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AR Catégorie : Tribologie rotationnelle
Mesure continue de la courbe Stribeck à l'aide d'un tribomètre Pin-on-Disk
Introduction :
Lorsque la lubrification est appliquée pour réduire l'usure/frottement des surfaces mobiles, le contact de lubrification à l'interface peut passer de plusieurs régimes tels que la lubrification limite, mixte et hydrodynamique. L'épaisseur du film fluide joue un rôle majeur dans ce processus, principalement déterminé par la viscosité du fluide, la charge appliquée à l'interface et la vitesse relative entre les deux surfaces. La façon dont les régimes de lubrification réagissent au frottement est illustrée par ce que l'on appelle une courbe de Stribeck [1-4].
Dans cette étude, nous démontrons pour la première fois la capacité de mesurer une courbe de Stribeck continue. Utiliser le Nanovea Tribomètre contrôle avancé de la vitesse sans étape, de 15 000 à 0,01 tr/min, en 10 minutes, le logiciel fournit directement une courbe de Stribeck complète. La configuration initiale simple nécessite uniquement que les utilisateurs sélectionnent le mode rampe exponentielle et saisissent les vitesses initiales et finales, plutôt que d'avoir à effectuer plusieurs tests ou à programmer une procédure par étapes à différentes vitesses nécessitant l'assemblage de données pour les mesures conventionnelles de la courbe de Stribeck. Cette avancée fournit des données précises tout au long de l’évaluation du régime lubrifiant et réduit considérablement le temps et les coûts. Le test montre un grand potentiel d’utilisation dans différentes applications d’ingénierie industrielle.
Comparaison de gouttes ophtalmiques lubrifiantes à l'aide du tribomètre Nanovea T50
Importance de tester les solutions de gouttes oculaires
Les solutions de gouttes oculaires sont utilisées pour soulager les symptômes causés par une série de problèmes oculaires. Par exemple, elles peuvent être utilisées pour traiter une irritation oculaire mineure (sécheresse et rougeur), retarder l'apparition d'un glaucome ou traiter des infections. Les solutions de gouttes ophtalmiques en vente libre sont principalement utilisées pour traiter la sécheresse. Leur efficacité à lubrifier l'œil peut être comparée et mesurée à l'aide d'un test de coefficient de friction.
La sécheresse oculaire peut être causée par un grand nombre de facteurs, par exemple la fatigue oculaire due à l'utilisation d'un ordinateur ou le fait d'être à l'extérieur dans des conditions climatiques extrêmes. Un bon collyre lubrifiant aide à maintenir et à compléter l'humidité de la surface externe des yeux. Cela permet d'atténuer l'inconfort, la sensation de brûlure ou l'irritation et la rougeur associés à la sécheresse oculaire. La mesure du coefficient de friction (COF) d'un collyre permet de déterminer son efficacité lubrifiante et de la comparer à celle d'autres solutions.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, le coefficient de friction (COF) de trois solutions lubrifiantes différentes de gouttes ophtalmiques a été mesuré en utilisant la configuration "pin-on-disk" sur le tribomètre Nanovea T50.
Procédure d'essai et procédures
Une tige sphérique de 6 mm de diamètre en alumine a été appliquée sur une lame de verre, chaque solution de collyre servant de lubrifiant entre les deux surfaces. Les paramètres d'essai utilisés pour toutes les expériences sont résumés dans le tableau 1 ci-dessous.
Résultats et discussion
Les valeurs maximales, minimales et moyennes du coefficient de friction pour les trois solutions de collyre testées sont présentées dans le tableau 2 ci-dessous. Les graphiques du COF en fonction du nombre de tours pour chaque solution de gouttes ophtalmiques sont illustrés aux figures 2 à 4. Le COF de chaque test est resté relativement constant pendant la majeure partie de la durée totale du test. L'échantillon A avait le COF moyen le plus bas, ce qui indique qu'il avait les meilleures propriétés de lubrification.
Conclusion
Dans cette étude, nous démontrons la capacité du tribomètre Nanovea T50 à mesurer le coefficient de friction de trois solutions de gouttes ophtalmiques. Sur la base de ces valeurs, nous montrons que l'échantillon A a un coefficient de friction plus faible et présente donc une meilleure lubrification par rapport aux deux autres échantillons.
