紙やすりの磨耗性能

トライボメータによる

作成者

DUANJIE LI, PhD

測定目的

本研究では、NANOVEA T2000高負荷空気式トライボメーターが、各種サンドペーパー試料の乾式および湿式条件下における摩耗性能を定量的に評価する能力を実証する。.

ナノビア T2000 高負荷
空気圧式トライボメーター

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試験方法

2 種類のサンドペーパーの摩擦係数 (COF) と摩耗性能を NANOVEA T100 トライボメーターで評価しました。相手材には 440 ステンレス鋼球を使用しました。 NANOVEA を使用して各摩耗テスト後にボールの摩耗傷跡を検査しました。 3D非接触オプティカルプロファイラー 正確な体積損失測定を保証します。

なお今回は440ステンレスボールを比較対象としていますが、他の固体材料で代用することで異なる適用条件を模擬することができます。

テスト結果および考察

図 1 は、サンドペーパー 1 と 2 の乾燥および湿潤環境下での COF の比較である。サンドペーパー1は、乾燥状態において、試験開始時に0.4のCOFを示し、その後徐々に減少して0.3に安定した。湿潤環境下では、このサンプルの平均COFは0.27と低い値を示している。一方，試料 2 の COF の結果は，ドライ COF が 0.27，ウェット COF が ~0.37 であった。 

なおすべてのCOFプロットのデータで振動が発生しているのは、ボールが粗いサンドペーパー表面を滑ることで発生する振動によるものです。

図1: 摩耗試験中のCOFの進化。

図2は、摩耗痕の解析結果をまとめたものです。摩耗痕は，光学顕微鏡とナノビア3D非接触光学式プロファイラを使用して測定しました。図3および図4は、サンドペーパー1および2（湿式および乾式）での摩耗試験後のSS440ボールの摩耗痕を比較したものです。図 4 に示すようにナノビア・オプティカルプロファイラは、4 つのボールの表面形状とそれぞれの摩耗痕を正確に捉え、それをナノビアマウンテン高度解析ソフトウェアで処理し体積損失と摩耗率を計算しました。ボールの顕微鏡画像とプロファイル画像から、サンドペーパー1（ドライ）テストに使用したボールは、体積損失が0.313で、他のボールに比べて大きな平坦な摩耗痕を示したことが観察されています。 ミリメートル³.一方、サンドペーパー1（ウェット）の体積損失は、0.131でした。 ミリメートル³.サンドペーパー2（乾燥）の体積損失は0.163でした。 ミリメートル³ サンドペーパー2（wet）では、体積損失が0.237に増加しました。 ミリメートル³.

さらに，COFがサンドペーパーの摩耗性能に重要な役割を担っていることも興味深い。サンドペーパー1は、乾燥状態で高いCOFを示し、テストに使用したSS440ボールに対して高い摩耗率をもたらしました。一方、サンドペーパー2は湿潤時のCOFが高く、より高い摩耗量となりました。測定後のサンドペーパーの摩耗痕を図5に示します。

サンドペーパー 1 と 2 は両方とも、乾燥環境でも湿潤環境でも機能すると主張しています。ただし、乾燥状態と湿潤状態では大幅に異なる摩耗性能を示しました。ナノベア トライボメータ 再現性のある摩耗評価を保証する、適切に制御された定量化可能で信頼性の高い摩耗評価機能を提供します。さらに、その場での COF 測定機能により、ユーザーは摩耗プロセスのさまざまな段階を COF の進化と関連付けることができます。これは、サンドペーパーの摩耗メカニズムとトライボロジー特性の基本的な理解を向上させるのに重要です。

図2: 異なる条件下でのボールの摩耗痕体積と平均COF

図3: テスト後のボールの装着痕。

図4: ボールの摩耗痕の3Dモルフォロジー。

図5: 異なる条件下でのサンドペーパーの摩耗痕。

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ピストン摩耗試験NANOVEA トライボメーターの使用

作成者

フランク・リウ（FRANK LIU

ピストン摩耗試験とは？

ピストン摩耗試験は、管理された実験室条件下で、ピストンスカートとシリンダーライナー間の摩擦、潤滑、材料の耐久性を評価します。試験には トライボメータ, エンジニアは、実際の往復運動を再現し、摩擦係数、摩耗率、3次元表面形状を正確に測定することができます。これらの結果から、エンジンピストンに使用されるコーティング、潤滑剤、合金のトライボロジー挙動に関する重要な知見が得られ、性能、燃費、長期信頼性の最適化に役立ちます。.

