TR 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
KO 
PL 
AR Kategori Triboloji Testleri
Fretting Aşınma Değerlendirmesi
SÜRTÜNME AŞINMASI DEĞERLENDİRMESİ
Yazar:
Duanjie Li, PhD
Tarafından revize edildi
Jocelyn Esparza
GİRİŞ
Aşınma, "yük altındaki iki malzeme arasındaki temas alanında meydana gelen ve titreşim veya başka bir kuvvet tarafından çok küçük bağıl harekete maruz kalan özel bir aşınma sürecidir." Makineler çalışırken, cıvatalı veya pimli bağlantılarda, hareket etmesi amaçlanmayan bileşenler arasında ve salınımlı kaplinlerde ve yataklarda kaçınılmaz olarak titreşimler meydana gelir. Bu tür göreceli kayma hareketinin genliği genellikle mikrometre ila milimetre mertebesindedir. Bu tür tekrarlayan düşük genlikli hareketler yüzeyde ciddi lokal mekanik aşınmaya ve malzeme transferine neden olur, bu da üretim verimliliğinin, makine performansının düşmesine ve hatta makinenin hasar görmesine yol açabilir.
Niceliğin Önemi
Fretting Aşınma Değerlendirmesi
Sürtünme aşınması sıklıkla iki cisim aşınması, yapışma ve/veya sürtünme yorulması aşınması dahil olmak üzere temas yüzeyinde meydana gelen çeşitli karmaşık aşınma mekanizmalarını içerir. Sürtünme aşınma mekanizmasını anlamak ve sürtünme aşınmasına karşı koruma için en iyi malzemeyi seçmek amacıyla, güvenilir ve niceliksel sürtünme aşınması değerlendirmesine ihtiyaç vardır. Sürtünme aşınması davranışı, yer değiştirme genliği, normal yükleme, korozyon, sıcaklık, nem ve yağlama gibi çalışma ortamından önemli ölçüde etkilenir. Çok yönlü tribometre Farklı gerçekçi çalışma koşullarını simüle edebilen aşınma aşınmasının değerlendirilmesi için ideal olacaktır.
Steven R. Lampman, ASM El Kitabı: Cilt 19: Yorulma ve Kırılma
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear
ÖLÇÜM HEDEFI
Bu çalışmada, paslanmaz çelik SS304 numunesinin farklı salınım hızlarında ve sıcaklıklarda sürtünme aşınması davranışlarını değerlendirdik. NANOVEA T50 Tribometre, metalin fretting aşınma sürecini iyi kontrol edilen ve izlenen bir şekilde simüle eder.
NANOVEA
T50
TEST KOŞULLARI
Paslanmaz çelik SS304 numunesinin sürtünme aşınması direnci aşağıdaki yöntemlerle değerlendirilmiştir NANOVEA Doğrusal Pistonlu Aşınma Modülü kullanılarak Tribometre. Karşı malzeme olarak bir WC (6 mm çapında) bilye kullanılmıştır. Aşınma izi, bir aşınma modülü kullanılarak incelenmiştir. NANOVEA 3D temassız profilleyici.
Sürtünme testi oda sıcaklığında (RT) ve 200°C'de gerçekleştirilmiştir. °Yüksek sıcaklığın SS304 numunesinin sürtünme aşınma direnci üzerindeki etkisini incelemek için C. Numune aşamasındaki bir ısıtma plakası, sürtünme testi sırasında numuneyi 200°C'de ısıtmıştır. °C. Aşınma oranı, Kformülü kullanılarak değerlendirilmiştir K=V/(F×s), nerede V aşınmış hacimdir, F normal yüktür ve s kayma mesafesidir.
Bu çalışmada örnek olarak sayaç malzemesi olarak bir WC bilyesinin kullanıldığını lütfen unutmayın. Gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel bir fikstür kullanılarak farklı şekillere ve yüzey kaplamasına sahip herhangi bir katı malzeme uygulanabilir.
TEST PARAMETRELERI
aşınma ölçümlerinin
SONUÇLAR & TARTIŞMA
3D aşınma izi profili, aşınma izi hacim kaybının doğrudan ve doğru bir şekilde belirlenmesini sağlar. NANOVEA Dağ analiz yazılımı.
