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AR Category: Rotational Tribology
Continuous Stribeck Curve Measurement using Pin-on-Disk Tribometer
Introducción:
When lubrication is applied to reduce the wear/friction of moving surfaces, the lubrication contact at the interface can shift from several regimes such as Boundary, Mixed and Hydrodynamic Lubrication. The thickness of the fluid film plays a major role in this process, mainly determined by the fluid viscosity, the load applied at the interface and the relative speed between the two surfaces. How the lubrication regimes react to friction is shown in what is called a Stribeck [1-4] curve.
In this study we demonstrate for the first time the ability to measure a continuous Stribeck Curve. Using the Nanovea Tribómetro advanced step-less speed control, from 15000 to 0.01 rpm, within 10 minutes the software directly provides a complete Stribeck Curve. The simple initial setup only requires users to select the Exponential Ramp Mode and enter initial and final speeds, rather than having to perform multiple tests or program a stepwise procedure at different speeds requiring data stitching for the conventional Stribeck curve measurements. This advancement provides precise data throughout lubricant regime evaluation and substantially reduces time and cost. The test shows a great potential to be used in different industrial engineering applications.
Lubricating Eye Drop Comparison using the Nanovea T50 Tribometer
Importance of Testing Eye Drop Solutions
Eye drop solutions are used to alleviate symptoms caused by a range of eye problems. For example, they can be used to treat minor eye irritation (e.g. dryness and redness), delay the onset of glaucoma or treat infections. Eye drop solutions sold over-the-counter are mainly used to treat dryness. Their effectiveness in lubricating the eye can be compared and measured with a coefficient of friction test.
Dry eyes can be caused by a wide range of factors, for example, computer eye strain or being outdoors in extreme weather conditions. Good lubricating eye drops help maintain and supplement the moisture on the outer surface of the eyes. This works to alleviate the discomfort, burning or irritation and redness associated with dry eyes. By measuring the coefficient of friction (COF) of an eye drop solution, its lubricating efficiency and how it compares to other solutions can be determined.
Objetivo de medición
In this study, the coefficient of friction (COF) of three different lubricating eye drop solutions was measured using the pin-on-disk setup on the Nanovea T50 Tribometer.
Procedimiento de ensayo y procedimientos
A 6mm diameter spherical pin made of alumina was applied to a glass slide with each eye drop solution acting as the lubricant between the two surfaces. The test parameters used for all experiments are summarized in Table 1 below.
Resultados y debate
The maximum, minimum, and average coefficient of friction values for the three different eye drop solutions tested are tabulated in Table 2 below. The COF v. Revolutions graphs for each eye drop solution are depicted in Figures 2-4. The COF during each test remained relatively constant for most of the total test duration. Sample A had the lowest average COF indicating it had the best lubrication properties.
Conclusión
In this study we showcase the capability of the Nanovea T50 Tribometer in measuring the coefficient of friction of three eye drop solutions. Based on these values, we show that Sample A had a lower coefficient of friction and therefore exhibits better lubrication in comparison to the other two samples.
Nanovea Tribómetros offers precise and repeatable wear and friction testing using ISO and ASTM compliant rotative and linear modules. It also provides optional high temperature wear, lubrication, and tribo-corrosion modules available in one pre-integrated system. Such versatility allows users to better simulate the real application environment and improve fundamental understanding of the wear mechanism and tribological characteristics of various materials.
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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)
Wear is the process of removal and deformation of material on a surface as a result of the mechanical action of the opposite surface. It is influenced by a variety of factors, including unidirectional sliding, rolling, speed, temperature, and many others. The study of wear, tribology, spans many disciplines, from physics and chemistry to mechanical engineering and material science. The complex nature of wear requires isolated studies toward specific wear mechanisms or processes, such as adhesive wear, abrasive wear, surface fatigue, fretting wear, and erosive wear. However, “Industrial Wear” commonly involves multiple wear mechanisms occurring in synergy.
Linear reciprocating and Rotative (Pin on Disk) wear tests are two widely used ASTM-compliant setups for measuring sliding wear behaviors of materials. Since the wear rate value of any wear test method is often used to predict the relative ranking of material combinations, it is extremely important to confirm the repeatability of the wear rate measured using different test setups. This enables users to carefully consider the wear rate value reported in the literature, which is critical in understanding the tribological characteristics of materials.
Prueba de desgaste de la madera con el tribómetro Nanovea
Importancia de comparar el desgaste del acabado de la madera y el COF
La madera se ha utilizado durante miles de años como material de construcción para casas, muebles y suelos. Tiene una combinación de belleza natural y durabilidad, lo que la convierte en un candidato ideal para suelos. A diferencia de las moquetas, los suelos de madera conservan su color durante mucho tiempo y pueden limpiarse y mantenerse 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 rozaduras y desconchones, con el paso del tiempo. En este estudio, se aplicó una capa de Nanovea Tribómetro se utilizó para medir la tasa de desgaste y el coeficiente de fricción (COF) para comprender mejor el rendimiento comparativo de tres acabados de 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 de fibra 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 duplicar y requieren largos periodos de tiempo de prueba. En consecuencia, 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 los comportamientos de desgaste de tres tipos de madera para mostrar la capacidad del tribómetro Nanovea para evaluar las propiedades tribológicas de la madera de forma controlada y monitorizada.