 パワーシリンダーシステムとピストンスカート-潤滑剤-シリンダーライナーの界面の概略図。

NANOVEA T2000トライボメータに搭載された液状モジュール

この研究には、ドロップバイドロップモジュールが非常に重要です。ピストンは非常に速い速度で動くため（3000rpm以上）、サンプルを浸して潤滑油の薄い膜を作ることは困難です。この問題を解決するために、滴下式モジュールはピストンスカートの表面に一定量の潤滑油を安定して塗布することができます。

また、新しい潤滑油を使用することで、外れた摩耗粉が潤滑油の特性に影響を与える心配もありません。

トライボメーターのシミュレーション
ピストンライナーの摩耗

本報告では、ピストンスカート-潤滑油-シリンダーライナーの界面について研究する。界面は，直線往復運動を行うことで再現される。 摩耗試験 滴下式潤滑モジュール付き。.

潤滑剤を室温と加温状態で塗布し、コールドスタートと最適な運転条件を比較する予定です。COFと摩耗率を観察し、実際の用途における界面の挙動をより深く理解します。

ナノビア T2000
高荷重トライボメータ

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この実験では、A5052をカウンター材として使用した。エンジンブロックは通常A356のような鋳造アルミニウムで作られているが、A5052はこの模擬試験のためにA356に近い機械的特性を有している[1]。.

試験条件下では、90℃の場合と比較して、室温ではピストンスカートに著しい摩耗が観察された。サンプルに見られる深い傷は、静止材料とピストンスカートとの接触が試験中頻繁に発生していることを示唆している。室温では粘度が高いため、オイルが界面の隙間を完全に埋めることができず、金属と金属が接触している可能性がある。高温では、オイルは薄くなり、ピンとピストンの間を流れることができる。その結果、高温では摩耗が著しく少なくなる。図5は、摩耗痕の片側がもう片側よりも著しく摩耗が少ないことを示している。これは、オイル出力の位置による可能性が高い。潤滑油の膜厚が片側でもう片側より厚く、不均一な摩耗を引き起こした。.

[1] “5052アルミニウム対356.0アルミニウム”MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

直線往復運動のトライボロジー試験のCOFは、ハイパスとローパスに分けることができます。ハイパスとは、試料が正方向に動くこと、ローパスとは、試料が逆方向に動くことを指す。RTオイルの平均COFは、両方向とも0.1未満であることが確認された。パス間の平均COFは、0.072と0.080であった。90℃オイルの平均COFは、パス間で異なることが確認された。平均 COF 値は 0.167 と 0.09 が観測された。このCOFの差は、オイルがピンの片側しか適切に濡らすことができなかったことをさらに証明するものである。ピンとピストンスカートの間に厚い膜が形成され、流体力学的な潤滑が発生した場合、高いCOFが得られた。一方、混合潤滑が発生している場合は、COFが低くなることが確認された。動圧潤滑と混合潤滑の詳細については、アプリケーションノートをご覧ください。 ストリベックカーブ.

表1: ピストンの潤滑式摩耗試験結果。

図1: 常温油膜摩耗試験におけるCOFグラフ A生プロファイル Bハイパス Cローパス

図2: 90℃摩耗油テストのCOFグラフ A raw profile B high pass C low pass.