Nanovea Tribomètres propose des tests d'usure et de friction précis et reproductibles à l'aide de modules rotatifs et linéaires conformes aux normes ISO et ASTM. Il fournit également des modules optionnels d’usure à haute température, de lubrification et de tribocorrosion disponibles dans un système pré-intégré. Une telle polyvalence permet aux utilisateurs de mieux simuler l’environnement d’application réel et d’améliorer la compréhension fondamentale du mécanisme d’usure et des caractéristiques tribologiques de divers matériaux.
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Comparaison de l'usure par abrasion sur le denim
Introduction
La forme et la fonction d'un tissu sont déterminées par sa qualité et sa durabilité. L'utilisation quotidienne des tissus entraîne leur usure, par exemple l'empilement, le peluchage et la décoloration. La qualité médiocre des tissus utilisés pour les vêtements peut souvent entraîner le mécontentement des consommateurs et porter atteinte à la marque.
Tenter de quantifier les propriétés mécaniques des tissus peut poser de nombreux défis. La structure du fil et même l'usine dans laquelle il a été produit peuvent entraîner une mauvaise reproductibilité des résultats des tests. Il est donc difficile de comparer les résultats de tests provenant de différents laboratoires. La mesure de la résistance à l'usure des tissus est essentielle pour les fabricants, les distributeurs et les détaillants de la chaîne de production textile. Une mesure de la résistance à l'usure bien contrôlée et reproductible est cruciale pour assurer un contrôle de qualité fiable du tissu.
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Usure rotative ou linéaire et COF ? (Une étude complète utilisant le tribomètre Nanovea)
L'usure est le processus d'enlèvement et de déformation d'un matériau sur une surface résultant de l'action mécanique de la surface opposée. Il est influencé par divers facteurs, notamment le glissement unidirectionnel, le roulement, la vitesse, la température et bien d'autres. L'étude de l'usure, la tribologie, couvre de nombreuses disciplines, de la physique et de la chimie au génie mécanique et à la science des matériaux. La nature complexe de l'usure nécessite des études isolées sur des mécanismes ou processus d'usure spécifiques, tels que l'usure adhésive, l'usure abrasive, la fatigue de surface, l'usure par frottement et l'usure érosive. Cependant, « l’usure industrielle » implique généralement plusieurs mécanismes d’usure se produisant en synergie.
Les tests d'usure linéaires alternatifs et rotatifs (broche sur disque) sont deux configurations largement utilisées conformes à la norme ASTM pour mesurer le comportement d'usure par glissement des matériaux. Étant donné que la valeur du taux d'usure de toute méthode de test d'usure est souvent utilisée pour prédire le classement relatif des combinaisons de matériaux, il est extrêmement important de confirmer la répétabilité du taux d'usure mesuré à l'aide de différentes configurations de test. Cela permet aux utilisateurs d’examiner attentivement la valeur du taux d’usure rapportée dans la littérature, ce qui est essentiel pour comprendre les caractéristiques tribologiques des matériaux.
Essai d'usure du bois avec le tribomètre Nanovea
Importance de comparer l'usure de la finition du bois et le COF
Le bois est utilisé depuis des milliers d’années comme matériau de construction pour les maisons, les meubles et les revêtements de sol. Il allie beauté naturelle et durabilité, ce qui en fait un candidat idéal pour le revêtement de sol. Contrairement aux tapis, les planchers de bois franc conservent leur couleur pendant longtemps et peuvent être facilement nettoyés et entretenus. Cependant, étant un matériau naturel, la plupart des planchers de bois nécessitent l'application d'une finition de surface pour protéger le bois de divers types de dommages tels que les éraflures et s'écailler avec le temps. Dans cette étude, un Nanovea Tribomètre a été utilisé pour mesurer le taux d'usure et le coefficient de frottement (COF) afin de mieux comprendre les performances comparatives de trois finitions en bois.
Le comportement en service d'une essence de bois utilisée pour les revêtements de sol est souvent lié à sa résistance à l'usure. La modification de la structure cellulaire et fibreuse individuelle des différentes espèces de bois contribue à leurs différents comportements mécaniques et tribologiques. Les essais de service réels du bois utilisé comme matériau de revêtement de sol sont coûteux, difficiles à reproduire et nécessitent de longues périodes d'essai. Par conséquent, il devient précieux de développer un test d'usure simple qui puisse produire des résultats fiables, reproductibles et directs.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, nous avons simulé et comparé les comportements d'usure de trois types de bois pour démontrer la capacité du tribomètre Nanovea à évaluer les propriétés tribologiques du bois de manière contrôlée et surveillée.
