Badanie tarcia | Współczynnik tarcia – uwagi dotyczące zastosowania – NANOVEA: zaawansowane profilometry, tribometry, nanoindentery i testery odporności na zarysowania do badań materiałów

Ocena zarysowania i zużycia powłok przemysłowych

nanovea — piątek, 27 maja 2022 22:23:41 +0000

POWŁOKA PRZEMYSŁOWA

OCENA ZARYSOWANIA I ZUŻYCIA PRZY UŻYCIU TRYBOMETRU

Przygotowane przez

DUANJIE LI, PhD & ANDREA HERRMANN

WPROWADZENIE

Farba akrylowa uretanowa jest rodzajem szybkoschnącej powłoki ochronnej szeroko stosowanej w różnych zastosowaniach przemysłowych, takich jak farba podłogowa, farba samochodowa i inne. Stosowana jako farba podłogowa może służyć w miejscach o dużym natężeniu ruchu pieszych i gumowych kółek, takich jak chodniki, krawężniki i parkingi.

ZNACZENIE BADANIA ZARYSOWANIA I ZUŻYCIA DLA KONTROLI JAKOŚCI

Tradycyjnie, zgodnie z normą ASTM D4060, do oceny odporności na ścieranie akrylowo-uretanowych farb podłogowych przeprowadzane są próby ścierania Tabera. Jednakże, jak wspomniano w normie, "W przypadku niektórych materiałów, próby ścierania z użyciem ściernicy Tabera mogą podlegać zmianom wynikającym ze zmian właściwości ściernych ściernicy podczas badania "1 . Ponadto, w testach ścieralności Tabera, odporność na ścieranie jest obliczana jako utrata wagi przy określonej liczbie cykli ścierania. Jednak akrylowe uretanowe farby podłogowe mają zalecaną grubość suchej powłoki 37,5-50 μm2.

Agresywny proces ścierania przez Taber Abraser może szybko zużyć powłokę akrylowo-uretanową i spowodować utratę masy do podłoża, co prowadzi do znacznych błędów w obliczeniach utraty masy farby. Implant cząstek ściernych w farbie podczas testu ścierania również przyczynia się do błędów. Dlatego dobrze kontrolowany, wymierny i wiarygodny pomiar ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia powtarzalnej oceny zużycia farby. Ponadto test zdrapki umożliwia użytkownikom wykrywanie przedwczesnych uszkodzeń kleju/kleju w rzeczywistych zastosowaniach.

CEL POMIARU

W tym badaniu pokazujemy, że NANOVEA Tribometry oraz Testery mechaniczne są idealne do oceny i kontroli jakości powłok przemysłowych.

Proces zużycia akrylowych uretanowych farb podłogowych z różnymi warstwami wierzchnimi jest symulowany w sposób kontrolowany i monitorowany przy użyciu Tribometru NANOVEA. Testy mikro zarysowań są stosowane do pomiaru obciążenia wymaganego do spowodowania uszkodzenia spoistości lub przyczepności farby.

NANOVEA T100

Kompaktowy Tribometr Pneumatyczny

NANOVEA PB1000

Tester mechaniczny z dużą platformą

PROCEDURA TESTOWA

W niniejszym badaniu oceniono cztery dostępne na rynku akrylowe powłoki podłogowe na bazie wody, które mają ten sam podkład (basecoat) i różne powłoki wierzchnie o tej samej formule z niewielką zmianą w mieszankach dodatków w celu zwiększenia trwałości. Te cztery powłoki są oznaczone jako Próbki A, B, C i D.

TEST ZUŻYCIA

Trybometr NANOVEA został zastosowany do oceny zachowania tribologicznego, np. współczynnika tarcia, COF i odporności na zużycie. Na badane farby nałożono końcówkę kulistą SS440 (średnica 6 mm, klasa 100). COF rejestrowano na miejscu. Szybkość zużycia K obliczono za pomocą wzoru K=V/(F×s)=A/(F×n), gdzie V to objętość zużycia, F to normalne obciążenie, s to droga poślizgu, A to pole przekroju poprzecznego toru zużycia, n jest liczbą obrotów. W badaniu NANOVEA oceniono chropowatość powierzchni i profile śladów zużycia Profilometr optyczny, a morfologię śladów zużycia zbadano za pomocą mikroskopu optycznego.

