リングオンリング試験でわかること
スラストワッシャー試験は、分散荷重のもとで2つの平らな環状面が互いにすべるときの摩擦と摩耗を測定します。ワッシャー、スラスト軸受、ブッシュ、フェースシールが実際に動作するのと同じ状態です。主に自己潤滑性のプラスチックや複合材料の認定に使われます。こうした材料の性能は、広い面積で相手面にどのように移着し、どのようにすべるかで決まります。
試験の流れ
- 下側のリングを回転スピンドルに、上側のリングを固定ホルダーに、面を平行にして取り付けます。
- 制御された垂直荷重で面どうしを押し付け、環状面全体を接触させます。
- 下側のリングが設定速度で回転します。摩擦トルクを測定して摩擦係数に換算し、深さとアコースティックエミッションも同時に記録できます。
- 試験後、リングの摩耗を摩耗率として評価します。
面接触で挙動が異なる理由
点接触や線接触では荷重が狭い面積に集中するため、初期の接触圧力は高く、摩耗痕ができるにつれて低下します。面接触は最初からなじんだ状態で始まります。圧力は低くほぼ均一で、熱は環状面全体で発生し、摩耗粉は面を横切らなければ排出されません。その結果、摩耗メカニズム、摩擦発熱、移着膜の形成が、同じ材料のピンオンディスク試験とは異なることがあります。ワッシャーや面接触部品にとっては、リングオンリングのほうが実際に近いシミュレーションです。
アライメントとトルク
よいスラストワッシャー試験を左右する実務上のポイントは2つあります。第一に、荷重が端ではなく環状面全体に分散するよう、面を平行に保つ必要があります。第二に、摩擦力がかなりの平均半径で面全体に作用するため、駆動系は大きな摩擦トルクに対して速度を保たなければなりません。T2000の制御されたニューマチック式荷重はワッシャーが摩耗しても面荷重を一定に保ち、モーターは最大14.7 Nmの間欠トルクを供給します。
試験環境
スラストワッシャーの用途の多くは、高温、潤滑下、あるいはその両方で動作します。リングオンリングモジュールは、1000 °Cまでの炉の中、150 °Cまで加熱した液体カップの中、あるいは湿度、不活性ガス、-40 °Cまでの冷却を制御した条件で動作できるため、室温だけでなく使用条件で摩擦と摩耗を測定できます。