Discussion
Description de l'échantillon : Le bois dur Antique Birch a une finition à l'oxyde d'aluminium à 7 couches, offrant une protection contre l'usure quotidienne. Le chêne gris Courtship et l'acajou Santos sont deux types de revêtements de sol stratifiés qui varient en termes de finition de surface et de brillance. Le Courtship Grey Oak est de couleur gris ardoise, avec une finition EIR et une faible brillance. En revanche, le Santos Mahogany est de couleur bordeaux foncé, préfini et très brillant, ce qui permet de dissimuler plus facilement les rayures et les défauts de surface.
L'évolution du COF pendant les tests d'usure des trois échantillons de parquet est représentée sur la figure 1. Les échantillons Antique Birch Hardwood, Courtship Grey Oak et Santos Mahogany ont tous montré un comportement COF différent.
On peut observer dans le graphique ci-dessus que le bois dur de bouleau ancien est le seul échantillon qui a démontré un COF stable pendant toute la durée d'un test. La forte augmentation du COF du Chêne Gris Courtship, suivie d'une diminution progressive, pourrait indiquer que la rugosité de la surface de l'échantillon a largement contribué à son comportement COF. Au fur et à mesure de l'usure de l'échantillon, la rugosité de surface a diminué et est devenue plus homogène, ce qui explique la diminution du COF, la surface de l'échantillon étant devenue plus lisse du fait de l'usure mécanique. Le COF de l'acajou Santos présente une augmentation graduelle et régulière du COF au début de l'essai, puis une transition abrupte vers une tendance hachée du COF. Cela pourrait indiquer qu'une fois que le revêtement stratifié a commencé à s'user, la bille d'acier (contre-matériau) est entrée en contact avec le substrat en bois qui s'est usé plus rapidement et de manière turbulente, créant un comportement de COF plus bruyant vers la fin du test.
Bois dur de bouleau antique :
Courtship Grey Oak :
Acajou Santos
Le tableau 2 résume les résultats des balayages et de l'analyse des traces d'usure sur tous les échantillons de parquet en bois après la réalisation des tests d'usure. Des informations détaillées et des images pour chaque échantillon sont visibles dans les Figures 2-7. Sur la base de la comparaison du taux d'usure entre les trois échantillons, nous pouvons déduire que l'acajou Santos s'est avéré moins résistant à l'usure mécanique que les deux autres échantillons. Le bois dur de bouleau antique et le chêne gris courtisé présentaient des taux d'usure très similaires, bien que leur comportement en matière d'usure au cours des essais ait été très différent. Le bois dur de bouleau antique présentait une tendance à l'usure progressive et plus uniforme, tandis que le chêne gris Courtship présentait une trace d'usure peu profonde et piquée en raison de la texture et du fini de surface préexistants.
Conclusion
Dans cette étude, nous avons montré la capacité du tribomètre de Nanovea à évaluer le coefficient de friction et la résistance à l'usure de trois types de bois, le bouleau ancien, le chêne gris et l'acajou Santos, de manière contrôlée et surveillée. Les propriétés mécaniques supérieures du bois dur de bouleau ancien lui confèrent une meilleure résistance à l'usure. La texture et l'homogénéité de la surface du bois jouent un rôle important dans le comportement à l'usure. La texture de la surface du chêne gris Courtship, comme les espaces ou les fissures entre les fibres cellulaires du bois, peuvent devenir les points faibles où l'usure se déclenche et se propage.
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Évaluation des plaquettes de frein avec la tribologie
Importance de l'évaluation des performances des coussins de sécurité
Les plaquettes de frein sont des composites, c'est-à-dire un matériau composé de plusieurs ingrédients, qui doivent pouvoir satisfaire à un grand nombre d'exigences en matière de sécurité. Les plaquettes de frein idéales ont un coefficient de frottement (COF) élevé, un faible taux d'usure, un bruit minimal et restent fiables dans des environnements variés. Pour s'assurer que la qualité des plaquettes de frein est en mesure de répondre à ces exigences, les essais tribologiques peuvent être utilisés pour identifier les spécifications critiques.
