service

1 C. Donnet، Surf. معطف. تكنول. 100-101 (1998) 180.

2 K.Miyoshi، B. Pohlchuck، KW Street، JS Zabinski، JH Sanders، AA Voevodin، RLC Wu، Wear 225–229 (1999) 65.

3 ر. جيلمور ، ر. هاويرت ، سيرف. معطف. تكنول. 133-134 (2000) 437.

4 R. Memming، HJ Tolle، PE Wierenga، طلاء صلب رقيق 143 (1986) 31


الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

مقارنة ملابس التآكل على الدنيم

مقدمة

يتم تحديد شكل ووظيفة القماش من خلال جودته ومتانته. يتسبب الاستخدام اليومي للأقمشة في تآكل المواد ، على سبيل المثال التكوُّن ، والتشويش ، وتغير اللون. غالبًا ما تؤدي جودة النسيج السيئة المستخدمة في الملابس إلى استياء المستهلك وتلف العلامة التجارية.

يمكن أن تطرح محاولة تحديد الخواص الميكانيكية للأقمشة العديد من التحديات. يمكن أن يؤدي هيكل الغزل وحتى المصنع الذي تم إنتاجه فيه إلى ضعف استنساخ نتائج الاختبار. يجعل من الصعب مقارنة نتائج الاختبار من المختبرات المختلفة. يعد قياس أداء تآكل الأقمشة أمرًا بالغ الأهمية للمصنعين والموزعين وتجار التجزئة في سلسلة إنتاج المنسوجات. يعد قياس مقاومة التآكل المتحكم فيه جيدًا والقابل للتكرار أمرًا بالغ الأهمية لضمان مراقبة جودة النسيج بشكل موثوق.

انقر لقراءة مذكرة التطبيق كاملة!

التآكل و COF الدوراني أو الخطي؟ (دراسة شاملة باستخدام Nanovea Tribometer)

التآكل هو عملية إزالة وتشوه المواد الموجودة على السطح نتيجة للحركة الميكانيكية للسطح المقابل. ويتأثر بمجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك الانزلاق أحادي الاتجاه، والتدحرج، والسرعة، ودرجة الحرارة، وغيرها الكثير. تشمل دراسة التآكل وعلم الاحتكاك العديد من التخصصات، من الفيزياء والكيمياء إلى الهندسة الميكانيكية وعلوم المواد. تتطلب الطبيعة المعقدة للتآكل إجراء دراسات معزولة تجاه آليات أو عمليات تآكل محددة، مثل التآكل اللاصق، والتآكل الكاشط، وإجهاد السطح، والتآكل المزعج، والتآكل المتآكل. ومع ذلك، فإن "التآكل الصناعي" يتضمن عادةً آليات تآكل متعددة تحدث بالتآزر.

تعد اختبارات التآكل الترددية الخطية والدورانية (الدبوس على القرص) من الإعدادات المتوافقة مع ASTM المستخدمة على نطاق واسع لقياس سلوكيات التآكل المنزلقة للمواد. نظرًا لأن قيمة معدل التآكل لأي طريقة اختبار تآكل تستخدم غالبًا للتنبؤ بالترتيب النسبي لمجموعات المواد، فمن المهم للغاية تأكيد تكرار معدل التآكل المقاس باستخدام إعدادات اختبار مختلفة. وهذا يمكّن المستخدمين من النظر بعناية في قيمة معدل التآكل الواردة في الأدبيات، وهو أمر بالغ الأهمية في فهم الخصائص القبلية للمواد.

اقرأ المزيد

تقييم تيل الفرامل باستخدام ترايبولوجي


أهمية تقييم أداء وسادة الكسر

وسادات الفرامل عبارة عن مواد مركبة ، وهي مادة مكونة من عدة مكونات يجب أن تكون قادرة على تلبية عدد كبير من متطلبات السلامة. تتميز وسادات الفرامل المثالية بمعامل احتكاك مرتفع (COF) ، ومعدل تآكل منخفض ، وضوضاء أقل ، وتظل موثوقًا بها في بيئات مختلفة. للتأكد من أن جودة وسادات الفرامل قادرة على تلبية متطلباتهم ، يمكن استخدام اختبار الترايبولوجي لتحديد المواصفات الحرجة.


