ABD/GLOBAL: +1-949-461-9292
AVRUPA: +39-011-3052-794
tr_TR TR
tr_TR TR en_US EN es_MX ES de_DE DE fr_FR FR it_IT IT zh_CN ZH ja JA pt_BR PT ko_KR KO pl_PL PL ar AR
BİZE ULAŞIN

Aylık Arşivler: Eylül 2021

Hidrojelin Mekanik Özellikleri

HIDROJELIN MEKANIK ÖZELLIKLERI

NANOINDENTASYON KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD & JORGE RAMIREZ

GİRİŞ

Hidrojel, esneklik açısından doğal dokulara yakın bir benzerlik sağlayan süper su emiciliği ile bilinir. Bu benzerlik, hidrojeli sadece biyomalzemelerde değil, aynı zamanda elektronik, çevre ve kontakt lens gibi tüketici malları uygulamalarında da yaygın bir seçim haline getirmiştir. Her benzersiz uygulama, özel hidrojel mekanik özellikleri gerektirir.

HIDROJELLER IÇIN NANOINDENTASYONUN ÖNEMI

Hidrojeller, Nanoindentasyon için test parametrelerinin seçimi ve numune hazırlama gibi benzersiz zorluklar yaratır. Birçok nanoindentasyon sistemi, orijinal olarak aşağıdakiler için tasarlanmadığından büyük sınırlamalara sahiptir bu tür yumuşak malzemeler. Bazı nanoindentasyon sistemleri, numuneye kuvvet uygulamak için bir bobin/mıknatıs düzeneği kullanır. Gerçek bir kuvvet ölçümü yoktur, bu da yumuşak malzemeleri test ederken hatalı ve doğrusal olmayan yüklemeye yol açar. malzemeler. Temas noktasını belirlemek son derece zordur çünkü derinlik gerçekte ölçülen tek parametredir. Eğimdeki değişimi gözlemlemek neredeyse imkansızdır. Zamana Karşı Derinlik sırasında arsa indenter ucunun hidrojel malzemeye yaklaştığı dönem.

Bu sistemlerin sınırlamalarının üstesinden gelmek için, nano modül NANOVEA Mekanik Test Cihazı Yumuşak veya sert tüm malzeme türlerinde yüksek doğruluk sağlamak için ayrı bir yük hücresiyle kuvvet geri bildirimini ölçer. Piezo kontrollü yer değiştirme son derece hassas ve hızlıdır. Bu, bobin/mıknatıs düzeneğine sahip ve kuvvet geri bildirimi olmayan sistemlerin dikkate alması gereken birçok teorik varsayımı ortadan kaldırarak viskoelastik özelliklerin eşsiz ölçümüne olanak tanır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada NANOVEA Mekanik Test Cihazı, Nanoindentasyon modunda, bir hidrojel numunesinin sertliğini, elastik modülünü ve sürünmesini incelemek için kullanılır.

NANOVEA

PB1000

nanoindenter ve çizik test cihazı Nanovea PB1000
TEST KOŞULLARI

Cam lam üzerine yerleştirilen bir hidrojel örneği, nanoindentasyon tekniği kullanılarak test edilmiştir. NANOVEA Mekanik Test Cihazı. Bu yumuşak malzeme için 3 mm çapında küresel bir uç kullanılmıştır. Yükleme süresi boyunca yük doğrusal olarak 0,06 ila 10 mN arasında artmıştır. Sürünme daha sonra 70 saniye boyunca maksimum 10 mN yükte girinti derinliğinin değişimi ile ölçülmüştür.

YAKLAŞMA HIZI: 100 μm/dak

İLETİŞİM YÜKÜ
0,06 mN
MAKS YÜK
10 mN
YÜKLEME ORANI

20 mN/dak

CREEP
70 s
SONUÇLAR & TARTIŞMA

Yükün ve derinliğin zamanın bir fonksiyonu olarak gelişimi aşağıda gösterilmiştir FÜGÜR 1. Bu grafikte de görülebileceği gibi Zamana Karşı DerinlikYükleme periyodunun başlangıcında eğimin değiştiği noktayı belirlemek çok zordur, bu da genellikle indenterin yumuşak malzemeyle temas etmeye başladığı yerin bir göstergesi olarak çalışır. Bununla birlikte, grafik Zamana Karşı Yük uygulanan bir yük altında hidrojelin kendine özgü davranışını göstermektedir. Hidrojel bilyeli girintiyle temas etmeye başladığında, hidrojel yüzey gerilimi nedeniyle bilyeli girintiyi çeker ve bu da yüzey alanını azaltma eğilimindedir. Bu davranış, yükleme aşamasının başlangıcında negatif ölçülen yüke yol açar. İndenter hidrojelin içine battıkça yük kademeli olarak artar ve daha sonra hidrojelin sürünme davranışını incelemek için 70 saniye boyunca maksimum 10 mN yükte sabit olacak şekilde kontrol edilir.