PARAMETRY BADANIA ZUŻYCIA

NORMALNA SIŁA

20 N

PRĘDKOŚĆ

15 m/min

CZAS TRWANIA BADANIA

100, 150, 300 i 800 cykli

TEST NA ZADRAŻNIENIA

Za pomocą testera mechanicznego NANOVEA wyposażonego w trzpień diamentowy Rockwell C (promień 200 μm) przeprowadzono testy zarysowania próbek farby przy obciążeniu progresywnym z wykorzystaniem trybu Micro Scratch Tester. Zastosowano dwa obciążenia końcowe: 5 N obciążenie końcowe do badania delaminacji farby od podkładu oraz 35 N do badania delaminacji podkładu od podłoży metalowych. W celu zapewnienia powtarzalności wyników, na każdej próbce powtórzono trzy próby w tych samych warunkach badawczych.

Panoramiczne obrazy całych długości zarysowań były generowane automatycznie, a ich krytyczne miejsca uszkodzenia były skorelowane z zastosowanymi obciążeniami przez oprogramowanie systemu. Ta funkcja oprogramowania ułatwia użytkownikom przeprowadzenie analizy na śladach zarysowań w dowolnym momencie, zamiast konieczności określania obciążenia krytycznego pod mikroskopem bezpośrednio po przeprowadzeniu testów zarysowania.

PARAMETRY BADANIA ZARYSOWANIA

TYP OBCIĄŻENIA	Postępowe
OBCIĄŻENIE POCZĄTKOWE	0,01 mN
OBCIĄŻENIE KOŃCOWE	5 N / 35 N
PRĘDKOŚĆ ZAŁADUNKU	10 / 70 N/min
DŁUGOŚĆ SKRATKI	3 mm
PRĘDKOŚĆ SKRATOWANIA, dx/dt	6,0 mm/min
GEOMETRIA WGŁĘBNIKA	Stożek 120º
MATERIAŁ DO INDENTERÓW (końcówka)	Diament
PROMIEŃ KOŃCÓWKI WGŁĘBNIKA	200 μm

WYNIKI BADAŃ ZUŻYCIA

Na każdej próbce przeprowadzono cztery testy zużycia pin-on-disk przy różnej liczbie obrotów (100, 150, 300 i 800 cykli) w celu monitorowania ewolucji zużycia. Morfologia powierzchni próbek została zmierzona za pomocą urządzenia NANOVEA 3D Non-Contact Profiler w celu określenia chropowatości powierzchni przed przeprowadzeniem testów zużycia. Wszystkie próbki miały porównywalną chropowatość powierzchni około 1 μm, jak pokazano na RYS. 1. COF był rejestrowany in situ podczas testów zużycia, jak pokazano na RYSUNKU 2. RYSUNEK 4 przedstawia ewolucję śladów zużycia po 100, 150, 300 i 800 cyklach, a RYSUNEK 3 podsumował średnią szybkość zużycia różnych próbek na różnych etapach procesu zużycia.

W porównaniu z wartością COF wynoszącą ~0,07 dla pozostałych trzech próbek, próbka A wykazuje znacznie wyższy współczynnik COF wynoszący ~0,15 na początku, który stopniowo wzrasta i staje się stabilny na poziomie ~0,3 po 300 cyklach zużycia. Tak wysoki COF przyspiesza proces zużycia i powoduje powstanie znacznej ilości odłamków lakieru, jak pokazano na RYS. 4 - warstwa wierzchnia próbki A zaczęła być usuwana w ciągu pierwszych 100 obrotów. Jak pokazano na RYSUNKU 3, próbka A wykazuje najwyższy wskaźnik zużycia ~5 μm2/N w pierwszych 300 cyklach, który nieznacznie spada do ~3,5 μm2/N ze względu na lepszą odporność na zużycie metalowego podłoża. Warstwa wierzchnia próbki C zaczyna się psuć po 150 cyklach zużycia, jak pokazano na RYSUNKU 4, na co wskazuje również wzrost COF na RYSUNKU 2.

