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AR Categoría: Tribología rotacional
Medición continua de la curva de Stribeck utilizando un tribómetro de disco con pasador
Introducción:
Cuando se aplica lubricación para reducir el desgaste y la fricción de las superficies en movimiento, el contacto de lubricación en la interfaz puede cambiar de varios regímenes, como la lubricación límite, mixta e hidrodinámica. El espesor de la película de fluido desempeña un papel importante en este proceso, determinado principalmente por la viscosidad del fluido, la carga aplicada en la interfaz y la velocidad relativa entre las dos superficies. La forma en que los regímenes de lubricación reaccionan a la fricción se muestra en lo que se denomina curva de Stribeck [1-4].
En este estudio demostramos por primera vez la capacidad de medir una curva de Stribeck continua. Utilizando el Nanovea Tribómetro Control de velocidad avanzado sin escalonamientos, de 15 000 a 0,01 rpm. En 10 minutos, el software proporciona directamente una curva de Stribeck completa. La sencilla configuración inicial solo requiere que los usuarios seleccionen el modo de rampa exponencial e introduzcan las velocidades inicial y final, en lugar de tener que realizar múltiples pruebas o programar un procedimiento por pasos a diferentes velocidades que requiere la unión de datos para las mediciones convencionales de la curva de Stribeck. Este avance proporciona datos precisos a lo largo de la evaluación del régimen de lubricación y reduce sustancialmente el tiempo y el costo. La prueba muestra un gran potencial para ser utilizada en diferentes aplicaciones de ingeniería industrial.
Comparación de gotas lubricantes para los ojos utilizando el tribómetro Nanovea T50
Importancia de probar las soluciones oftálmicas
Las soluciones oftálmicas se utilizan para aliviar los síntomas causados por diversos problemas oculares. Por ejemplo, pueden utilizarse para tratar irritaciones oculares leves (como sequedad y enrojecimiento), retrasar la aparición del glaucoma o tratar infecciones. Las soluciones oftálmicas de venta libre se utilizan principalmente para tratar la sequedad. Su eficacia para lubricar el ojo puede compararse y medirse con una prueba de coeficiente de fricción.
La sequedad ocular puede deberse a una amplia variedad de factores, como la fatiga visual por el uso del ordenador o la exposición a condiciones climáticas extremas al aire libre. Unas buenas gotas lubricantes para los ojos ayudan a mantener y complementar la humedad de la superficie externa de los ojos. Esto alivia las molestias, el ardor, la irritación y el enrojecimiento asociados a la sequedad ocular. Mediante la medición del coeficiente de fricción (COF) de una solución oftálmica, se puede determinar su eficacia lubricante y compararla con otras soluciones.
Objetivo de medición
En este estudio, se midió el coeficiente de fricción (COF) de tres soluciones lubricantes diferentes para gotas oftálmicas utilizando la configuración de pin sobre disco en el tribómetro Nanovea T50.
Procedimiento de ensayo y procedimientos
Se aplicó un pasador esférico de alúmina de 6 mm de diámetro a un portaobjetos de vidrio, utilizando cada solución oftálmica como lubricante entre las dos superficies. Los parámetros de prueba utilizados en todos los experimentos se resumen en la tabla 1 a continuación.
Resultados y debate
Los valores máximos, mínimos y medios del coeficiente de fricción para las tres soluciones oftálmicas diferentes probadas se recogen en la tabla 2 a continuación. Los gráficos del COF frente a las revoluciones para cada solución oftálmica se muestran en las figuras 2-4. El COF durante cada prueba se mantuvo relativamente constante durante la mayor parte de la duración total de la prueba. La muestra A tuvo el COF medio más bajo, lo que indica que tenía las mejores propiedades lubricantes.
Conclusión
En este estudio mostramos la capacidad del tribómetro Nanovea T50 para medir el coeficiente de fricción de tres soluciones oftálmicas. A partir de estos valores, demostramos que la muestra A tenía un coeficiente de fricción más bajo y, por lo tanto, presentaba una mejor lubricación en comparación con las otras dos muestras.