ŞEKİL 1: Zamanın bir fonksiyonu olarak yük ve derinliğin evrimi.

Arsa Zamana Karşı Sürünme Derinliği içinde gösterilir ŞEKİL 2ve Yük ve Yer Değiştirme nanoindentasyon testinin grafiği şurada gösterilmiştir ŞEKİL 3. Bu çalışmadaki hidrojel, Oliver-Pharr yöntemi kullanılarak yük yer değiştirme eğrisine dayalı olarak hesaplandığı üzere 16,9 KPa sertliğe ve 160,2 KPa Young modülüne sahiptir.

Sürünme, bir hidrojelin mekanik özelliklerinin incelenmesi için önemli bir faktördür. Piezo ve ultra hassas yük hücresi arasındaki yakın döngü geri besleme kontrolü, maksimum yükte sünme süresi boyunca gerçek bir sabit yükleme sağlar. Gösterildiği gibi ŞEKİL 2hidrojel, 3 mm bilye ucu tarafından uygulanan 10 mN maksimum yük altında 70 saniye içinde sürünme sonucu ~42 μm azalır.

ŞEKİL 2: Maksimum 10 mN yükte 70 saniye boyunca sürünme.

ŞEKİL 3: Hidrojelin Yüke Karşı Yer Değiştirme grafiği.

SONUÇ

Bu çalışmada, Türkiye'de NANOVEA Mekanik Test Cihazı, Nanoindentasyon modunda, sertlik, Young modülü ve sünme dahil olmak üzere bir hidrojelin mekanik özelliklerinin hassas ve tekrarlanabilir bir ölçümünü sağlar. Büyük 3 mm bilye ucu, hidrojel yüzeyine karşı uygun teması sağlar. Yüksek hassasiyetli motorlu numune tablası, hidrojel numunesinin düz yüzünün bilye ucunun altına doğru şekilde konumlandırılmasını sağlar. Bu çalışmadaki hidrojel 16,9 KPa sertlik ve 160,2 KPa Young modülü sergilemektedir. Sürünme derinliği, 70 saniye boyunca 10 mN yük altında ~42 μm'dir.

NANOVEA Mekanik Test Cihazları, tek bir platformda benzersiz çok fonksiyonlu Nano ve Mikro modüller sağlar. Her iki modül de çizik test cihazı, sertlik test cihazı ve aşınma test cihazı modu içerir ve tek bir platformda mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yelpazesini sunar.
Sistem.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Piston Aşınma Testi

Piston Aşınma Testi

Tribometre Kullanımı

Tarafından hazırlanmıştır

FRANK LIU

GİRİŞ

Sürtünme kaybı, bir dizel motor için yakıttaki toplam enerjinin yaklaşık 10%'sini oluşturur[1]. Sürtünme kaybının 40-55%'si güç silindiri sisteminden kaynaklanmaktadır. Sürtünmeden kaynaklanan enerji kaybı, güç silindiri sisteminde meydana gelen tribolojik etkileşimlerin daha iyi anlaşılmasıyla azaltılabilir.

Güç silindiri sistemindeki sürtünme kaybının önemli bir kısmı piston eteği ile silindir gömleği arasındaki temastan kaynaklanır. Piston eteği, yağlayıcı ve silindir arayüzleri arasındaki etkileşim, gerçek hayattaki bir motorda kuvvet, sıcaklık ve hızdaki sürekli değişiklikler nedeniyle oldukça karmaşıktır. Her bir faktörü optimize etmek, optimum motor performansı elde etmenin anahtarıdır. Bu çalışma, piston eteği-yağlayıcı-silindir gömleği (P-L-C) arayüzlerinde sürtünme kuvvetlerine ve aşınmaya neden olan mekanizmaların çoğaltılmasına odaklanacaktır.

 Güç silindirleri sisteminin şeması ve piston eteği-yağlayıcı-silindir gömleği arayüzleri.