Düşük hızda (100 rpm) ve oda sıcaklığında yapılan pistonlu aşınma testi 0,014 mm'lik küçük bir aşınma izi sergiler.³. Buna karşılık, 1000 rpm'lik yüksek bir hızda gerçekleştirilen sürtünme aşınması testi, 0,12 mm'lik bir hacimle önemli ölçüde daha büyük bir aşınma izi oluşturur³. Bu tür hızlandırılmış bir aşınma süreci, metalik döküntülerin oksidasyonunu teşvik eden ve şiddetli üç gövdeli aşınmaya neden olan sürtünme aşınma testi sırasında üretilen yüksek ısı ve yoğun titreşime bağlanabilir. Aşınma testi 200°C'lik yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. °C, 0,27 mm'lik daha büyük bir aşınma izi oluşturur³.
Aşınma testi 1000 rpm'de 1,5×10 aşınma oranına sahiptir.-4 mm³/Nm'dir ve bu değer 100 rpm'deki pistonlu aşınma testine kıyasla yaklaşık dokuz kat daha fazladır. Yüksek sıcaklıktaki sürtünme aşınması testi aşınma oranını daha da hızlandırarak 3,4×10-4 mm³/Nm. Farklı hızlarda ve sıcaklıklarda ölçülen aşınma direncindeki bu kadar önemli bir fark, gerçekçi uygulamalar için sürtünme aşınmasının uygun simülasyonlarının önemini göstermektedir.
Test koşullarındaki küçük değişiklikler tribosisteme dahil edildiğinde aşınma davranışı büyük ölçüde değişebilir. Çok yönlülüğü NANOVEA Tribometre, yüksek sıcaklık, yağlama, korozyon ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli koşullar altında aşınmanın ölçülmesini sağlar. Gelişmiş motorun hassas hız ve konum kontrolü, kullanıcıların aşınma testini 0,001 ila 5000 rpm arasında değişen hızlarda gerçekleştirmesini sağlayarak, farklı tribolojik koşullarda sürtünme aşınmasını incelemek için araştırma / test laboratuvarları için ideal bir araç haline getirir.
Çeşitli koşullarda aşınma izleri
optik mikroskop altında
3D AŞINMA İZLERİ PROFİLLERİ
temel anlayışta daha fazla içgörü sağlamak
fretting aşınma mekanizmasının
AŞINMA IZLERININ SONUÇ ÖZETI
farklı test parametreleri kullanılarak ölçülmüştür
SONUÇ
Bu çalışmada, Avrupa Birliği'nin NANOVEA Tribometre, bir paslanmaz çelik SS304 numunesinin sürtünme aşınması davranışını iyi kontrollü ve nicel bir şekilde değerlendirir.
Test hızı ve sıcaklık, malzemelerin sürtünme aşınma direncinde kritik rol oynamaktadır. Sürtünme sırasındaki yüksek ısı ve yoğun titreşim, SS304 numunesinin aşınmasının dokuz kata yakın bir oranda hızlanmasına neden olmuştur. Yüksek sıcaklık 200 °C aşınma oranını daha da artırarak 3,4×10-4 mm3/Nm.
Çok yönlülüğü NANOVEA Tribometre, yüksek sıcaklık, yağlama, korozyon ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli koşullar altında sürtünme aşınmasını ölçmek için ideal bir araçtır.
NANOVEA Tribometreler, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınması, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Eşsiz ürün yelpazemiz, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tribolojik özelliklerinin tüm kapsamını belirlemek için ideal bir çözümdür.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Bilyalı Rulmanlar: Yüksek Kuvvet Aşınma Direnci Çalışması
GİRİŞ
Bilyalı rulman, dönme sürtünmesini azaltmak ve radyal ve eksenel yükleri desteklemek için bilyaları kullanır. Yatak yatakları arasındaki yuvarlanan bilyalar, birbirine karşı kayan iki düz yüzeye kıyasla çok daha düşük sürtünme katsayısı (COF) üretir. Bilyalı rulmanlar sıklıkla yüksek temas gerilimi seviyelerine, aşınmaya ve yüksek sıcaklıklar gibi aşırı çevre koşullarına maruz kalır. Bu nedenle, bilyaların yüksek yükler ve aşırı çevre koşulları altında aşınma direnci, bilyalı rulmanın ömrünü uzatmak, onarım ve değiştirme masraflarını ve süresini azaltmak açısından kritik öneme sahiptir.
Bilyalı rulmanlar, hareketli parçaları içeren neredeyse tüm uygulamalarda bulunabilir. Yaygın olarak havacılık ve otomobil gibi ulaşım endüstrilerinin yanı sıra stres çarkı ve kaykay gibi ürünler üreten oyuncak endüstrisinde de kullanılırlar.