Dla porównania, próbka B i próbka D wykazują ulepszone właściwości tribologiczne. Próbka B utrzymuje niski współczynnik COF przez cały czas trwania testu - współczynnik COF nieznacznie wzrasta z ~0,05 do ~0,1. Taki efekt smarowania znacznie zwiększa jej odporność na zużycie - po 800 cyklach zużycia warstwa wierzchnia nadal zapewnia doskonałą ochronę podkładu znajdującego się pod nią. Najniższy średni współczynnik zużycia wynoszący tylko ~0,77 μm2/N został zmierzony dla próbki B po 800 cyklach. Warstwa wierzchnia próbki D zaczyna się rozwarstwiać po 375 cyklach, co odzwierciedla gwałtowny wzrost COF na RYS. 2. Średnia szybkość zużycia próbki D wynosi ~1,1 μm2/N przy 800 cyklach.

W porównaniu do konwencjonalnych pomiarów ścieralności Tabera, Tribometr NANOVEA zapewnia dobrze kontrolowane, kwantyfikowalne i wiarygodne oceny zużycia, które zapewniają powtarzalną ocenę i kontrolę jakości komercyjnych farb podłogowych/automatycznych. Co więcej, zdolność do pomiarów in situ COF pozwala użytkownikom skorelować różne etapy procesu zużycia z ewolucją COF, co jest krytyczne dla poprawy fundamentalnego zrozumienia mechanizmu zużycia i charakterystyki trybologicznej różnych powłok lakierniczych.

RYSUNEK 1: Morfologia 3D i chropowatość próbek farby.

RYSUNEK 2: COF podczas testów pin-on-disk.

RYSUNEK 3: Ewolucja szybkości zużycia różnych farb.

RYSUNEK 4: Ewolucja śladów zużycia podczas testów pin-on-disk.

WYNIKI TESTU ZARYSOWANIA

RYSUNEK 5 przedstawia wykres siły normalnej, siły tarcia i głębokości rzeczywistej w funkcji długości zarysowania dla próbki A jako przykładu. Opcjonalny moduł emisji akustycznej może być zainstalowany, aby zapewnić więcej informacji. W miarę liniowego wzrostu obciążenia normalnego, końcówka wgłębnika stopniowo zagłębia się w badaną próbkę, co odzwierciedla stopniowy wzrost głębokości rzeczywistej. Zmiana nachylenia krzywych siły tarcia i głębokości rzeczywistej może być wykorzystana jako jedna z przesłanek świadczących o tym, że zaczynają się pojawiać uszkodzenia powłoki.

RYSUNEK 5: Siła normalna, siła tarcia i głębokość rzeczywista jako funkcja długości zarysowania dla próby zarysowania próbki A przy maksymalnym obciążeniu 5 N.

RYSUNEK 6 i RYSUNEK 7 pokazują pełne zarysowania wszystkich czterech badanych próbek farby przy maksymalnym obciążeniu odpowiednio 5 N i 35 N. Próbka D wymagała większego obciążenia 50 N do rozwarstwienia podkładu. Testy zarysowania przy obciążeniu końcowym 5 N (RYSUNEK 6) oceniają uszkodzenie kohezyjne/adhezyjne farby nawierzchniowej, natomiast testy przy obciążeniu 35 N (RYSUNEK 7) oceniają delaminację podkładu. Strzałki na mikrografach wskazują punkt, w którym powłoka wierzchnia lub podkład zaczynają się całkowicie odrywać od podkładu lub podłoża. Obciążenie w tym punkcie, tzw. obciążenie krytyczne, Lc, służy do porównania właściwości kohezyjnych lub adhezyjnych farby, co zestawiono w tabeli 1.