[1] Bai, Dongfang. İçten yanmalı motorlarda piston eteği yağlamasının modellenmesi. Doktora tezi. MIT, 2012

PISTONLARIN TRIBOMETRE ILE TEST EDILMESININ ÖNEMI

Motor yağı, uygulaması için iyi tasarlanmış bir yağlayıcıdır. Baz yağa ek olarak, performansını artırmak için deterjanlar, dağıtıcılar, viskozite artırıcı (VI), aşınma/sürtünme önleyici maddeler ve korozyon önleyiciler gibi katkı maddeleri eklenir. Bu katkı maddeleri, yağın farklı çalışma koşulları altında nasıl davrandığını etkiler. Yağın davranışı P-L-C arayüzlerini etkiler ve metal-metal temasından kaynaklanan önemli aşınma veya hidrodinamik yağlama (çok az aşınma) olup olmadığını belirler.

Alanı dış değişkenlerden izole etmeden P-L-C arayüzlerini anlamak zordur. Olayı gerçek hayattaki uygulamasını temsil eden koşullarla simüle etmek daha pratiktir. Bu NANOVEA Tribometre bunun için idealdir. Çoklu kuvvet sensörleri, derinlik sensörü, damla damla yağlama modülü ve doğrusal ileri geri hareket kademesi ile donatılmış olan NANOVEA T2000, bir motor bloğunda meydana gelen olayları yakından taklit edebilir ve P-L-C arayüzlerini daha iyi anlamak için değerli veriler elde edebilir.

NANOVEA T2000 Tribometre üzerindeki Sıvı Modülü

Damla damla modülü bu çalışma için çok önemlidir. Pistonlar çok hızlı hareket edebildiğinden (3000 rpm'nin üzerinde), numuneyi daldırarak ince bir yağlayıcı filmi oluşturmak zordur. Bu sorunu çözmek için damla damla modülü, piston etek yüzeyine sabit miktarda yağlayıcıyı tutarlı bir şekilde uygulayabilmektedir.

Taze yağlayıcı uygulaması, yerinden oynamış aşınma kirleticilerinin yağlayıcının özelliklerini etkilemesi endişesini de ortadan kaldırır.

Yüksek Yük Pnömatik Tribometre

NANOVEA T2000

Yüksek Yük Tribometresi

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu raporda piston eteği-yağlayıcı-silindir gömleği arayüzleri incelenecektir. Arayüzler, damla damla yağlayıcı modülü ile doğrusal bir ileri geri aşınma testi gerçekleştirilerek çoğaltılacaktır.

Yağlayıcı, soğuk başlatma ve optimum çalışma koşullarını karşılaştırmak için oda sıcaklığında ve ısıtılmış koşullarda uygulanacaktır. Arayüzlerin gerçek hayattaki uygulamalarda nasıl davrandığını daha iyi anlamak için COF ve aşınma oranı gözlemlenecektir.

TEST PARAMETRELERI

pistonlar üzerinde triboloji testi için

YÜKLE ............................ 100 N

TEST SÜRESİ ............................ 30 dakika

HIZ ............................ 2000 rpm

AMPLİTÜD ............................ 10 mm

TOPLAM MESAFE ............................ 1200 m

ETEK KAPLAMASI ............................ Moly-grafit

PİM MALZEMESİ ............................ Alüminyum Alaşım 5052

PİM ÇAPI ............................ 10 mm

YAĞLAYICI ............................ Motor Yağı (10W-30)

YAKLAŞIK. AKIŞ ORANI ............................ 60 mL/dak

SICAKLIK ............................ Oda sıcaklığı ve 90°C

DOĞRUSAL PISTONLU TEST SONUÇLARI

Bu deneyde karşı malzeme olarak A5052 kullanılmıştır. Motor blokları genellikle A356 gibi dökme alüminyumdan yapılırken, A5052 bu simülatif test için A356'ya benzer mekanik özelliklere sahiptir [2].

Test koşulları altında, önemli ölçüde aşınma
Oda sıcaklığında piston eteğinde gözlemlenen
90°C ile karşılaştırıldığında. Numunelerde görülen derin çizikler, statik malzeme ile piston eteği arasındaki temasın test boyunca sık sık meydana geldiğini göstermektedir. Oda sıcaklığındaki yüksek viskozite, yağın ara yüzeylerdeki boşlukları tamamen doldurmasını ve metal-metal teması oluşturmasını engelliyor olabilir. Daha yüksek sıcaklıklarda yağ incelir ve pim ile piston arasında akabilir. Sonuç olarak, yüksek sıcaklıkta önemli ölçüde daha az aşınma gözlenir. ŞEKİL 5 aşınma izinin bir tarafının diğer tarafa göre önemli ölçüde daha az aşındığını göstermektedir. Bu büyük olasılıkla yağ çıkışının konumundan kaynaklanmaktadır. Yağlayıcı film kalınlığı bir tarafta diğerine göre daha kalındı ve bu da eşit olmayan aşınmaya neden oldu.