YÜKSEK YÜKLERDE RULMAN AŞINMASININ DEĞERLENDİRİLMESİ
Bilyalı rulmanlar geniş bir malzeme listesinden yapılabilir. Yaygın olarak kullanılan malzemeler, paslanmaz çelik ve krom çelik gibi metaller veya tungsten karbür (WC) ve silikon nitrür (Si3n4) gibi seramikler arasında değişir. Üretilen bilyalı rulmanların, verilen uygulama koşulları için ideal aşınma direncine sahip olmasını sağlamak için, yüksek yükler altında güvenilir tribolojik değerlendirmeler gereklidir. Tribolojik testler, hedeflenen uygulama için en iyi adayı seçmek amacıyla farklı bilyalı rulmanların aşınma davranışlarının kontrollü ve izlenen bir şekilde ölçülmesine ve karşılaştırılmasına yardımcı olur.
ÖLÇÜM HEDEFI
Bu çalışmada bir Nanovea sergiliyoruz Tribometre Farklı bilyalı rulmanların yüksek yükler altında aşınma direncini karşılaştırmak için ideal bir araç olarak.
Şekil 1: Rulman testinin kurulumu.
TEST PROSEDÜRÜ
Farklı malzemelerden yapılmış bilyalı rulmanların sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci Nanovea Tribometre ile değerlendirildi. Karşıt malzeme olarak P100 kumlu zımpara kullanıldı. Bilyalı rulmanların aşınma izleri bir test cihazı kullanılarak incelendi. Nanovea Aşınma testleri tamamlandıktan sonra 3D Temassız Profil Oluşturucu. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Aşınma oranı, Kformülü kullanılarak değerlendirilmiştir K=V/(F×s), nerede V aşınmış hacimdir, F normal yük ve s kayma mesafesidir. Top aşınma izleri bir uzman tarafından değerlendirildi. Nanovea Hassas aşınma hacmi ölçümü sağlamak için 3D Temassız Profiler.
Otomatik motorlu radyal konumlandırma özelliği, tribometrenin test süresi boyunca aşınma izinin yarıçapını azaltmasına olanak tanır. Bu test moduna spiral test adı verilir ve bilyeli yatağın her zaman zımpara kağıdının yeni bir yüzeyi üzerinde kaymasını sağlar (Şekil 2). Bilye üzerinde aşınma direnci testinin tekrarlanabilirliğini önemli ölçüde artırır. Dahili hız kontrolü için gelişmiş 20 bit kodlayıcı ve harici konum kontrolü için 16 bit kodlayıcı, hassas gerçek zamanlı hız ve konum bilgisi sağlayarak, kontakta sabit doğrusal kayma hızı elde etmek için dönme hızının sürekli olarak ayarlanmasına olanak tanır.
Bu çalışmada çeşitli bilya malzemeleri arasındaki aşınma davranışını basitleştirmek için P100 Grit zımpara kağıdının kullanıldığını ve başka herhangi bir malzeme yüzeyiyle değiştirilebileceğini lütfen unutmayın. Sıvı veya yağlayıcı gibi gerçek uygulama koşulları altında çok çeşitli malzeme bağlantılarının performansını simüle etmek için herhangi bir katı malzeme ikame edilebilir.
Şekil 2: Zımpara kağıdı üzerinde bilya yatağı için spiral geçişlerin gösterimi.
Tablo 1: Aşınma ölçümlerinin test parametreleri.
SONUÇLAR & TARTIŞMA
Aşınma oranı, bilyalı rulmanın servis ömrünü belirlemek için hayati bir faktördür; rulman performansını ve verimliliğini artırmak için düşük bir COF arzu edilir. Şekil 3, testler sırasında farklı bilyalı rulmanlar için COF'nin gelişimini zımpara kağıdıyla karşılaştırmaktadır. Cr Çelik bilya aşınma testi sırasında ~0,4'lük bir COF artışı gösterirken, SS440 ve Al2O3 bilyalı rulmanlar için ~0,32 ve ~0,28'dir. Öte yandan, WC topu aşınma testi boyunca ~0,2'lik sabit bir COF sergiler. Bilyalı yatakların kaba zımpara kağıdı yüzeyine doğru kayma hareketinin neden olduğu titreşimlere atfedilen, her test boyunca gözlemlenebilir COF değişimi görülebilir.