Debate
Descripción de la muestra: Antique Birch Hardwood tiene un acabado de óxido de aluminio de 7 capas, que proporciona protección contra el desgaste diario. Courtship Grey Oak y Santos Mahogany son suelos laminados que varían en acabado superficial y brillo. El Courtship Grey Oak es de color gris pizarra, acabado EIR y poco brillo. Por otro lado, Santos Mahogany es de color burdeos oscuro, preacabado y de alto brillo, lo que permite ocultar más fácilmente los arañazos y defectos de la superficie.
En la Fig. 1 se representa la evolución del COF durante las pruebas de desgaste de las tres muestras de suelos de madera. Las muestras Antique Birch Hardwood, Courtship Grey Oak y Santos Mahogany mostraron un comportamiento diferente del COF.
En el gráfico anterior puede observarse que la madera dura de abedul antiguo fue la única muestra que mostró un COF constante durante toda la prueba. El brusco aumento del COF del Roble Gris Cortejo y su posterior disminución gradual podrían ser indicativos de que la rugosidad de la superficie de la muestra contribuyó en gran medida a su comportamiento COF. A medida que la muestra se desgastaba, la rugosidad de la superficie disminuía y se volvía 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 gradual y suave del COF al principio de la prueba y luego pasa bruscamente a una tendencia de COF entrecortado. Esto podría indicar que una vez que el revestimiento laminado empezó a desgastarse, la bola de acero (contramaterial) entró en contacto con el sustrato de madera, que se desgastó de forma más rápida y turbulenta, creando el comportamiento más ruidoso del COF hacia el final de la prueba.
Madera dura de abedul antiguo:
Cortejo Roble Gris:
Santos Caoba
En la Tabla 2 se resumen los resultados de las exploraciones y análisis de las huellas de desgaste en todas las muestras de suelos de madera tras la realización de las pruebas de desgaste. La información detallada y las imágenes de cada muestra pueden verse en las Figuras 2-7. Basándonos en la comparación del índice 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 presentaba una tendencia al desgaste gradual y más uniforme, mientras que el roble gris Court-ship mostraba una huella de desgaste poco profunda y picada 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 cortejo y caoba de Santos de forma controlada y monitorizada. Las propiedades mecánicas superiores de la madera dura de abedul antiguo se traducen en 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 celulares de la madera, pueden convertirse en los puntos débiles donde se inicia y propaga el desgaste.
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Evaluating Brake Pads with Tribology
Importance of Evaluating Break Pad Performance
Brake pads are composites., a material made up of multiple ingredients, that must be able to satisfy a large number of safety requirements. Ideal brake pads have high coefficient of friction (COF), low wear rate, minimal noise, and remain reliable under varying environments. To ensure the quality of brake pads are able to satisfy their requirements, tribology testing can be used to identify critical specifications.
The importance of the reliability of brake pads is placed very high; the safety of passengers should never be neglected. Therefore, it is key to replicate operating conditions and identify possible points of failure.
With the Nanovea Tribómetro, a constant load is applied between a pin, ball, or flat and a constantly moving counter material. The friction between the two material is collected with a stiff load cell, allowing the collection of material properties at different loads and speeds and tested in high temperature, corrosive, or liquid environments.
Objetivo de medición
In this study, the coefficient of friction of the brake pads were studied under a continuously increasing temperature environment from room temperature to 700°C. The environmental temperature was raised in-situ until noticeable failure of the brake pad was observed. A thermocouple was attached to the backside of the pin to measure the temperature near the sliding interface.
Procedimiento de ensayo y procedimientos
Resultados y debate
This study focuses mainly on the temperature at which brake pads start to fail. The COF obtained do not represent real-life values; the pin material is not the same as brake rotors. It should also be noted that the temperature data collected is the temperature of the pin and not the sliding interface temperature
At the start of the test (room temperature), the COF between the SS440C pin and brake pad gave a consistent value of approximately 0.2. As the temperature increased, the COF steadily increased and peaked at a value of 0.26 near 350°C. Past 390°C, the COF quickly starts decreasing. The COF began to increase back to 0.2 at 450°C but starts decreasing to a value of 0.05 shortly after.
The temperature at which the brake pads consistently failed is identified at temperatures above 500°C. Past this temperature, the COF was no longer able to retain the starting COF of 0.2.
Conclusión
The brake pads have shown consistent failure at a temperature past 500°C. Its COF of 0.2 slowly rises to a value of 0.26 before dropping down to 0.05 at the end of the test (580°C). The difference between 0.05 and 0.2 is a factor of 4. This means that the normal force at 580°C must be four times greater than at room temperature to achieve the same stopping force!
While not included in this study, the Nanovea Tribometer is also able to conduct testing to observe another important property of brake pads: wear rate. By utilizing our 3D non-contact profilometers, the volume of the wear track can be obtained to calculate how quickly samples wear. Wear testing can be conducted with the Nanovea Tribometer under different test conditions and environments to best simulate operating conditions.
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Vidrio para pruebas de desgaste con control de emisiones acústicas
El comportamiento al desgaste de tres tipos de vidrio (vidrio normal, vidrio Galaxy S3 y vidrio recubierto de zafiro) se compara de forma controlada y monitorizada utilizando el 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 de tribocorrosión es una herramienta ideal para evaluar el rendimiento de los revestimientos protectores utilizados en entornos de desgaste y corrosión.
Evaluación del desgaste por tribocorrosión del revestimiento protector
