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AR Kategorie: Rotations-Tribologie
Kontinuierliche Stribeck-Kurvenmessung mit Pin-on-Disk Tribometer
Einleitung:
Bei der Schmierung zur Verringerung des Verschleißes bzw. der Reibung von sich bewegenden Oberflächen kann der Schmierkontakt an der Grenzfläche zwischen verschiedenen Zuständen wie Grenz-, Misch- und hydrodynamischer Schmierung wechseln. Die Dicke des Flüssigkeitsfilms spielt bei diesem Prozess eine wichtige Rolle und wird hauptsächlich durch die Viskosität der Flüssigkeit, die auf die Schnittstelle wirkende Last und die relative Geschwindigkeit zwischen den beiden Oberflächen bestimmt. Wie die Schmiersysteme auf Reibung reagieren, wird in einer so genannten Stribeck-Kurve [1-4] dargestellt.
In dieser Studie demonstrieren wir zum ersten Mal die Fähigkeit, eine kontinuierliche Stribeck-Kurve zu messen. Verwendung von Nanovea Tribometer Fortschrittliche stufenlose Drehzahlregelung von 15.000 bis 0,01 U/min. Innerhalb von 10 Minuten liefert die Software direkt eine vollständige Stribeck-Kurve. Die einfache Ersteinrichtung erfordert lediglich die Auswahl des Exponentialrampenmodus und die Eingabe von Anfangs- und Endgeschwindigkeiten, anstatt mehrere Tests durchzuführen oder ein schrittweises Verfahren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu programmieren, was für die herkömmlichen Stribeck-Kurvenmessungen eine Datenzusammenführung erfordert. Diese Weiterentwicklung liefert präzise Daten während der gesamten Bewertung des Schmierstoffregimes und reduziert Zeit und Kosten erheblich. Der Test zeigt ein großes Potenzial für den Einsatz in verschiedenen industriellen Ingenieuranwendungen.
Vergleich von schmierenden Augentropfen mit dem Tribometer Nanovea T50
Bedeutung der Prüfung von Augentropfenlösungen
Augentropfen werden zur Linderung von Symptomen eingesetzt, die durch eine Reihe von Augenproblemen verursacht werden. So können sie beispielsweise zur Behandlung kleinerer Augenreizungen (z. B. Trockenheit und Rötung), zur Verzögerung des Auftretens eines Glaukoms oder zur Behandlung von Infektionen eingesetzt werden. Freiverkäufliche Augentropfen werden hauptsächlich zur Behandlung von Trockenheit eingesetzt. Ihre Wirksamkeit bei der Befeuchtung des Auges kann mit einem Reibungskoeffiziententest verglichen und gemessen werden.
Trockene Augen können durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden, z. B. durch Überanstrengung der Augen am Computer oder durch Aufenthalt im Freien bei extremen Wetterbedingungen. Gute feuchtigkeitsspendende Augentropfen tragen dazu bei, die Feuchtigkeit auf der Außenfläche der Augen zu erhalten und zu ergänzen. Dadurch werden die mit trockenen Augen verbundenen Beschwerden wie Brennen, Reizung und Rötung gelindert. Durch die Messung des Reibungskoeffizienten (COF) einer Augentropfenlösung lässt sich ihre Schmierwirkung ermitteln und mit anderen Lösungen vergleichen.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie wurde der Reibungskoeffizient (COF) von drei verschiedenen schmierenden Augentropfenlösungen mit Hilfe des Stift-auf-Scheibe-Aufbaus auf dem Nanovea T50 Tribometer gemessen.