Widać, że próbka farby D ma najlepszą przyczepność międzyfazową - wykazując najwyższe wartości Lc 4,04 N przy rozwarstwieniu farby i 36,61 N przy rozwarstwieniu podkładu. Próbka B wykazuje drugą najlepszą odporność na zarysowania. Z analizy zarysowań wynika, że optymalizacja formuły farby jest krytyczna dla zachowania mechanicznego, a dokładniej odporności na zarysowania i właściwości adhezyjnych akrylowych farb podłogowych.

Tabela 1: Podsumowanie obciążeń krytycznych.

RYSUNEK 6: Mikrografy pełnej rysy przy maksymalnym obciążeniu 5 N.

RYSUNEK 7: Mikrografy pełnej rysy przy maksymalnym obciążeniu 35 N.

PODSUMOWANIE

W porównaniu z konwencjonalnymi pomiarami ścieralności Tabera, Tester Mechaniczny NANOVEA oraz Tribometr są doskonałymi narzędziami do oceny i kontroli jakości komercyjnych powłok podłogowych i samochodowych. Tester mechaniczny NANOVEA w trybie zarysowania może wykryć problemy z przyczepnością/spójnością w systemie powłokowym. Tribometr NANOVEA zapewnia dobrze kontrolowaną, kwantyfikowalną i powtarzalną analizę tribologiczną odporności na ścieranie i współczynnika tarcia farb.

Na podstawie kompleksowej analizy tribologicznej i mechanicznej wodorozcieńczalnych akrylowych powłok podłogowych testowanych w tym badaniu, wykazaliśmy, że próbka B posiada najniższy współczynnik COF i wskaźnik zużycia oraz drugą najlepszą odporność na zarysowania, podczas gdy próbka D wykazuje najlepszą odporność na zarysowania i drugą najlepszą odporność na zużycie. Ocena ta pozwala nam ocenić i wybrać najlepszego kandydata, który będzie odpowiadał potrzebom w różnych środowiskach zastosowania.

Moduły Nano i Micro testera mechanicznego NANOVEA zawierają tryby testowania wgniecenia, zarysowania i zużycia zgodne z normami ISO i ASTM, zapewniając najszerszy zakres badań dostępnych do oceny farby w jednym module. Tribometr NANOVEA oferuje precyzyjne i powtarzalne badania zużycia i tarcia z wykorzystaniem trybów obrotowych i liniowych zgodnych z normami ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami do badań zużycia w wysokiej temperaturze, smarowania i tribo-korozji dostępnymi w jednym, wstępnie zintegrowanym systemie. Niezrównana oferta NANOVEA jest idealnym rozwiązaniem do wyznaczania pełnego zakresu właściwości mechanicznych/tribologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, filmów i podłoży, w tym twardości, modułu Younga, odporności na pękanie, przyczepności, odporności na zużycie i wielu innych. Opcjonalnie dostępne są bezkontaktowe profilery optyczne NANOVEA do obrazowania w wysokiej rozdzielczości 3D rys i śladów zużycia, jako uzupełnienie innych pomiarów powierzchni, takich jak chropowatość.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

The post Industrial Coatings Scratch and Wear Evaluation appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Test na zarysowanie powłoki z azotku tytanu

nanovea — Wto, 05 kwietnia 2022 20:35:46 +0000

BADANIE ZARYSOWANIA POWŁOKI Z AZOTKU TYTANU

INSPEKCJA KONTROLI JAKOŚCI

Przygotowane przez

DUANJIE LI, PhD

WPROWADZENIE

Połączenie wysokiej twardości, doskonałej odporności na zużycie, odporności na korozję i obojętności sprawia, że azotek tytanu (TiN) jest idealną powłoką ochronną dla elementów metalowych w różnych branżach. Na przykład, zachowanie krawędzi i odporność na korozję powłoki TiN może znacznie zwiększyć wydajność pracy i wydłużyć żywotność narzędzi maszynowych, takich jak żyletki, noże do metalu, formy wtryskowe i piły. Jego wysoka twardość, obojętność i nietoksyczność sprawiają, że TiN jest doskonałym kandydatem do zastosowań w urządzeniach medycznych, w tym implantach i instrumentach chirurgicznych.