Nanovea Tribómetros ofrece pruebas de desgaste y fricción precisas y repetibles utilizando módulos rotativos y lineales que cumplen con las normas ISO y ASTM. También proporciona módulos opcionales de desgaste a alta temperatura, lubricación y tribocorrosión disponibles en un sistema preintegrado. Esta versatilidad permite a los usuarios simular mejor el entorno de aplicación real y mejorar la comprensión fundamental del mecanismo de desgaste y las características tribológicas de diversos materiales.
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Comparación del desgaste por abrasión en la tela vaquera
Introducción
La forma y la función de un tejido vienen determinadas por su calidad y durabilidad. El uso diario de los tejidos provoca el desgaste del material, por ejemplo, el amontonamiento, la pelusa y la decoloración. Un tejido de calidad inferior utilizado para prendas de vestir puede provocar a menudo la insatisfacción del consumidor y dañar la marca.
Intentar cuantificar las propiedades mecánicas de los tejidos puede plantear muchos retos. La estructura del hilo e incluso la fábrica en la que se produjo pueden dar lugar a una escasa reproducibilidad de los resultados de las pruebas. Esto dificulta la comparación de los resultados de las pruebas de distintos laboratorios. Medir las prestaciones de desgaste de los tejidos es fundamental para los fabricantes, distribuidores y minoristas de la cadena de producción textil. Una medición de la resistencia al desgaste bien controlada y reproducible es crucial para garantizar un control de calidad fiable del tejido.
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¿Desgaste Rotativo o Lineal y COF? (Un estudio exhaustivo con el tribómetro Nanovea)
El desgaste es el proceso de eliminación y deformación de material en una superficie como resultado de la acción mecánica de la superficie opuesta. En él influyen diversos factores, como el deslizamiento unidireccional, la rodadura, la velocidad, la temperatura y muchos otros. El estudio del desgaste, la tribología, abarca muchas disciplinas, desde la física y la química hasta la ingeniería mecánica y la ciencia de los materiales. La compleja naturaleza del desgaste requiere estudios aislados sobre mecanismos o procesos de desgaste específicos, como el desgaste adhesivo, el desgaste abrasivo, la fatiga superficial, el desgaste por rozamiento y el desgaste erosivo. Sin embargo, el "desgaste industrial" suele implicar múltiples mecanismos de desgaste que se producen en sinergia.
Los ensayos de desgaste lineal alternativo y rotativo (clavija sobre disco) son dos configuraciones ampliamente utilizadas de conformidad con ASTM para medir los comportamientos de desgaste por deslizamiento de los materiales. Dado que el valor de la tasa de desgaste de cualquier método de ensayo de desgaste se utiliza a menudo para predecir la clasificación relativa de las combinaciones de materiales, es extremadamente importante confirmar la repetibilidad de la tasa de desgaste medida utilizando diferentes configuraciones de ensayo. Esto permite a los usuarios considerar cuidadosamente el valor de la tasa de desgaste reportado en la literatura, lo cual es crítico para entender las características tribológicas de los materiales.
Prueba de desgaste de la madera con el tribómetro Nanovea
Importancia de comparar el desgaste del acabado de la madera y el coeficiente de fricción (COF)
La madera se ha utilizado durante miles de años como material de construcción para viviendas, muebles y suelos. Combina belleza natural y durabilidad, lo que la convierte en una opción ideal para suelos. A diferencia de las alfombras, los suelos de madera noble conservan su color durante mucho tiempo y se limpian y mantienen fácilmente. Sin embargo, al ser un material natural, la mayoría de los suelos de madera requieren la aplicación de un acabado superficial para proteger la madera de diversos tipos de daños, como arañazos y astillas con el paso del tiempo. En este estudio, Nanovea Tribómetro Se utilizó para medir la tasa de desgaste y el coeficiente de fricción (COF) con el fin de comprender mejor el rendimiento comparativo de tres acabados para madera.
El comportamiento en servicio de una especie de madera utilizada para suelos suele estar relacionado con su resistencia al desgaste. El cambio en la estructura celular y fibrosa individual de las diferentes especies de madera contribuye a sus diferentes comportamientos mecánicos y tribológicos. Las pruebas de servicio reales de la madera como material para suelos son caras, difíciles de reproducir y requieren largos periodos de tiempo. Por ello, resulta valioso desarrollar una prueba de desgaste sencilla que pueda producir resultados fiables, reproducibles y directos.