Testverfahren und -abläufe
Ein kugelförmiger Stift aus Aluminiumoxid mit einem Durchmesser von 6 mm wurde auf einem Glasobjektträger angebracht, wobei jede Augentropfenlösung als Schmiermittel zwischen den beiden Oberflächen diente. Die für alle Experimente verwendeten Testparameter sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Ergebnisse und Diskussion
Die Maximal-, Minimal- und Durchschnittswerte des Reibungskoeffizienten für die drei getesteten Augentropfenlösungen sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. Die Diagramme COF gegen Umdrehungen für jede Augentropfenlösung sind in den Abbildungen 2-4 dargestellt. Der Reibungskoeffizient blieb bei jedem Test während des größten Teils der gesamten Testdauer relativ konstant. Probe A hatte den niedrigsten durchschnittlichen COF, was darauf hindeutet, dass sie die besten Schmiereigenschaften aufwies.
Schlussfolgerung
In dieser Studie zeigen wir die Fähigkeit des Nanovea T50 Tribometers, den Reibungskoeffizienten von drei Augentropfenlösungen zu messen. Anhand dieser Werte zeigen wir, dass Probe A einen niedrigeren Reibungskoeffizienten hat und daher im Vergleich zu den anderen beiden Proben eine bessere Schmierung aufweist.
Nanovea Tribometer bietet präzise und wiederholbare Verschleiß- und Reibungstests mit ISO- und ASTM-konformen Rotations- und Linearmodulen. Es bietet außerdem optionale Hochtemperatur-Verschleiß-, Schmier- und Tribokorrosionsmodule, die in einem vorintegrierten System verfügbar sind. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es Benutzern, die reale Anwendungsumgebung besser zu simulieren und das grundlegende Verständnis des Verschleißmechanismus und der tribologischen Eigenschaften verschiedener Materialien zu verbessern.
UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG
Vergleich der Abriebfestigkeit von Denim
Einführung
Die Form und Funktion eines Stoffes wird durch seine Qualität und Haltbarkeit bestimmt. Durch den täglichen Gebrauch von Stoffen kommt es zu Abnutzungserscheinungen, wie z. B. Knötchenbildung, Ausfransen und Verfärbung des Materials. Eine minderwertige Stoffqualität bei Kleidung führt oft zu Unzufriedenheit beim Verbraucher und schadet der Marke.
Der Versuch, die mechanischen Eigenschaften von Geweben zu quantifizieren, kann viele Herausforderungen mit sich bringen. Die Garnstruktur und sogar die Fabrik, in der es hergestellt wurde, können zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der Testergebnisse führen. Dies erschwert den Vergleich von Testergebnissen aus verschiedenen Labors. Die Messung des Verschleißverhaltens von Stoffen ist für die Hersteller, Verteiler und Einzelhändler in der Textilproduktionskette von entscheidender Bedeutung. Eine gut kontrollierte und reproduzierbare Messung der Verschleißfestigkeit ist entscheidend für eine zuverlässige Qualitätskontrolle des Gewebes.
Klicken Sie hier, um den vollständigen Anwendungshinweis zu lesen!
Rotativer oder linearer Verschleiß & COF? (Eine umfassende Studie unter Verwendung des Nanovea Tribometers)
Unter Verschleiß versteht man den Prozess der Abtragung und Verformung von Material auf einer Oberfläche infolge der mechanischen Einwirkung der gegenüberliegenden Oberfläche. Es wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter unidirektionales Gleiten, Rollen, Geschwindigkeit, Temperatur und viele andere. Das Studium des Verschleißes, der Tribologie, umfasst viele Disziplinen, von Physik und Chemie bis hin zu Maschinenbau und Materialwissenschaften. Die komplexe Natur des Verschleißes erfordert isolierte Studien zu spezifischen Verschleißmechanismen oder -prozessen, wie z. B. adhäsiver Verschleiß, abrasiver Verschleiß, Oberflächenermüdung, Reibverschleiß und erosiver Verschleiß. Bei „industrieller Abnutzung“ handelt es sich jedoch häufig um mehrere Verschleißmechanismen, die synergetisch wirken.