Şekil 3: Aşınma testleri sırasında COF'nin gelişimi.
Şekil 4 ve Şekil 5, sırasıyla bir optik mikroskop ve Nanovea Temassız optik profil oluşturucu ile ölçüldükten sonra bilyalı rulmanların aşınma izlerini karşılaştırmaktadır ve Tablo 2, aşınma izi analizinin sonuçlarını özetlemektedir. Nanovea 3D profil oluşturucu, bilyalı rulmanların aşınma hacmini hassas bir şekilde belirleyerek farklı bilyalı rulmanların aşınma oranlarının hesaplanmasını ve karşılaştırılmasını mümkün kılar. Aşınma testleri sonrasında Cr Çelik ve SS440 bilyaların seramik bilyalara (Al2O3 ve WC) kıyasla çok daha büyük düzleşmiş aşınma izleri sergiledikleri gözlemlenebilmektedir. Cr Çelik ve SS440 bilyalar sırasıyla 3,7×10-3 ve 3,2×10-3 m3/N·m'lik karşılaştırılabilir aşınma oranlarına sahiptir. Karşılaştırıldığında, Al2O3 topu 7,2×10-4 m3/N·m aşınma oranıyla gelişmiş bir aşınma direnci sergiliyor. WC topu, sığ aşınma izi alanında neredeyse hiç küçük çizikler göstermez, bu da aşınma oranının 3,3×10-6 mm3/N·m kadar önemli ölçüde azalmasına neden olur.
Şekil 4: Testlerden sonra bilyalı rulmanlardaki aşınma izleri.
Şekil 5: Bilyalı rulmanlardaki aşınma izlerinin 3 boyutlu morfolojisi.
Tablo 2: Bilyalı rulmanların aşınma izi analizi.
Şekil 6, dört bilyeli yatağın zımpara kağıdı üzerinde oluşturduğu aşınma izlerinin mikroskop görüntülerini göstermektedir. WC topunun en şiddetli aşınma izini oluşturduğu (yolundaki neredeyse tüm kum parçacıklarını giderdiği) ve en iyi aşınma direncine sahip olduğu açıktır. Buna karşılık, Cr Çelik ve SS440 bilyalar, zımpara kağıdının aşınma izi üzerinde büyük miktarda metal kalıntısı bıraktı.
Bu gözlemler ayrıca spiral testin faydasının önemini göstermektedir. Bilyalı yatağın her zaman zımpara kağıdının yeni yüzeyinde kaymasını sağlar ve bu da aşınma direnci testinin tekrarlanabilirliğini önemli ölçüde artırır.
Şekil 6: Farklı bilyalı yataklara karşı zımpara kağıdı üzerindeki aşınma izleri.
SONUÇ
Bilyalı rulmanların yüksek basınç altındaki aşınma direnci, servis performanslarında hayati bir rol oynar. Seramik bilyalı rulmanlar, yüksek stres koşullarında önemli ölçüde artırılmış aşınma direncine sahiptir ve rulman onarımı veya değiştirilmesi nedeniyle zaman ve maliyeti azaltır. Bu çalışmada WC bilyalı rulmanı, çelik rulmanlara kıyasla önemli ölçüde daha yüksek bir aşınma direnci sergiliyor ve bu da onu ciddi aşınmanın meydana geldiği rulman uygulamaları için ideal bir aday haline getiriyor.
Nanovea Tribometre, 2000 N'a kadar yükler için yüksek tork kapasitesi ve 0,01 ile 15.000 rpm arasındaki dönüş hızları için hassas ve kontrollü motorla tasarlanmıştır. Önceden entegre edilmiş tek bir sistemde isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma ve yağlama modülleri ile ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modları kullanarak tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar. Bu eşsiz aralık, kullanıcıların bilyalı rulmanların yüksek stres, aşınma ve yüksek sıcaklık gibi farklı zorlu çalışma ortamlarını simüle etmelerine olanak tanır. Aynı zamanda, yüksek yükler altında aşınmaya karşı üstün dirençli malzemelerin tribolojik davranışlarını niceliksel olarak değerlendirmek için ideal bir araç görevi görür.
Nanovea 3D Temassız Profiler, hassas aşınma hacmi ölçümleri sağlar ve aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisini analiz eden bir araç görevi görerek aşınma mekanizmalarının temel anlayışına ilişkin ek bilgiler sağlar.