WAŻNOŚĆ TESTOWANIA POWŁOKI TiN POD KĄTEM ZADRAśNIENIA

Naprężenia szczątkowe w ochronnych powłokach PVD/CVD odgrywają krytyczną rolę w wydajności i mechanicznej integralności powlekanego elementu. Naprężenia szczątkowe pochodzą z kilku głównych źródeł, w tym naprężeń wzrostowych, gradientów termicznych, ograniczeń geometrycznych i naprężeń eksploatacyjnych¹. Niedopasowanie rozszerzalności cieplnej pomiędzy powłoką a podłożem powstałe podczas osadzania powłoki w podwyższonej temperaturze prowadzi do dużych termicznych naprężeń resztkowych. Ponadto, narzędzia z powłoką TiN są często używane w warunkach bardzo dużych naprężeń skupionych, np. wiertła i łożyska. Krytyczne znaczenie ma opracowanie niezawodnego procesu kontroli jakości w celu ilościowej kontroli wytrzymałości kohezyjnej i adhezyjnej ochronnych powłok funkcjonalnych.

[1] V. Teixeira, Vacuum 64 (2002) 393-399.

CEL POMIARU

W tym badaniu wykazaliśmy, że NANOVEA Testery mechaniczne w trybie zarysowania idealnie nadają się do oceny wytrzymałości kohezyjnej/adhezyjnej powłok ochronnych TiN w sposób kontrolowany i ilościowy.

NANOVEA

PB1000

WARUNKI BADANIA

Do wykonania powłoki wykorzystano tester mechaniczny NANOVEA PB1000. testy zarysowań na trzech powłokach TiN przy użyciu tych samych parametrów testowych, jak podsumowano poniżej:

TRYB ŁADOWANIA: Progresywny liniowy

OBCIĄŻENIE POCZĄTKOWE

0.02 N

OBCIĄŻENIE KOŃCOWE

10 N

PRĘDKOŚĆ ZAŁADUNKU

20 N/min

DŁUGOŚĆ SKRATKI

5 mm

TYP INDENTER

Sphero-Conical

Diament, promień 20 μm

WYNIKI I DYSKUSJA

RYSUNEK 1 przedstawia zarejestrowaną ewolucję głębokości penetracji, współczynnika tarcia (COF) oraz emisji akustycznej podczas badania. Pełne ślady mikro zarysowań na próbkach TiN pokazano na RYSUNKU 2. Zachowanie się powłoki przy różnych obciążeniach krytycznych pokazano na RYSUNKU 3, gdzie obciążenie krytyczne Lc1 jest zdefiniowane jako obciążenie, przy którym pojawia się pierwszy ślad pęknięcia kohezyjnego w śladzie zarysowania, Lc2 jest obciążeniem, po którym następują powtarzające się uszkodzenia spallacyjne, a Lc3 jest obciążeniem, przy którym powłoka zostaje całkowicie usunięta z podłoża. Wartości obciążenia krytycznego (Lc) dla powłok TiN zestawiono na RYS. 4.

Ewolucja głębokości penetracji, COF i emisji akustycznej zapewnia wgląd w mechanizm zniszczenia powłoki na różnych etapach, które w tym badaniu reprezentowane są przez obciążenia krytyczne. Można zauważyć, że próbka A i próbka B wykazują porównywalne zachowanie podczas testu zarysowania. Trzpień stopniowo zagłębia się w próbkę na głębokość ~0,06 mm, a COF stopniowo wzrasta do ~0,3 w miarę liniowego wzrostu obciążenia normalnego na początku próby zarysowania powłoki. Po osiągnięciu Lc1 wynoszącego ~3,3 N pojawiają się pierwsze oznaki awarii odpryskowej. Jest to również odzwierciedlone w pierwszych dużych skokach na wykresie głębokości penetracji, COF i emisji akustycznej. Wraz ze wzrostem obciążenia do wartości Lc2 równej ~3,8 N następują dalsze fluktuacje głębokości penetracji, COF i emisji akustycznej. Można zaobserwować ciągłe uszkodzenia odpryskowe obecne po obu stronach ścieżki zarysowania. Przy Lc3, powłoka całkowicie rozwarstwia się od metalowego podłoża pod wpływem dużego nacisku wywieranego przez trzpień, pozostawiając podłoże odsłonięte i niechronione.