 

 

[2] "5052 Alüminyum vs 356.0 Alüminyum." MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

Doğrusal pistonlu triboloji testlerinin COF'si yüksek ve düşük geçiş olarak ikiye ayrılabilir. Yüksek geçiş, numunenin ileri veya pozitif yönde hareket ettiğini, düşük geçiş ise numunenin ters veya negatif yönde hareket ettiğini ifade eder. RT yağı için ortalama COF'nin her iki yönde de 0,1'in altında olduğu gözlemlenmiştir. Geçişler arasındaki ortalama COF 0,072 ve 0,080 idi. 90°C yağın ortalama COF değerinin geçişler arasında farklı olduğu görülmüştür. Ortalama COF değerleri 0,167 ve 0,09 olarak gözlemlenmiştir. COF'deki fark, yağın pimin sadece bir tarafını düzgün bir şekilde ıslatabildiğine dair ek bir kanıt sunmaktadır. Hidrodinamik yağlama nedeniyle pim ve piston eteği arasında kalın bir film oluştuğunda yüksek COF elde edilmiştir. Karışık yağlama meydana geldiğinde diğer yönde daha düşük COF gözlemlenmiştir. Hidrodinamik yağlama ve karışık yağlama hakkında daha fazla bilgi için lütfen aşağıdaki uygulama notumuzu ziyaret edin Stribeck Eğrileri.

Tablo 1: Pistonlar üzerinde yağlanmış aşınma testi sonuçları.

ŞEKİL 1: Oda sıcaklığında yağ aşınma testi için COF grafikleri A ham profil B yüksek geçiş C düşük geçiş.

ŞEKİL 2: 90°C aşınma yağı testi için COF grafikleri A ham profil B yüksek geçiş C düşük geçiş.

ŞEKİL 3: RT motor yağı aşınma testinden aşınma izinin optik görüntüsü.

ŞEKİL 4: RT motor yağı aşınma testinden elde edilen aşınma izinin delik analizi hacmi.

ŞEKİL 5: RT motor yağı aşınma testinden aşınma izinin profilometri taraması.

ŞEKİL 6: 90°C motor yağı aşınma testinden elde edilen aşınma izinin optik görüntüsü

ŞEKİL 7: 90°C motor yağı aşınma testinden elde edilen aşınma izinin delik analizi hacmi.

ŞEKİL 8: 90°C motor yağı aşınma testinden elde edilen aşınma izinin profilometri taraması.

SONUÇ

Yağlanmış doğrusal ileri geri aşınma testi, bir pistonda meydana gelen olayları simüle etmek için bir piston üzerinde gerçekleştirilmiştir.
gerçek hayattaki operasyonel motor. Piston eteği-yağlayıcı-silindir gömleği arayüzleri bir motorun çalışması için çok önemlidir. Arayüzdeki yağlayıcı kalınlığı, piston eteği ve silindir gömleği arasındaki sürtünme veya aşınmadan kaynaklanan enerji kaybından sorumludur. Motoru optimize etmek için film kalınlığı, piston eteği ve silindir gömleğinin temas etmesine izin vermeden mümkün olduğunca ince olmalıdır. Ancak buradaki zorluk, sıcaklık, hız ve kuvvet değişikliklerinin P-L-C arayüzlerini nasıl etkileyeceğidir.

Geniş yükleme aralığı (2000 N'a kadar) ve hızı (15000 rpm'ye kadar) ile NANOVEA T2000 tribometre, bir motorda olası farklı koşulları simüle edebilmektedir. Bu konuda gelecekte yapılacak olası çalışmalar arasında P-L-C arayüzlerinin farklı sabit yük, salınımlı yük, yağlayıcı sıcaklığı, hız ve yağlayıcı uygulama yöntemi altında nasıl davranacağı yer almaktadır. Bu parametreler NANOVEA T2000 tribometre ile kolayca ayarlanarak piston eteği-yağlayıcı-silindir gömleği arayüzlerinin mekanizmaları hakkında tam bir anlayış sağlanabilir.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Telif Hakkı © 2024 Nanovea. Her hakkı saklıdır.