Tarafından hazırlanmıştır
Duanjie Li, PhD, Jonathan Thomas ve Pierre Leroux
Halka Üzerinde Blok Aşınma Testi
HALKA ÜZERİNDE BLOK AŞINMASI DEĞERLENDİRMESİNİN ÖNEMİ
Kayma aşınması, iki malzemenin yük altında temas alanında birbirlerine karşı kayması sonucu oluşan aşamalı malzeme kaybıdır. Otomotiv, havacılık, petrol ve gaz ve diğerleri de dahil olmak üzere makine ve motorların çalıştığı çok çeşitli endüstrilerde kaçınılmaz olarak meydana gelir. Bu tür bir kayma hareketi yüzeyde ciddi mekanik aşınmaya ve malzeme transferine neden olur, bu da üretim verimliliğinin, makine performansının düşmesine ve hatta makinenin hasar görmesine yol açabilir.
Kayma aşınması genellikle temas yüzeyinde meydana gelen yapışma aşınması, iki cisim aşınması, üç cisim aşınması ve yorulma aşınması gibi karmaşık aşınma mekanizmalarını içerir. Malzemelerin aşınma davranışı normal yükleme, hız, korozyon ve yağlama gibi çalışma ortamından önemli ölçüde etkilenir. Çok yönlü tribometre Farklı gerçekçi çalışma koşullarını simüle edebilen aşınma değerlendirmesi için ideal olacaktır.
Halka Üzerinde Blok (ASTM G77) testi, malzemelerin farklı simüle edilmiş koşullardaki kayma aşınma davranışlarını değerlendiren, belirli tribolojik uygulamalar için malzeme çiftlerinin güvenilir şekilde derecelendirilmesine olanak tanıyan, yaygın olarak kullanılan bir tekniktir.
Halka Üzerinde Blok (ASTM G77) testi, malzemelerin farklı simüle edilmiş koşullardaki kayma aşınma davranışlarını değerlendiren, belirli tribolojik uygulamalar için malzeme çiftlerinin güvenilir şekilde derecelendirilmesine olanak tanıyan, yaygın olarak kullanılan bir tekniktir.
ÖLÇÜM HEDEFI
Bu uygulamada, Nanovea Mekanik Test Cihazı paslanmaz çelik SS304 ve alüminyum Al6061 metal alaşım numunelerinin YS ve UTS değerlerini ölçmektedir. Numuneler, Nanovea'nın indentasyon yöntemlerinin güvenilirliğini gösteren yaygın olarak bilinen YS ve UTS değerleri için seçilmiştir.
Bir H-30 bloğunun bir S-10 halkası üzerindeki kayma aşınma davranışı, Block-on-Ring modülü kullanılarak Nanovea'nın tribometresi tarafından değerlendirildi. H-30 bloğu 30HRC sertlikte 01 takım çeliğinden yapılırken, S-10 halkası 58 ila 63 HRC yüzey sertliğinde ve ~34,98 mm halka çapında 4620 tipi çelikten yapılmıştır. Aşınma davranışı üzerindeki etkiyi araştırmak için kuru ve yağlanmış ortamlarda Block-on-Ring testleri yapıldı. USP ağır mineral yağında yağlama testleri yapıldı. Aşınma izi Nanovea kullanılarak incelendi 3D temassız profilometre. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Aşınma oranı (K), K=V/(Fxs) formülü kullanılarak değerlendirilmiştir; burada V aşınmış hacim, F normal yük, s ise kayma mesafesidir.
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Şekil 2 kuru ve yağlanmış ortamlarda Halka Üzerinde Blok testlerinin sürtünme katsayısını (COF) karşılaştırmaktadır. Blok, kuru bir ortamda, yağlanmış bir ortama göre önemli ölçüde daha fazla sürtünmeye sahiptir. COF
ilk 50 devirdeki alıştırma periyodu sırasında dalgalanır ve 200 devir aşınma testinin geri kalanı için ~0,8'lik sabit bir COF'ye ulaşır. Karşılaştırıldığında, USP ağır mineral yağlamada gerçekleştirilen Block-on-Ring testi, 500.000 devir aşınma testi boyunca 0,09'luk sabit düşük COF sergiliyor. Yağlayıcı, yüzeyler arasındaki COF'yi ~90 kat kadar önemli ölçüde azaltır.