Lineare hin- und hergehende und rotative Verschleißtests (Stift auf Scheibe) sind zwei weit verbreitete ASTM-konforme Aufbauten zur Messung des Gleitverschleißverhaltens von Materialien. Da der Verschleißratenwert einer Verschleißtestmethode häufig zur Vorhersage der relativen Rangfolge von Materialkombinationen verwendet wird, ist es äußerst wichtig, die Wiederholbarkeit der mit verschiedenen Testaufbauten gemessenen Verschleißrate zu bestätigen. Dadurch können Benutzer den in der Literatur angegebenen Verschleißratenwert sorgfältig berücksichtigen, was für das Verständnis der tribologischen Eigenschaften von Materialien von entscheidender Bedeutung ist.
Holzverschleißtest mit dem Nanovea Tribometer
Die Bedeutung des Vergleichs von Holzverschleiß und COF
Holz wird seit Jahrtausenden als Baumaterial für Häuser, Möbel und Fußböden verwendet. Es verfügt über eine Kombination aus natürlicher Schönheit und Haltbarkeit, was es zu einem idealen Kandidaten für Bodenbeläge macht. Im Gegensatz zu Teppichen behalten Hartholzböden ihre Farbe lange und lassen sich leicht reinigen und pflegen. Da es sich jedoch um ein natürliches Material handelt, ist bei den meisten Holzböden eine Oberflächenbehandlung erforderlich, um das Holz vor verschiedenen Arten von Schäden wie Abnutzung und Abnutzung zu schützen splittert mit der Zeit. In dieser Studie ein Nanovea Tribometer wurde zur Messung der Verschleißrate und des Reibungskoeffizienten (COF) verwendet, um die Vergleichsleistung von drei Holzoberflächen besser zu verstehen.
Das Nutzungsverhalten einer Holzart, die für Fußböden verwendet wird, hängt häufig mit ihrer Verschleißfestigkeit zusammen. Die Veränderungen in der individuellen Zell- und Faserstruktur der verschiedenen Holzarten tragen zu ihrem unterschiedlichen mechanischen und tribologischen Verhalten bei. Tatsächliche Gebrauchsprüfungen von Holz als Bodenbelag sind teuer, schwer zu reproduzieren und erfordern lange Prüfzeiten. Daher ist es wichtig, einen einfachen Verschleißtest zu entwickeln, der zuverlässig, reproduzierbar und einfach durchzuführen ist.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie haben wir das Verschleißverhalten von drei Holzarten simuliert und verglichen, um die Fähigkeit des Nanovea Tribometers zu demonstrieren, die tribologischen Eigenschaften von Holz kontrolliert und überwacht zu bewerten.
Diskussion
Muster Beschreibung: Antique Birch Hardwood ist mit einer 7-schichtigen Aluminiumoxid-Oberfläche versehen, die Schutz vor täglicher Abnutzung bietet. Courtship Grey Oak und Santos Mahogany sind beides Laminatböden, die sich in der Oberflächenbeschaffenheit und im Glanz unterscheiden. Courtship Grey Oak hat eine schiefergraue Farbe, eine EIR-Oberfläche und einen niedrigen Glanzgrad. Santos Mahagoni hingegen hat eine dunkle burgunderrote Farbe, ist vorlackiert und hochglänzend, wodurch Kratzer und Defekte auf der Oberfläche leichter verborgen werden können.
Die Entwicklung des COF-Wertes während der Abnutzungstests der drei Holzfußbodenproben ist in Abb. 1 dargestellt. Die Proben "Antique Birch Hardwood", "Courtship Grey Oak" und "Santos Mahogany" zeigten alle ein unterschiedliches COF-Verhalten.
Aus dem obigen Diagramm ist ersichtlich, dass das Laubholz Antique Birch die einzige Probe war, die während der gesamten Testdauer einen gleichmäßigen COF aufwies. Der starke Anstieg des COF der Eiche Courtship Grey und der anschließende allmähliche Rückgang könnten darauf hindeuten, dass die Oberflächenrauhigkeit der Probe weitgehend zu ihrem COF-Verhalten beigetragen hat. Mit der Abnutzung der Probe nahm die Oberflächenrauheit ab und wurde homogener, was den Rückgang des COF erklärt, da die Oberfläche der Probe durch die mechanische Abnutzung glatter wurde. Die COF von Santos Mahagoni zeigt zu Beginn des Tests einen gleichmäßigen, allmählichen Anstieg der COF und geht dann abrupt in einen abgehackten COF-Trend über. Dies könnte darauf hindeuten, dass die Stahlkugel (Gegenmaterial) mit dem Holzsubstrat in Berührung kam, sobald die Laminatbeschichtung zu verschleißen begann, was zu einer schnelleren und turbulenteren Abnutzung führte, die gegen Ende des Tests zu einem lauteren COF-Verhalten führte.