Objetivo de medición
En este estudio, simulamos y comparamos el comportamiento frente al desgaste de tres tipos de madera para demostrar la capacidad del tribómetro Nanovea para evaluar las propiedades tribológicas de la madera de forma controlada y supervisada.
Debate
Descripción de la muestra: La madera noble de abedul antiguo tiene un acabado de óxido de aluminio de 7 capas, que proporciona protección contra el desgaste diario. El roble gris Courtship y la caoba Santos son dos tipos de pisos laminados que varían en cuanto al acabado de la superficie y el brillo. El roble gris cortejo es de color gris pizarra, con acabado EIR y bajo brillo. Por otro lado, la caoba Santos es de color burdeos oscuro, preacabada y con alto brillo, lo que permite ocultar más fácilmente los arañazos y defectos de la superficie.
La evolución del COF durante las pruebas de desgaste de las tres muestras de pisos de madera se muestra en la Fig. 1. Las muestras de madera dura de abedul antiguo, roble gris cortejo y caoba Santos mostraron un comportamiento diferente en cuanto al COF.
En el gráfico anterior se puede observar que la madera dura de abedul antiguo fue la única muestra que mostró un COF estable durante toda la prueba. El fuerte aumento del COF del roble gris Courtship y su posterior disminución gradual podrían indicar que la rugosidad de la superficie de la muestra contribuyó en gran medida a su comportamiento en cuanto al COF. A medida que la muestra se desgastaba, la rugosidad de la superficie disminuyó y se volvió más homogénea, lo que explica la disminución del COF a medida que la superficie de la muestra se volvía más lisa debido al desgaste mecánico. El COF de la caoba Santos muestra un aumento suave y gradual al comienzo de la prueba y luego pasa abruptamente a una tendencia irregular. Esto podría indicar que, una vez que el revestimiento laminado comenzó a desgastarse, la bola de acero (material de contraposición) entró en contacto con el sustrato de madera, que se desgastó de manera más rápida y turbulenta, creando un comportamiento del COF más ruidoso hacia el final de la prueba.
Madera dura de abedul antiguo:
Cortejo del roble gris:
Caoba Santos
La tabla 2 resume los resultados de los escaneos y análisis de las huellas de desgaste en todas las muestras de pisos de madera después de realizar las pruebas de desgaste. La información detallada y las imágenes de cada muestra se pueden ver en las figuras 2-7. Basándonos en la comparación de la tasa de desgaste entre las tres muestras, podemos deducir que la caoba Santos demostró ser menos resistente al desgaste mecánico que las otras dos muestras. La madera dura de abedul antiguo y el roble gris cortejo tuvieron índices de desgaste muy similares, aunque su comportamiento durante las pruebas difirió significativamente. La madera dura de abedul antiguo presentó una tendencia de desgaste gradual y más uniforme, mientras que el roble gris cortejo mostró una huella de desgaste superficial y con picaduras debido a la textura y el acabado preexistentes de la superficie.
Conclusión
En este estudio, mostramos la capacidad del tribómetro de Nanovea para evaluar el coeficiente de fricción y la resistencia al desgaste de tres tipos de madera: madera dura de abedul antiguo, roble gris Courtship y caoba Santos, de forma controlada y supervisada. Las propiedades mecánicas superiores de la madera dura de abedul antiguo le confieren una mayor resistencia al desgaste. La textura y la homogeneidad de la superficie de la madera desempeñan un papel importante en el comportamiento frente al desgaste. La textura de la superficie del roble gris cortejo, como los huecos o grietas entre las fibras de las células de la madera, puede convertirse en los puntos débiles donde se inicia y se propaga el desgaste.
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Evaluación de las pastillas de freno mediante tribología
Importancia de evaluar el rendimiento de las almohadillas de freno
Las pastillas de freno son compuestos, un material formado por múltiples ingredientes, que debe ser capaz de satisfacer un gran número de requisitos de seguridad. Las pastillas de freno ideales tienen un alto coeficiente de fricción (COF), un bajo índice de desgaste, un ruido mínimo y siguen siendo fiables en entornos variables. Para garantizar que la calidad de las pastillas de freno es capaz de satisfacer sus requisitos, pueden utilizarse ensayos tribológicos para identificar las especificaciones críticas.