Şekil 3 ve 4, kuru ve yağlanmış aşınma testlerinden sonra bloklardaki aşınma izlerinin optik görüntülerini ve kesit 2D profillerini göstermektedir. Aşınma izi hacimleri ve aşınma oranları Tablo 2'de listelenmiştir. Kuru aşınma testinden sonra 200 devir için 72 rpm'lik daha düşük bir dönme hızında çelik blok 9,45 mm˙'lik büyük bir aşınma izi hacmi sergilemektedir. Buna karşılık, mineral yağlayıcıda 500.000 devir için 197 rpm'lik daha yüksek bir hızda gerçekleştirilen aşınma testi, 0,03 mm˙'lik önemli ölçüde daha küçük bir aşınma izi hacmi oluşturur.
Şekil 3'teki görüntüler, yağlanmış aşınma testindeki hafif aşınmaya kıyasla kuru koşullardaki testler sırasında ciddi aşınma meydana geldiğini göstermektedir. Kuru aşınma testi sırasında oluşan yüksek ısı ve yoğun titreşimler metalik döküntülerin oksitlenmesini teşvik ederek ciddi üç cisim aşınmasına neden olur. Yağlı testte mineral yağ sürtünmeyi azaltır ve temas yüzeyini soğutur, ayrıca aşınma sırasında oluşan aşındırıcı kalıntıları uzaklaştırır. Bu da aşınma oranının ~8×10ˆ kat azalmasına yol açar. Farklı ortamlarda aşınma direncindeki bu önemli farklılık, gerçekçi hizmet koşullarında uygun kayma aşınması simülasyonunun önemini göstermektedir.
Test koşullarında küçük değişiklikler yapıldığında aşınma davranışı büyük ölçüde değişebilir. Nanovea'nın tribometresinin çok yönlülüğü, yüksek sıcaklık, yağlama ve tribokorozyon koşullarında aşınma ölçümüne olanak sağlar. Gelişmiş motorun hassas hız ve konum kontrolü, aşınma testlerinin 0,001 ila 5000 rpm arasında değişen hızlarda gerçekleştirilmesini sağlayarak, farklı tribolojik koşullarda aşınmayı araştırmak için araştırma/test laboratuvarları için ideal bir araç haline getirir.
Numunelerin yüzey durumu Nanovea'nın temassız optik proÿlometresi ile incelenmiştir. Şekil 5, aşınma testlerinden sonra halkaların yüzey morfolojisini göstermektedir. Kayma aşınma sürecinin yarattığı yüzey morfolojisini ve pürüzlülüğü daha iyi göstermek için silindir formu çıkarılmıştır. Üç gövdeli aşınma süreci nedeniyle 200 devirlik kuru aşınma testi sırasında önemli yüzey pürüzlenmesi meydana gelmiştir. Kuru aşınma testinden sonra blok ve bilezik sırasıyla 14,1 ve 18,1 µm pürüzlülük Ra sergilerken, daha yüksek hızda uzun süreli 500.000 devir yağlanmış aşınma testi için bu değerler 5,7 ve 9,1 µm'dir. Bu test, piston segmanı-silindir temasının uygun şekilde yağlanmasının önemini göstermektedir. Şiddetli aşınma, yağlama olmadan temas yüzeyine hızla zarar verir ve servis kalitesinin geri döndürülemez şekilde bozulmasına ve hatta motorun kırılmasına neden olur.
SONUÇ
Bu çalışmada, Nanovea'nın Tribometresinin, ASTM G77 Standardını takip eden Block-on-Ring modülünü kullanarak bir çelik metal çiftinin kayma aşınma davranışını değerlendirmek için nasıl kullanıldığını gösteriyoruz. Yağlayıcı, malzeme çiftinin aşınma özelliklerinde kritik bir rol oynar. Mineral yağ, H-30 bloğunun aşınma oranını ~8×10ˆ kat ve COF'yi ~90 kat azaltır. Nanovea'nın Tribometresinin çok yönlülüğü, onu çeşitli yağlama, yüksek sıcaklık ve tribokorozyon koşulları altında aşınma davranışını ölçmek için ideal bir araç haline getirir.