Dla porównania, próbka C wykazuje niższe obciążenia krytyczne na różnych etapach badania zarysowania powłoki, co jest również odzwierciedlone w ewolucji głębokości penetracji, współczynnika tarcia (COF) i emisji akustycznej podczas badania zarysowania powłoki. Próbka C posiada międzywarstwę adhezyjną o niższej twardości i wyższym naprężeniu na styku górnej powłoki TiN i metalowego podłoża w porównaniu z próbką A i próbką B.

Badanie to pokazuje, jak ważne jest właściwe podparcie podłoża i architektura powłoki dla jakości systemu powłokowego. Mocniejsza międzywarstwa może lepiej opierać się deformacji pod wpływem dużego obciążenia zewnętrznego i naprężeń koncentracyjnych, a tym samym zwiększać wytrzymałość kohezyjną i adhezyjną systemu powłoka/podłoże.

RYSUNEK 1: Ewolucja głębokości penetracji, COF i emisji akustycznej próbek TiN.

RYSUNEK 2: Pełny ślad zarysowania powłok TiN po testach.

RYSUNEK 3: Uszkodzenia powłok TiN przy różnych obciążeniach krytycznych, Lc.

RYSUNEK 4: Zestawienie wartości obciążenia krytycznego (Lc) dla powłok TiN.

PODSUMOWANIE

W tym badaniu pokazaliśmy, że NANOVEA PB1000 Mechanical Tester wykonuje wiarygodne i dokładne testy zarysowania na próbkach pokrytych TiN w sposób kontrolowany i ściśle monitorowany. Pomiary zarysowań pozwalają użytkownikom szybko zidentyfikować krytyczne obciążenie, przy którym występują typowe uszkodzenia powłok kohezyjnych i adhezyjnych. Nasze urządzenia są doskonałymi narzędziami kontroli jakości, które mogą ilościowo zbadać i porównać wewnętrzną jakość powłoki i integralność międzyfazową systemu powłoka/podłoże. Powłoka z odpowiednią warstwą pośrednią może wytrzymać duże odkształcenia pod wpływem dużego obciążenia zewnętrznego i naprężeń koncentracyjnych, a także zwiększyć wytrzymałość kohezyjną i adhezyjną systemu powłoka/podłoże.

Moduły Nano i Micro urządzenia NANOVEA Mechanical Tester zawierają tryby pracy zgodne z normami ISO i ASTM - wgłębianie, zarysowanie i ścieranie, zapewniając najszerszy i najbardziej przyjazny dla użytkownika zakres badań dostępny w jednym systemie. Niezrównana oferta NANOVEA stanowi idealne rozwiązanie do wyznaczania pełnego zakresu właściwości mechanicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, filmów i podłoży, w tym twardości, modułu Younga, odporności na pękanie, przyczepności, odporności na ścieranie i wielu innych.

Masz podobną aplikację?

The post Titanium Nitride Coating Scratch Test appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Ocena tarcia przy ekstremalnie niskich prędkościach

nanovea — Niedziela, 19 stycznia 2020 18:16:06 +0000

Znaczenie oceny tarcia przy małych prędkościach

Tarcie jest siłą, która przeciwstawia się względnemu ruchowi powierzchni stałych ślizgających się względem siebie. Gdy dochodzi do ruchu względnego tych dwóch stykających się powierzchni, tarcie na styku przekształca energię kinetyczną w ciepło. Taki proces może również prowadzić do zużycia materiału, a tym samym pogorszenia wydajności użytkowanych części.
Dzięki dużemu współczynnikowi rozciągliwości, wysokiej sprężystości, a także świetnym właściwościom wodoodpornym i odporności na zużycie, guma jest szeroko stosowana w wielu aplikacjach i produktach, w których tarcie odgrywa ważną rolę, takich jak opony samochodowe, pióra wycieraczek, podeszwy butów i wiele innych. W zależności od charakteru i wymagań tych zastosowań, pożądane jest wysokie lub niskie tarcie o różne materiały. W związku z tym, kontrolowany i wiarygodny pomiar tarcia gumy o różne powierzchnie staje się krytyczny.

