أهمية تقييم الاحتكاك عند السرعات المنخفضة

الاحتكاك هو القوة التي تقاوم الحركة النسبية للأسطح الصلبة التي تنزلق ضد بعضها البعض. عندما تحدث الحركة النسبية لهذين السطحين المتصلين ، فإن الاحتكاك في الواجهة يحول الطاقة الحركية إلى حرارة. يمكن أن تؤدي هذه العملية أيضًا إلى تآكل المادة وبالتالي تدهور أداء الأجزاء المستخدمة.
مع نسبة التمدد الكبيرة ، والمرونة العالية ، بالإضافة إلى خصائص مقاومة الماء ومقاومة التآكل ، يتم تطبيق المطاط على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات والمنتجات التي يلعب فيها الاحتكاك دورًا مهمًا ، مثل إطارات السيارات وشفرات مساحات الزجاج الأمامي. نعال الأحذية وغيرها الكثير. اعتمادًا على طبيعة ومتطلبات هذه التطبيقات ، يكون الاحتكاك المرتفع أو المنخفض مع المواد المختلفة مطلوبًا. نتيجة لذلك ، يصبح القياس المتحكم به والموثوق لاحتكاك المطاط ضد الأسطح المختلفة أمرًا بالغ الأهمية.

هدف القياس

يتم قياس معامل الاحتكاك (COF) للمطاط مع المواد المختلفة بطريقة محكمة ومراقبه باستخدام جهاز Nanovea ثلاثي الأبعاد. في هذه الدراسة، نود أن نعرض قدرة Nanovea Tribometer على قياس ثاني أكسيد الكربون لمواد مختلفة بسرعات منخفضة للغاية.

النتائج والمناقشة

تم تقييم معامل الاحتكاك (COF) للكرات المطاطية (قطر 6 مم ، مطحنة المطاط) على ثلاث مواد (الفولاذ المقاوم للصدأ SS 316 ، Cu 110 وأكريليك اختياري) بواسطة Nanovea Tribometer. تم صقل العينات المعدنية المختبرة ميكانيكيًا حتى تشطيب سطح يشبه المرآة قبل القياس. أدى التشوه الطفيف للكرة المطاطية تحت الحمل الطبيعي المطبق إلى حدوث تلامس للمنطقة ، مما يساعد أيضًا على تقليل تأثير عدم تجانس أو عدم تجانس سطح العينة على قياسات COF. تم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1.

يظهر الشكل COF للكرة المطاطية ضد مواد مختلفة بأربع سرعات مختلفة. 2 ، ومتوسط COFs المحسوب تلقائيًا بواسطة البرنامج يتم تلخيصه ومقارنته في الشكل 3. ومن المثير للاهتمام أن العينات المعدنية (SS 316 و Cu 110) تظهر زيادة كبيرة في COFs حيث تزداد سرعة الدوران من قيمة منخفضة جدًا تبلغ 0.01 دورة في الدقيقة إلى 5 rpm - تزداد قيمة COF للزوج المطاطي / SS 316 من 0.29 إلى 0.8 ، ومن 0.65 إلى 1.1 للزوج المطاطي / Cu 110. هذه النتيجة تتفق مع النتائج الواردة من العديد من المختبرات. على النحو الذي اقترحه Grosch⁴ يتم تحديد احتكاك المطاط بشكل أساسي من خلال آليتين: (1) الالتصاق بين المطاط والمواد الأخرى ، و (2) فقدان الطاقة بسبب تشوه المطاط الناجم عن قسوة السطح. شالماش⁵ لوحظ وجود موجات من انفصال المطاط عن مادة العداد عبر الواجهة بين الكرات المطاطية الناعمة والسطح الصلب. يمكن أن تفسر قوة تقشير المطاط من سطح الركيزة ومعدل موجات الانفصال الاختلاف في الاحتكاك بسرعات مختلفة أثناء الاختبار.

في المقارنة ، يعرض الزوجان المطاطي / الأكريليكي نسبة عالية من COF بسرعات دوران مختلفة. تزيد قيمة COF قليلاً من ~ 1.02 إلى ~ 1.09 مع زيادة سرعة الدوران من 0.01 دورة في الدقيقة إلى 5 دورة في الدقيقة. من المحتمل أن يُعزى هذا المستوى المرتفع من COF إلى الترابط الكيميائي المحلي الأقوى عند وجه التلامس المتكون أثناء الاختبارات.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أظهرنا أنه عند السرعات المنخفضة للغاية ، يُظهر المطاط سلوكًا احتكاكًا غريبًا - يزداد احتكاكه مع سطح صلب مع زيادة سرعة الحركة النسبية. يظهر المطاط احتكاكًا مختلفًا عندما ينزلق على مواد مختلفة. يمكن لمقياس Nanovea Tribometer تقييم الخصائص الاحتكاكية للمواد بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة بسرعات مختلفة ، مما يسمح للمستخدمين بتحسين الفهم الأساسي لآلية احتكاك المواد واختيار أفضل زوج من المواد لتطبيقات الهندسة الترايبولوجية المستهدفة.

يوفر Nanovea Tribometer اختبارات تآكل واحتكاك دقيقة وقابلة 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. إنه قادر على التحكم في مرحلة الدوران بسرعات منخفضة للغاية تصل إلى 0.01 دورة في الدقيقة ومراقبة تطور الاحتكاك في الموقع. تعد مجموعة Nanovea التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات والأغشية والركائز الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو الصلبة.