Nanovea'nın Tribometresi, önceden entegre edilmiş tek bir sistemde isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri ile ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt katmanların tüm tribolojik özelliklerinin belirlenmesi için ideal bir çözümdür.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Yüzey İşlemli Bakır Telin Aşınma ve Çizilme Değerlendirmesi
Bakır Tellerde Aşınma ve Çizilme Değerlendirmesinin Önemi
Bakır, elektromıknatıs ve telgrafın icadından bu yana elektrik kablolarında uzun bir kullanım geçmişine sahiptir. Bakır teller, korozyon direnci, lehimlenebilirliği ve 150°C'ye kadar yüksek sıcaklıklardaki performansı sayesinde paneller, sayaçlar, bilgisayarlar, iş makineleri ve cihazlar gibi çok çeşitli elektronik ekipmanlarda kullanılmaktadır. Çıkarılan tüm bakırın yaklaşık yarısı elektrik teli ve kablo iletkenlerinin üretiminde kullanılmaktadır.
Bakır tel yüzey kalitesi, uygulama hizmet performansı ve kullanım ömrü açısından kritik öneme sahiptir. Tellerdeki mikro kusurlar aşırı aşınmaya, çatlak oluşumuna ve yayılmasına, iletkenliğin azalmasına ve yetersiz lehimlenebilirliğe yol açabilir. Bakır tellerin uygun yüzey işlemi, tel çekme sırasında oluşan yüzey kusurlarını gidererek korozyon, çizilme ve aşınma direncini artırır. Bakır tellerin kullanıldığı birçok havacılık ve uzay uygulaması, beklenmedik ekipman arızalarını önlemek için kontrollü davranış gerektirir. Bakır tel yüzeyinin aşınma ve çizilme direncini doğru bir şekilde değerlendirmek için ölçülebilir ve güvenilir ölçümlere ihtiyaç vardır.
Ölçüm Hedefi
Bu uygulamada, farklı bakır tel yüzey işlemlerinin kontrollü bir aşınma sürecini simüle ediyoruz. Çizik testi işlenmiş yüzey katmanında arızaya neden olmak için gereken yükü ölçer. Bu çalışma Nanovea'yı tanıtıyor Tribometre ve Mekanik Test Cihazı elektrik kablolarının değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için ideal araçlardır.
Test Prosedürü ve Prosedürler
Bakır teller üzerindeki iki farklı yüzey işleminin (Tel A ve Tel B) sürtünme katsayısı (COF) ve aşınma direnci, doğrusal ileri geri hareket eden bir aşınma modülü kullanılarak Nanovea tribometre ile değerlendirildi. Bir Al₂O₃ topu (6 mm çapında) bu uygulamada kullanılan karşı malzemedir. Aşınma izi Nanovea kullanılarak incelendi 3D temassız profilometre. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.
Bu çalışmada örnek olarak karşı malzeme olarak pürüzsüz bir Al₂O₃ bilyesi kullanılmıştır. Farklı şekil ve yüzey kalitesine sahip herhangi bir katı malzeme, gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel bir fikstür kullanılarak uygulanabilir.
Nanovea'nın Rockwell C elmas uç (100 μm yarıçap) ile donatılmış mekanik test cihazı, mikro çizik modunu kullanarak kaplanmış teller üzerinde aşamalı yük çizik testleri gerçekleştirdi. Çizik testi parametreleri ve uç geometrisi Tablo 2'de gösterilmiştir.
Sonuçlar ve Tartışma
Bakır telin aşınması:
Şekil 2, aşınma testleri sırasında bakır tellerin COF gelişimini göstermektedir. A teli aşınma testi boyunca ~0,4'lük sabit bir COF gösterirken, B teli ilk 100 devirde ~0,35'lik bir COF sergilemekte ve kademeli olarak ~0,4'e yükselmektedir.
Şekil 3, testlerden sonra bakır tellerin aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. Nanovea'nın 3D temassız profilometresi, aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisinin üstün analizini sundu. Aşınma mekanizmasının temelden anlaşılmasını sağlayarak aşınma izi hacminin doğrudan ve doğru bir şekilde belirlenmesine olanak tanır. Tel B'nin yüzeyinde 600 devirlik bir aşınma testinden sonra belirgin aşınma izi hasarı var. Profilometrenin 3D görüntüsü, aşınma sürecini önemli ölçüde hızlandıran Tel B'nin yüzey işlemli katmanının tamamen çıkarıldığını göstermektedir. Bu, bakır alt tabakanın açıkta kaldığı Tel B üzerinde düzleştirilmiş bir aşınma izi bırakmıştır. Bu durum, Tel B'nin kullanıldığı elektrikli ekipmanların ömrünün önemli ölçüde kısalmasına neden olabilir. Buna karşılık, Tel A yüzeyde sığ bir aşınma izi ile gösterilen nispeten hafif bir aşınma sergilemektedir. A Teli üzerindeki yüzey işlemli katman, aynı koşullar altında B Teli üzerindeki katman gibi kalkmamıştır.