أهمية موثوقية وسادات الفرامل عالية جدًا ؛ لا ينبغي إهمال سلامة الركاب. لذلك ، من الضروري تكرار ظروف التشغيل وتحديد نقاط الفشل المحتملة.
مع النانوفيا ثلاثي الأبعاد، يتم تطبيق حمل ثابت بين دبوس أو كرة أو مادة مسطحة ومادة مضادة تتحرك باستمرار. يتم جمع الاحتكاك بين المادتين باستخدام خلية تحميل صلبة، مما يسمح بجمع خصائص المواد بأحمال وسرعات مختلفة واختبارها في بيئات ذات درجة حرارة عالية أو أكالة أو سائلة.



هدف القياس

في هذه الدراسة ، تمت دراسة معامل احتكاك وسادات الفرامل تحت بيئة درجة حرارة متزايدة باستمرار من درجة حرارة الغرفة إلى 700 درجة مئوية. تم رفع درجة الحرارة البيئية في الموقع حتى لوحظ عطل ملحوظ في وسادة الفرامل. تم إرفاق مزدوج حراري بالجانب الخلفي من الدبوس لقياس درجة الحرارة بالقرب من الواجهة المنزلقة.



إجراءات الاختبار وإجراءاته




النتائج والمناقشة

تركز هذه الدراسة بشكل أساسي على درجة الحرارة التي تبدأ عندها وسادات الفرامل بالفشل. COF التي تم الحصول عليها لا تمثل قيم الحياة الحقيقية ؛ مادة الدبوس ليست هي نفسها دوارات الفرامل. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن بيانات درجة الحرارة التي تم جمعها هي درجة حرارة الدبوس وليس درجة حرارة الواجهة المنزلقة

 








في بداية الاختبار (درجة حرارة الغرفة) ، أعطى COF بين دبوس SS440C ولوحة الفرامل قيمة ثابتة تبلغ تقريبًا 0.2. مع زيادة درجة الحرارة ، زادت COF بشكل مطرد وبلغت ذروتها بقيمة 0.26 بالقرب من 350 درجة مئوية. بعد 390 درجة مئوية ، يبدأ COF سريعًا في التناقص. بدأ COF في الزيادة مرة أخرى إلى 0.2 عند 450 درجة مئوية لكنه بدأ في الانخفاض إلى قيمة 0.05 بعد فترة وجيزة.


يتم تحديد درجة الحرارة التي تتعطل فيها وسادات الفرامل باستمرار عند درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية. بعد درجة الحرارة هذه ، لم يعد COF قادرًا على الاحتفاظ بـ COF الأولي البالغ 0.2.



خاتمة




أظهرت وسادات الفرامل عطلًا ثابتًا عند درجة حرارة تتجاوز 500 درجة مئوية. يرتفع COF البالغ 0.2 ببطء إلى قيمة 0.26 قبل أن ينخفض إلى 0.05 في نهاية الاختبار (580 درجة مئوية). الفرق بين 0.05 و 0.2 هو عامل 4. وهذا يعني أن القوة الطبيعية عند 580 درجة مئوية يجب أن تكون أكبر بأربع مرات من درجة حرارة الغرفة لتحقيق نفس قوة التوقف!


على الرغم من عدم تضمينه في هذه الدراسة ، فإن Nanovea Tribometer قادر أيضًا على إجراء اختبار لمراقبة خاصية أخرى مهمة لوسادات الفرامل: معدل التآكل. من خلال استخدام مقاييس التشكيل الجانبي ثلاثية الأبعاد الخاصة بنا ، يمكن الحصول على حجم مسار التآكل لحساب مدى سرعة تآكل العينات. يمكن إجراء اختبار التآكل باستخدام Nanovea Tribometer في ظروف وبيئات اختبار مختلفة لمحاكاة ظروف التشغيل على أفضل وجه.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

حقوق الطبع والنشر © 2024 نانوفيا. كل الحقوق محفوظة.