図3: RTモーターオイルの摩耗試験による摩耗痕の光学画像。

図4: RTモーターオイルの摩耗試験による摩耗痕の穴埋め解析の巻。

図5: RTモーターオイルの摩耗試験による摩耗痕のプロフィロメトリースキャン。

図6: 90℃モーターオイル摩耗試験による摩耗痕の光学像

図7: 90℃モーターオイル摩耗試験による摩耗痕の穴埋め解析のボリューム。

図8: 90℃のモーターオイル摩耗試験による摩耗痕のプロフィロメトリースキャン。

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可動面の摩耗/摩擦を低減するために潤滑を施す場合、界面の潤滑接触は、境界潤滑、混合潤滑、流体力学的潤滑など、いくつかのレジームから移行することができます。このとき、流体膜の厚さが大きな役割を果たしますが、これは主に流体粘度、界面に加わる荷重、2つの面の相対速度によって決まります。潤滑体制がどのように摩擦に反応するかは、Stribeck [1-4]曲線と呼ばれるもので示されます。

この研究では、連続的なストライベック曲線を測定できることを初めて実証しました。ナノベアを使用する トライボメータ 15000 rpm から 0.01 rpm までの高度な無段階速度制御により、10 分以内にソフトウェアが完全なストライベック曲線を直接提供します。シンプルな初期設定では、従来のストライベック曲線測定でデータをつなぎ合わせる必要があった複数のテストを実行したり、さまざまな速度で段階的な手順をプログラムしたりする必要がなく、指数関数的ランプ モードを選択し、初期速度と最終速度を入力するだけで済みます。この進歩により、潤滑剤レジーム評価全体にわたって正確なデータが提供され、時間とコストが大幅に削減されます。このテストは、さまざまな産業工学用途で使用できる大きな可能性を示しています。

クリックして詳細をご覧ください。

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点眼薬テストの重要性

目薬は、さまざまな目の疾患によって引き起こされる症状を緩和するために使用されます。例えば、軽い目の炎症（乾燥や充血など）の治療、緑内障の発症を遅らせること、感染症の治療などに使用されます。市販の目薬は、主に乾燥の治療に使用されます。目の潤滑に対する効果は、摩擦係数試験で比較・測定することができます。

 

ドライアイは、コンピュータによる眼精疲労や厳しい天候の屋外での活動など、さまざまな要因で引き起こされることがあります。優れた潤滑性のある目薬は、目の外側の表面の水分を維持し補うのを助けます。これにより、ドライアイに伴う不快感、ほてり、炎症、充血を緩和することができます。目薬の摩擦係数（COF）を測定することで、その潤滑効果や他の点眼剤との比較を行うことができます。

測定目的

本研究では，Nanovea T50トライボメーターのピンオンディスク装置を用いて，3種類の目薬用潤滑液の摩擦係数（COF）を測定した．

試験方法と手順

直径6mmのアルミナ製球状ピンをスライドグラスに貼り付け、各目薬液を両表面間の潤滑油として作用させた。すべての実験に使用した試験パラメータは、以下の表1にまとめた。

結果および考察

試験した3種類の点眼液の摩擦係数の最大値、最小値、平均値を以下の表2に示す。また、各目薬のCOF v. Revolutionsグラフを図2〜4に示す。各試験におけるCOFは、全試験時間のほとんどにおいて、比較的一定であった。サンプルAは、最も低い平均COFを示し、最も優れた潤滑特性を有していることが示された。

 

結論

本研究では、Nanovea T50トライボメーターを用いて、3種類の点眼液の摩擦係数を測定し、その機能を紹介します。その結果、サンプルAは他の2つのサンプルと比較して、摩擦係数が低く、潤滑性に優れていることがわかりました。

ナノベーア トライボメータ は、ISO および ASTM に準拠した回転モジュールおよび直線モジュールを使用して、正確で再現性のある摩耗および摩擦試験を提供します。また、オプションの高温摩耗、潤滑、摩擦腐食モジュールも 1 つの事前統合システムで利用できます。このような多用途性により、ユーザーは実際のアプリケーション環境をより適切にシミュレートし、さまざまな材料の摩耗メカニズムやトライボロジー特性の基本的な理解を向上させることができます。

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トライボメータによるブラシ毛の硬さ性能の評価

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