Antikes Birken-Hartholz:
Brautwerbung Graue Eiche:
Santos Mahagoni
Tabelle 2 fasst die Ergebnisse der Verschleißspuren-Scans und -Analysen aller Holzbodenproben nach der Durchführung der Verschleißtests zusammen. Detaillierte Informationen und Bilder für jede Probe sind in den Abbildungen 2-7 zu sehen. Aus dem Vergleich der Abnutzungsraten aller drei Proben lässt sich ableiten, dass sich Santos Mahagoni als weniger widerstandsfähig gegenüber mechanischer Abnutzung erweist als die beiden anderen Proben. Antique Birch Hardwood und Courtship Grey Oak hatten sehr ähnliche Abnutzungsraten, obwohl sich ihr Abnutzungsverhalten während der Tests deutlich unterschied. Antikes Birken-Laubholz wies einen allmählichen und gleichmäßigeren Abnutzungstrend auf, während Eiche Courtship Grey aufgrund der bereits vorhandenen Oberflächentextur und -behandlung eine flache und löchrige Abnutzungsspur zeigte.
Schlussfolgerung
In dieser Studie haben wir die Leistungsfähigkeit des Tribometers von Nanovea bei der kontrollierten und überwachten Bewertung des Reibungskoeffizienten und der Verschleißfestigkeit der drei Holzarten Antikes Birken-Hartholz, Graue Eiche und Santos-Mahagoni unter Beweis gestellt. Die überlegenen mechanischen Eigenschaften des antiken Birken-Hartholzes führen zu seiner besseren Verschleißfestigkeit. Die Textur und Homogenität der Holzoberfläche spielen eine wichtige Rolle für das Verschleißverhalten. Die Oberflächentextur von Courtship Grey Oak, wie z. B. Lücken oder Risse zwischen den Zellfasern des Holzes, können zu Schwachstellen werden, an denen der Verschleiß einsetzt und sich ausbreitet.
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Bewertung von Bremsbelägen mit Tribologie
Wichtigkeit der Bewertung der Bremsbelagleistung
Bremsbeläge sind Verbundwerkstoffe, d. h. ein Material, das aus mehreren Bestandteilen besteht und eine Vielzahl von Sicherheitsanforderungen erfüllen muss. Ideale Bremsbeläge haben einen hohen Reibungskoeffizienten (COF), eine geringe Verschleißrate, minimale Geräuschentwicklung und bleiben auch unter wechselnden Bedingungen zuverlässig. Um sicherzustellen, dass die Qualität der Bremsbeläge den Anforderungen entspricht, können mit Hilfe von tribologischen Tests kritische Spezifikationen ermittelt werden.
Die Zuverlässigkeit von Bremsbelägen ist von großer Bedeutung; die Sicherheit der Fahrgäste darf niemals vernachlässigt werden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Betriebsbedingungen zu reproduzieren und mögliche Fehlerstellen zu identifizieren.
Mit dem Nanovea TribometerDabei wird eine konstante Last zwischen einem Stift, einer Kugel oder einer Fläche und einem sich ständig bewegenden Gegenmaterial ausgeübt. Die Reibung zwischen den beiden Materialien wird mit einer steifen Wägezelle erfasst, was die Erfassung von Materialeigenschaften bei unterschiedlichen Belastungen und Geschwindigkeiten ermöglicht und in Umgebungen mit hohen Temperaturen, Korrosion oder Flüssigkeiten getestet wird.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie wurde der Reibungskoeffizient der Bremsbeläge unter einer kontinuierlich ansteigenden Umgebungstemperatur von Raumtemperatur bis 700°C untersucht. Die Umgebungstemperatur wurde in-situ erhöht, bis ein spürbares Versagen des Bremsbelags beobachtet wurde. Ein Thermoelement wurde auf der Rückseite des Stifts angebracht, um die Temperatur in der Nähe der Gleitfläche zu messen.
