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。
💡 サンプルの摩耗率と摩擦を定量化したいですか？ お客様の用途に合わせたカスタムトライボロジー試験をご依頼ください。.
モーターオイルは、その用途に応じて設計された潤滑油である。ベースオイルに加え、洗浄剤、分散剤、粘度向上剤（VI）、耐摩耗剤・耐摩擦剤、腐食防止剤などの添加剤を加えて性能を高めている。これらの添加剤は、さまざまな運転条件下でのオイルの挙動に影響を与える。オイルの挙動はP-L-C界面に影響を与え、金属と金属の接触による著しい摩耗が発生するか、流体力学的潤滑（摩耗が非常に少ない）が発生するかを決定する。
P-L-Cのインターフェースは、その領域を外部変数から切り離さないと理解することが難しい。実際の用途を代表するような条件でシミュレーションを行う方が現実的です。その ナノビア トライボメータはこれに最適です。複数の力センサー、深度センサー、滴下式潤滑剤モジュール、直線往復ステージを搭載した ナノビア T2000 は、エンジンブロック内で発生する事象を忠実に模倣し、P-L-Cインターフェイスをより深く理解するための貴重なデータを得ることができる。.
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。
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
LOAD 100 N
テスト期間 ............................30分
スピード ............................2000 rpm
アンプリチュード ............................10mm
トータルディスタンス 1200 m
スカートのコーティング ............................ポリグラファイト
ピン素材 ............................アルミニウム合金 5052
ピン径 ............................10mm
ルーブリック ............................モーターオイル (10W-30)
APPROX.フローレート ............................60 mL/min
温度 室温および90
トライボメータを使用したピストン摩耗試験は、材料の選択や潤滑戦略が実際のエンジンの信頼性にどのような影響を与えるかについて、重要な洞察を提供します。高価なフルエンジン試験に頼る代わりに、試験所は現実的な機械的負荷と温度条件下でコーティング、オイル、合金表面を評価することができます。NANOVEAの 3D形状測定 とトライボロジーモジュールは、摩耗深さと摩擦安定性の正確なマッピングを可能にし、研究開発チームが性能を最適化し、開発サイクルを短縮するのに役立ちます。.
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
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。
実稼働エンジンで発生する事象をシミュレートするため、ピストンに対して潤滑リニア往復摩耗試験を実施した。ピストンスカート-潤滑油-シリンダライナーの界面は、エンジンの運転にとって極めて重要です。界面における潤滑油の膜厚は、ピストンスカートとシリンダーライナー間の摩擦や摩耗によるエネルギー損失の原因となります。エンジンを最適化するためには、ピストンスカートとシリンダーライナーが接触することなく、膜厚をできるだけ薄くする必要があります。しかし、温度、速度、力の変化がP-L-C界面にどのような影響を与えるかが課題です。.
NANOVEA T2000トライボメータは、荷重（最大2000N）と回転数（最大15000rpm）の範囲が広いため、エンジンで起こりうるさまざまな条件をシミュレートすることができます。将来的には、定荷重、振動荷重、潤滑油の温度、回転数、潤滑油の塗布方法が異なる場合に、P-L-C界面がどのような挙動を示すかを研究することができます。これらのパラメータは、NANOVEA T2000トライボメータで簡単に調整できるため、ピストンスカート-潤滑剤-シリンダーライナー界面のメカニズムを完全に理解することができます。
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