L'importance de la fiabilité des plaquettes de frein est placée très haut ; la sécurité des passagers ne doit jamais être négligée. Il est donc essentiel de reproduire les conditions de fonctionnement et d'identifier les points de défaillance possibles.
Avec le Nanovéa Tribomètre, une charge constante est appliquée entre une goupille, une bille ou un plat et un contre-matériau en mouvement constant. Le frottement entre les deux matériaux est collecté avec une cellule de pesée rigide, permettant de collecter les propriétés du matériau à différentes charges et vitesses et testé dans des environnements à haute température, corrosifs ou liquides.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, le coefficient de friction des plaquettes de frein a été étudié dans un environnement où la température augmente continuellement, de la température ambiante à 700°C. La température de l'environnement a été augmentée in-situ jusqu'à ce qu'une défaillance notable de la plaquette de frein soit observée. Un thermocouple a été fixé à l'arrière de l'axe pour mesurer la température près de l'interface de glissement.
Procédure d'essai et procédures
Résultats et discussion
Cette étude se concentre principalement sur la température à laquelle les plaquettes de frein commencent à tomber en panne. Les COF obtenus ne représentent pas des valeurs réelles ; le matériau de l'axe n'est pas le même que celui des rotors de frein. Il convient également de noter que les données de température collectées sont la température de la goupille et non celle de l'interface de glissement.
Au début de l'essai (température ambiante), le COF entre la broche en SS440C et la plaquette de frein a donné une valeur constante d'environ 0,2. Au fur et à mesure que la température augmentait, le COF augmentait régulièrement et atteignait une valeur maximale de 0,26 près de 350°C. Au-delà de 390°C, le COF commence rapidement à diminuer. Le COF a commencé à augmenter pour revenir à 0,2 à 450°C mais commence à diminuer jusqu'à une valeur de 0,05 peu après.
La température à laquelle les plaquettes de frein se sont systématiquement rompues est identifiée à des températures supérieures à 500°C. Au-delà de cette température, le COF n'était plus en mesure de conserver le COF de départ de 0,2.
Conclusion
Les plaquettes de frein ont montré une défaillance constante à une température supérieure à 500°C. Son COF de 0,2 augmente lentement jusqu'à une valeur de 0,26 avant de redescendre à 0,05 à la fin de l'essai (580°C). La différence entre 0,05 et 0,2 est un facteur de 4. Cela signifie que la force normale à 580°C doit être quatre fois plus importante qu'à température ambiante pour obtenir la même force d'arrêt !
Bien qu'il ne soit pas inclus dans cette étude, le tribomètre Nanovea est également capable d'effectuer des tests pour observer une autre propriété importante des plaquettes de frein : le taux d'usure. En utilisant nos profilomètres 3D sans contact, le volume de la trace d'usure peut être obtenu pour calculer la vitesse d'usure des échantillons. Les tests d'usure peuvent être effectués avec le tribomètre Nanovea dans différentes conditions et environnements de test afin de simuler au mieux les conditions de fonctionnement.
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Contrôle de l'usure du verre avec surveillance des émissions acoustiques
Le comportement d'usure de trois types de verre (verre ordinaire, verre Galaxy S3 et verre revêtu de saphir) est comparé de manière contrôlée et surveillée à l'aide de l'outil Nanovea Tribomètre équipé d'un détecteur AE. Dans cette étude, nous souhaitons montrer l'application de la détection de l'AE pendant l'usure et sa corrélation avec l'évolution du coefficient de friction (COF).
Contrôle de l'usure du verre avec surveillance des émissions acoustiques
Évaluation de l'usure par tribocorrosion du revêtement protecteur
Le processus de tribocorrosion des revêtements DLC sur différents types de substrats en acier est simulé à l'aide du tribomètre Nanovea. Dans cette étude, nous souhaitons démontrer que le tribomètre Nanovea Tribomètre équipé du module Tribocorrosion est un outil idéal pour évaluer la performance des revêtements de protection utilisés dans un environnement d'usure et de corrosion.
Évaluation de l'usure par tribocorrosion du revêtement protecteur