Cel pomiaru

Współczynnik tarcia (COF) gumy o różne materiały mierzony jest w sposób kontrolowany i monitorowany za pomocą miernika Nanovea Tribometr. W tym badaniu chcielibyśmy zaprezentować możliwości Tribometru Nanovea do pomiaru współczynnika COF różnych materiałów przy ekstremalnie niskich prędkościach.

Wyniki i dyskusja

Współczynnik tarcia (COF) kulek gumowych (6 mm dia., RubberMill) na trzech materiałach (stal nierdzewna SS 316, Cu 110 i opcjonalnie akryl) został oceniony za pomocą Tribometru Nanovea. Badane próbki metalowe przed pomiarem zostały mechanicznie wypolerowane do lustrzanego wykończenia powierzchni. Niewielkie odkształcenie gumowej kulki pod wpływem przyłożonego obciążenia normalnego tworzyło kontakt powierzchniowy, co również pomaga zredukować wpływ asperytów lub niejednorodności wykończenia powierzchni próbki na pomiary COF. Parametry testu zostały podsumowane w tabeli 1.

Współczynnik COF gumowej piłki względem różnych materiałów przy czterech różnych prędkościach pokazano na rysunku. 2, a średnie COF obliczone automatycznie przez oprogramowanie zestawiono i porównano na rysunku 3. Interesujące jest, że próbki metalowe (SS 316 i Cu 110) wykazują znacznie zwiększone COF w miarę wzrostu prędkości obrotowej z bardzo niskiej wartości 0,01 obr/min do 5 obr/min - wartość COF dla pary guma/SS 316 wzrasta z 0,29 do 0,8, a dla pary guma/Cu 110 z 0,65 do 1,1. Stwierdzenie to jest zgodne z wynikami podawanymi w kilku laboratoriach. Zgodnie z propozycją Groscha⁴ tarcie gumy jest zdeterminowane głównie przez dwa mechanizmy: (1) przyczepność pomiędzy gumą a innym materiałem oraz (2) straty energii spowodowane deformacją gumy wywołaną przez asperity powierzchniowe. Schallamach⁵ zaobserwowano fale odrywania się gumy od materiału podłoża na styku miękkich kul gumowych i twardej powierzchni. Siła odrywania się gumy od powierzchni podłoża oraz szybkość powstawania fal odrywania może tłumaczyć zróżnicowane tarcie przy różnych prędkościach podczas badania.

Dla porównania, para materiałów gumowo-akrylowych wykazuje wysoki COF przy różnych prędkościach obrotowych. Wartość COF nieznacznie wzrasta z ~ 1,02 do ~ 1,09 wraz ze wzrostem prędkości obrotowej od 0,01 obr/min do 5 obr/min. Tak wysoki współczynnik COF można prawdopodobnie przypisać silniejszemu lokalnemu wiązaniu chemicznemu na powierzchni styku utworzonemu podczas testów.

Wniosek

W tej pracy pokazujemy, że przy ekstremalnie małych prędkościach guma wykazuje osobliwe zachowanie tarciowe - jej tarcie o twardą powierzchnię rośnie wraz ze wzrostem prędkości ruchu względnego. Guma wykazuje różne tarcie, gdy ślizga się po różnych materiałach. Tribometr Nanovea może oceniać właściwości tarcia materiałów w sposób kontrolowany i monitorowany przy różnych prędkościach, co pozwala użytkownikom poprawić fundamentalne zrozumienie mechanizmu tarcia materiałów i wybrać najlepszą parę materiałów do docelowych zastosowań w inżynierii trybologicznej.

