Importanza della valutazione dell'attrito a basse velocità

L'attrito è la forza che resiste al movimento relativo di superfici solide che scivolano l'una contro l'altra. Quando si verifica il movimento relativo di queste due superfici a contatto, l'attrito all'interfaccia converte l'energia cinetica in calore. Questo processo può anche portare all'usura del materiale e quindi al degrado delle prestazioni dei componenti in uso.
Grazie all'ampio rapporto di elasticità, all'elevata resilienza, alle grandi proprietà di impermeabilità e alla resistenza all'usura, la gomma è ampiamente applicata in una varietà di applicazioni e prodotti in cui l'attrito svolge un ruolo importante, come i pneumatici delle automobili, le spazzole dei tergicristalli, le suole delle scarpe e molti altri. A seconda della natura e dei requisiti di queste applicazioni, si desidera un attrito elevato o ridotto contro i diversi materiali. Di conseguenza, diventa fondamentale una misurazione controllata e affidabile dell'attrito della gomma contro varie superfici.

Obiettivo di misurazione

Il coefficiente di attrito (COF) della gomma rispetto a diversi materiali viene misurato in modo controllato e monitorato utilizzando Nanovea Tribometro. In questo studio, vorremmo mostrare la capacità del Tribometro Nanovea di misurare il COF di diversi materiali a velocità estremamente basse.

Risultati e discussione

Il coefficiente di attrito (COF) delle sfere di gomma (diametro 6 mm, RubberMill) su tre materiali (acciaio inox SS 316, Cu 110 e acrilico opzionale) è stato valutato dal tribometro Nanovea. I campioni metallici testati sono stati lucidati meccanicamente fino a ottenere una finitura superficiale a specchio prima della misurazione. La leggera deformazione della sfera di gomma sotto il carico normale applicato ha creato un'area di contatto che contribuisce a ridurre l'impatto delle asperità o delle disomogeneità della finitura superficiale del campione sulle misurazioni COF. I parametri della prova sono riassunti nella Tabella 1.

La COF di una sfera di gomma contro diversi materiali a quattro diverse velocità è mostrata nella Figura 2, mentre le COF medie calcolate automaticamente dal software sono riassunte nella Figura 3. 2, mentre le COF medie calcolate automaticamente dal software sono sintetizzate e confrontate nella Figura 3. È interessante notare che i campioni metallici (SS 316 e Cu 110) mostrano un aumento significativo delle COF all'aumentare della velocità di rotazione da un valore molto basso di 0,01 rpm a 5 rpm - il valore di COF della coppia gomma/SS 316 aumenta da 0,29 a 0,8 e da 0,65 a 1,1 per la coppia gomma/Cu 110. Questo dato è in accordo con i risultati ottenuti con il software. Questo dato è in accordo con i risultati riportati da diversi laboratori. Come proposto da Grosch⁴ l'attrito della gomma è determinato principalmente da due meccanismi: (1) l'adesione tra la gomma e l'altro materiale e (2) le perdite di energia dovute alla deformazione della gomma causata dalle asperità della superficie. Schallamach⁵ osservato onde di distacco della gomma dal materiale di contrasto attraverso l'interfaccia tra sfere di gomma morbida e una superficie dura. La forza con cui la gomma si stacca dalla superficie del substrato e la velocità delle onde di distacco possono spiegare il diverso attrito a diverse velocità durante il test.

In confronto, la coppia gomma/materiale acrilico mostra un'elevata COF a diverse velocità di rotazione. Il valore di COF aumenta leggermente da ~ 1,02 a ~ 1,09 con l'aumento della velocità di rotazione da 0,01 rpm a 5 rpm. Questo valore elevato di COF è probabilmente attribuito a un più forte legame chimico locale sulla superficie di contatto formatosi durante i test.

 

 

Conclusione

In questo studio, dimostriamo che a velocità estremamente basse, la gomma presenta un comportamento di attrito peculiare: il suo attrito contro una superficie dura aumenta con l'aumentare della velocità del movimento relativo. La gomma mostra un attrito diverso quando scivola su materiali diversi. Il Tribometro Nanovea è in grado di valutare le proprietà di attrito dei materiali in modo controllato e monitorato a diverse velocità, consentendo agli utenti di migliorare la comprensione fondamentale del meccanismo di attrito dei materiali e di selezionare la migliore coppia di materiali per applicazioni mirate di ingegneria tribologica.

Il tribometro Nanovea offre test di usura e attrito precisi e ripetibili utilizzando modalità rotative e lineari conformi alle norme ISO e ASTM, con moduli opzionali per l'usura ad alta temperatura, la lubrificazione e la tribocorrosione disponibili in un unico sistema pre-integrato. È in grado di controllare la fase di rotazione a velocità estremamente basse, fino a 0,01 rpm, e di monitorare l'evoluzione dell'attrito in situ. La gamma impareggiabile di Nanovea è la soluzione ideale per determinare l'intera gamma di proprietà tribologiche di rivestimenti, film e substrati sottili o spessi, morbidi o duri.