La importancia de la fiabilidad de las pastillas de freno es muy alta; nunca debe descuidarse la seguridad de los pasajeros. Por ello, es fundamental reproducir las condiciones de funcionamiento e identificar posibles puntos de fallo.
Con el Nanovea Tribómetro, se aplica una carga constante entre un pasador, bola o plano y un contramaterial en constante movimiento. La fricción entre los dos materiales se recoge con una célula de carga rígida, lo que permite recoger las propiedades del material a diferentes cargas y velocidades y probarlo en entornos de alta temperatura, corrosivos o líquidos.
Objetivo de medición
En este estudio, se estudió el coeficiente de fricción de las pastillas de freno en un entorno de temperatura en continuo aumento desde la temperatura ambiente hasta 700°C. La temperatura ambiente se elevó in situ hasta que se observó un fallo apreciable de la pastilla de freno. Se colocó un termopar en la parte posterior de la clavija para medir la temperatura cerca de la interfaz de deslizamiento.
Procedimiento de ensayo y procedimientos
Resultados y debate
Este estudio se centra principalmente en la temperatura a la que empiezan a fallar las pastillas de freno. Los COF obtenidos no representan valores reales; el material de las patillas no es el mismo que el de los rotores de freno. También debe tenerse en cuenta que los datos de temperatura recogidos corresponden a la temperatura de la clavija y no a la temperatura de la interfaz de deslizamiento.
Al inicio de la prueba (temperatura ambiente), el COF entre el pasador SS440C y la pastilla de freno dio un valor constante de aproximadamente 0,2. A medida que aumentaba la temperatura, el COF aumentaba constantemente y alcanzaba un valor máximo de 0,26 cerca de 350°C. Por encima de 390°C, el COF empieza a disminuir rápidamente. El COF empezó a aumentar de nuevo hasta 0,2 a 450°C, pero poco después empezó a disminuir hasta un valor de 0,05.
La temperatura a la que fallaron sistemáticamente las pastillas de freno se identifica a temperaturas superiores a 500°C. Por encima de esta temperatura, el COF ya no era capaz de mantener el COF inicial de 0,2.
Conclusión
Las pastillas de freno han mostrado un fallo constante a una temperatura superior a 500°C. Su COF de 0,2 aumenta lentamente hasta un valor de 0,26 antes de descender a 0,05 al final de la prueba (580°C). La diferencia entre 0,05 y 0,2 es un factor de 4. ¡Esto significa que la fuerza normal a 580°C debe ser cuatro veces mayor que a temperatura ambiente para conseguir la misma fuerza de frenado!
Aunque no se incluye en este estudio, el tribómetro Nanovea también puede realizar pruebas para observar otra propiedad importante de las pastillas de freno: la velocidad de desgaste. Utilizando nuestros perfilómetros 3D sin contacto, se puede obtener el volumen de la huella de desgaste para calcular la rapidez con la que se desgastan las muestras. Las pruebas de desgaste pueden realizarse con el tribómetro Nanovea en diferentes condiciones y entornos de prueba para simular mejor las condiciones de funcionamiento.
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Vidrio para pruebas de desgaste con control de emisiones acústicas
Se compara el comportamiento frente al desgaste de tres tipos de vidrio (vidrio normal, vidrio Galaxy S3 y vidrio recubierto de zafiro) de forma controlada y supervisada utilizando Nanovea. Tribómetro equipado con un detector AE. En este estudio, nos gustaría mostrar la aplicación de la detección AE durante el desgaste y su correlación con la evolución del coeficiente de fricción (COF).
Vidrio para pruebas de desgaste con control de emisiones acústicas
Evaluación del desgaste por tribocorrosión del revestimiento protector
El proceso de tribocorrosión de los recubrimientos DLC sobre diferentes tipos de sustratos de acero se simula utilizando el tribómetro Nanovea. En este estudio, nos gustaría demostrar que Nanovea Tribómetro Equipado con el módulo Tribocorrosion, es una herramienta ideal para evaluar el rendimiento de los recubrimientos protectores utilizados en entornos de desgaste y corrosión.
Evaluación del desgaste por tribocorrosión del revestimiento protector