Tribometr Nanovea oferuje precyzyjne i powtarzalne badania zużycia i tarcia z wykorzystaniem trybów obrotowych i liniowych zgodnych z normami ISO i ASTM, z opcjonalnymi modułami do badań zużycia w wysokiej temperaturze, smarowania i tribo-korozji dostępnymi w jednym wstępnie zintegrowanym systemie. Urządzenie jest w stanie kontrolować etap obrotowy przy ekstremalnie niskich prędkościach do 0,01 rpm i monitorować ewolucję tarcia in situ. Niezrównana oferta Nanovea jest idealnym rozwiązaniem dla określenia pełnego zakresu właściwości trybologicznych cienkich lub grubych, miękkich lub twardych powłok, filmów i podłoży.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

The post Friction Evaluation at Extreme Low Speeds appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Właściwości mechaniczne powłok na płytki z węglika krzemu

nanovea — Czw., 29 marca 2018 r. 13:50:56 +0000

Zrozumienie właściwości mechanicznych powłok na waflach z węglika krzemu ma kluczowe znaczenie. Proces produkcji urządzeń mikroelektronicznych może obejmować ponad 300 różnych etapów i może trwać od sześciu do ośmiu tygodni. Podczas tego procesu, podłoże wafla musi być w stanie wytrzymać ekstremalne warunki produkcji, ponieważ niepowodzenie na którymkolwiek etapie spowoduje stratę czasu i pieniędzy. Testowanie twardośćOdporność na przyleganie/zadrapanie oraz współczynnik COF/zużycie płytki muszą spełniać określone wymagania, aby przetrwać warunki narzucone podczas procesu produkcji i aplikacji, aby zapewnić, że nie dojdzie do awarii.

Właściwości mechaniczne powłok na płytki z węglika krzemu

The post Mechanical Properties of Silicon Carbide Wafer Coatings appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Samoczyszcząca powłoka szklana Pomiar tarcia

nanovea — Wto, 28 marca 2017 20:44:24 +0000

Samoczyszcząca powłoka szklana posiada niską energię powierzchniową, która odpycha zarówno wodę, jak i oleje. Taka powłoka tworzy łatwą do czyszczenia i nieprzywierającą szklaną powierzchnię, która chroni ją przed brudem, zabrudzeniami i plamami. Łatwa w czyszczeniu powłoka znacznie zmniejsza zużycie wody i energii podczas czyszczenia szkła. Nie wymaga ostrych i toksycznych detergentów chemicznych, co czyni ją przyjaznym dla środowiska wyborem dla szerokiej gamy zastosowań mieszkaniowych i komercyjnych, takich jak lustra, szyby prysznicowe, okna i szyby przednie.

Samoczyszcząca powłoka szklana Pomiar tarcia

The post Self Cleaning Glass Coating Friction Measurement appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Pomiar twardości zarysowania za pomocą tribometru

nanovea — Sobota, 08 listopada 2014 02:37:40 +0000

W tym badaniu, Nanovea Tribometr służy do pomiaru twardości zarysowań różnych metali. W przypadku
Zdolność do wykonywania pomiarów twardości zarysowania z wysoką precyzją i powtarzalnością sprawia, że
Tribometr Nanovea to bardziej kompletny system do oceny trybologicznej i mechanicznej.

Pomiar twardości zarysowania za pomocą tribometru

The post Scratch Hardness Measurement Using Tribometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Biotribologia elektrod wsierdziowych w roztworze Hanksa

nanovea — Pon. 07 kwietnia 2014 r. 13:32:21 +0000

W tym badaniu symulowaliśmy i porównaliśmy tarcie nan i zużycie elektrod do stymulacji wsierdzia wykonanych z różnych materiałów w rozwiązaniu Hanks Solution przy użyciu Nanovea Mechaniczny oraz Tribometrodpowiednio.

Nano-mikrotribologia elektrod endokardialnych w roztworze Hanksa

The post Bio-Tribology of Endocardial Leads in Hanks’ Solution appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.