Importância da avaliação da fricção em baixa velocidade

O atrito é a força que resiste ao movimento relativo das superfícies sólidas que deslizam umas contra as outras. Quando ocorre o movimento relativo destas duas superfícies de contato, o atrito na interface converte a energia cinética em calor. Tal processo também pode levar ao desgaste do material e, portanto, à degradação do desempenho das peças em uso.
Com uma grande relação de elasticidade, alta resiliência, assim como grandes propriedades à prova d'água e resistência ao desgaste, a borracha é amplamente aplicada em uma variedade de aplicações e produtos nos quais o atrito desempenha um papel importante, tais como pneus de automóveis, lâminas do limpador de pára-brisa. solas de sapatos e muitos outros. Dependendo da natureza e das exigências destas aplicações, deseja-se alta ou baixa fricção contra diferentes materiais. Como conseqüência, uma medição controlada e confiável do atrito da borracha contra várias superfícies torna-se crítica.

Objetivo da medição

O coeficiente de atrito (COF) da borracha contra diferentes materiais é medido de forma controlada e monitorada utilizando o Nanovea Tribômetro. Neste estudo, gostaríamos de mostrar a capacidade do Tribômetro Nanovea para medir o COF de diferentes materiais em velocidades extremamente baixas.

Resultados e Discussão

O coeficiente de atrito (COF) das esferas de borracha (6 mm de diâmetro, RubberMill) em três materiais (Aço inoxidável 316, Cu 110 e acrílico opcional) foi avaliado pelo Nanovea Tribometer. As amostras de metal testadas foram polidas mecanicamente até um acabamento de superfície semelhante a um espelho antes da medição. A leve deformação da esfera de borracha sob a carga normal aplicada criou um contato de área, o que também ajuda a reduzir o impacto de asperezas ou a falta de homogeneidade do acabamento superficial da amostra para as medidas de COF. Os parâmetros de teste estão resumidos na Tabela 1.

O COF de uma bola de borracha contra diferentes materiais a quatro velocidades diferentes é mostrado na figura. 2, e os COFs médios calculados automaticamente pelo software são resumidos e comparados na Figura 3. É interessante que as amostras metálicas (SS 316 e Cu 110) exibem COFs significativamente aumentadas à medida que a velocidade de rotação aumenta de um valor muito baixo de 0,01 rpm para 5 rpm - o valor COF do casal borracha/SS 316 aumenta de 0,29 para 0,8, e de 0,65 para 1,1 para o casal borracha/Cu 110. Esta constatação está de acordo com os resultados relatados por vários laboratórios. Como proposto por Grosch⁴ o atrito da borracha é determinado principalmente por dois mecanismos: (1) a adesão entre a borracha e o outro material, e (2) as perdas de energia devido à deformação da borracha causada por asperezas superficiais. Schallamach⁵ observaram-se ondas de descolamento de borracha do material do contador através da interface entre as esferas de borracha macia e uma superfície dura. A força da borracha para se descolar da superfície do substrato e a taxa de ondas de descolamento podem explicar os diferentes atritos a diferentes velocidades durante o teste.

Em comparação, o casal de borracha/material acrílico exibe alto COF em diferentes velocidades de rotação. O valor do COF aumenta ligeiramente de ~ 1,02 para ~ 1,09 à medida que a velocidade de rotação aumenta de 0,01 rpm para 5 rpm. Este alto COF é possivelmente atribuído a uma ligação química local mais forte na face de contato formada durante os testes.

 

 

Conclusão

Neste estudo, mostramos que em velocidades extremamente baixas, a borracha apresenta um comportamento de fricção peculiar - seu atrito contra uma superfície dura aumenta com o aumento da velocidade do movimento relativo. A borracha apresenta fricção diferente quando desliza sobre materiais diferentes. O Nanovea Tribometer pode avaliar as propriedades de fricção dos materiais de forma controlada e monitorada em diferentes velocidades, permitindo aos usuários melhorar a compreensão fundamental do mecanismo de fricção dos materiais e selecionar o melhor casal de materiais para aplicações de engenharia tribológica direcionada.

O Nanovea Tribometer oferece testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear compatíveis com ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribo-corrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. É capaz de controlar o estágio rotativo a velocidades extremamente baixas até 0,01 rpm e monitorar a evolução do atrito in situ. A gama inigualável da Nanovea é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.