Testverfahren und -abläufe
Ergebnisse und Diskussion
Diese Studie konzentriert sich hauptsächlich auf die Temperatur, bei der Bremsbeläge zu versagen beginnen. Die ermittelten COF entsprechen nicht den realen Werten; das Material der Stifte ist nicht dasselbe wie das der Bremsscheiben. Außerdem ist zu beachten, dass es sich bei den erfassten Temperaturdaten um die Temperatur des Stifts und nicht um die Temperatur der Gleitfläche handelt
Zu Beginn des Tests (Raumtemperatur) ergab der COF zwischen dem SS440C-Stift und dem Bremsbelag einen konstanten Wert von etwa 0,2. Mit steigender Temperatur nahm der COF stetig zu und erreichte bei 350°C einen Spitzenwert von 0,26. Nach 390°C beginnt der COF schnell zu sinken. Bei 450°C beginnt der COF wieder auf 0,2 anzusteigen, sinkt aber kurz darauf auf einen Wert von 0,05.
Die Temperatur, bei der die Bremsbeläge durchweg versagten, wurde bei Temperaturen über 500°C ermittelt. Jenseits dieser Temperatur war der COF nicht mehr in der Lage, den Ausgangswert von 0,2 beizubehalten.
Schlussfolgerung
Die Bremsbeläge haben bei einer Temperatur von über 500°C durchweg versagt. Ihr COF von 0,2 steigt langsam auf einen Wert von 0,26 an, bevor er am Ende des Tests (580°C) auf 0,05 sinkt. Der Unterschied zwischen 0,05 und 0,2 ist ein Faktor von 4. Das bedeutet, dass die Normalkraft bei 580°C viermal so hoch sein muss wie bei Raumtemperatur, um die gleiche Bremskraft zu erreichen!
Das Nanovea Tribometer ist zwar nicht Teil dieser Studie, kann aber auch Tests durchführen, um eine andere wichtige Eigenschaft von Bremsbelägen zu beobachten: die Verschleißrate. Durch den Einsatz unserer berührungslosen 3D-Profilometer kann das Volumen der Verschleißspur ermittelt werden, um zu berechnen, wie schnell sich die Proben abnutzen. Verschleißtests können mit dem Nanovea Tribometer unter verschiedenen Testbedingungen und Umgebungen durchgeführt werden, um die Betriebsbedingungen bestmöglich zu simulieren.
UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG
Glasverschleißprüfung mit akustischer Emissionsüberwachung
Das Abnutzungsverhalten von drei Glastypen (normales Glas, Galaxy S3 Glas und Saphir beschichtetes Glas) wird kontrolliert und überwacht mit dem Nanovea Tribometer ausgestattet mit einem AE-Detektor. In dieser Studie möchten wir die Anwendung der AE-Erkennung während des Verschleißes und ihre Korrelation mit der Entwicklung des Reibungskoeffizienten (COF) zeigen.
Bewertung des Tribokorrosionsverschleißes von Schutzbeschichtungen
Der Tribokorrosionsprozess der DLC-Beschichtungen auf verschiedenen Stahlsubstraten wird mit dem Nanovea Tribometer simuliert. In dieser Studie möchten wir zeigen, dass Nanovea Tribometer mit dem Tribokorrosionsmodul ist ein ideales Werkzeug zur Bewertung der Leistung von Schutzschichten, die in Verschleiß- und Korrosionsumgebungen eingesetzt werden.
Bewertung des Tribokorrosionsverschleißes von Schutzbeschichtungen