Bakır tel yüzeyinin çizilme direnci:
Şekil 4, test sonrasında teller üzerindeki çizik izlerini göstermektedir. Tel A'nın koruyucu tabakası çok iyi çizilme direnci sergilemektedir. Buna karşılık, Tel B'nin koruyucu tabakası ~1,0 N yükte başarısız olmuştur. Bu teller için çizilme direncindeki böylesine önemli bir fark, Tel A'nın önemli ölçüde gelişmiş aşınma direncine sahip olduğu aşınma performanslarına katkıda bulunur. Şekil 5'te gösterilen çizik testleri sırasında normal kuvvet, COF ve derinliğin gelişimi, testler sırasında kaplama arızası hakkında daha fazla bilgi sağlar.
Sonuç
Bu kontrollü çalışmada, yüzey işlemi görmüş bakır teller için aşınma direncinin nicel değerlendirmesini yapan Nanovea'nın tribometresini ve bakır tel çizilme direncinin güvenilir değerlendirmesini sağlayan Nanovea'nın mekanik test cihazını sergiledik. Tel yüzey işlemi, tellerin kullanım ömrü boyunca tribo-mekanik özelliklerinde kritik bir rol oynamaktadır. Tel A üzerindeki uygun yüzey işlemi, zorlu ortamlardaki elektrik tellerinin performansı ve ömrü açısından kritik öneme sahip olan aşınma ve çizilme direncini önemli ölçüde artırmıştır.
Nanovea'nın tribometresi, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Dinamik Yük Tribolojisi
Dinamik Yük Tribolojisi
Giriş
Aşınma hemen hemen her endüstriyel sektörde meydana gelmekte ve GSYİH'nın ~0,75%'si kadar bir maliyete neden olmaktadır1. Triboloji araştırmaları, üretim verimliliğini ve uygulama performansını artırmanın yanı sıra malzeme, enerji ve çevrenin korunmasında hayati önem taşımaktadır. Titreşim ve salınım, çok çeşitli tribolojik uygulamalarda kaçınılmaz olarak ortaya çıkar. Aşırı dış titreşim aşınma sürecini hızlandırır ve mekanik parçalarda yıkıcı arızalara yol açan hizmet performansını azaltır.
Geleneksel ölü yük tribometreleri normal yükleri kütle ağırlıkları ile uygular. Böyle bir yükleme tekniği sadece yükleme seçeneklerini sabit bir yük ile sınırlamakla kalmaz, aynı zamanda yüksek yüklerde ve hızlarda yoğun kontrolsüz titreşimler yaratarak sınırlı ve tutarsız aşınma davranışı değerlendirmelerine yol açar. Kontrollü salınımın malzemelerin aşınma davranışı üzerindeki etkisinin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesi, farklı endüstriyel uygulamalarda Ar-Ge ve Kalite Kontrol için arzu edilir.
Nanovea'nın çığır açan yüksek yükü tribometre Dinamik yük kontrol sistemi ile maksimum 2000 N yük kapasitesine sahiptir. Gelişmiş pnömatik basınçlı hava yükleme sistemi, aşınma süreci sırasında oluşan istenmeyen titreşimi sönümleme avantajıyla kullanıcıların yüksek normal yükler altında bir malzemenin tribolojik davranışını değerlendirmesine olanak tanır. Bu nedenle eski tasarımlarda kullanılan tampon yaylara gerek kalmadan yük doğrudan ölçülür. Paralel bir elektromıknatıs salınımlı yükleme modülü, 20 N'ye kadar istenen genlikte ve 150 Hz'ye kadar frekansta iyi kontrollü salınım uygular.
Sürtünme, doğrudan üst tutucuya uygulanan yan kuvvetten yüksek doğrulukla ölçülür. Yer değiştirme yerinde izlenerek test numunelerinin aşınma davranışının gelişimi hakkında bilgi sağlanır. Kontrollü salınım yüklemesi altında aşınma testi, tribolojik uygulamalar için gerçek çalışma koşullarını simüle etmek amacıyla korozyon, yüksek sıcaklık, nem ve yağlama ortamlarında da yapılabilir. Entegre yüksek hızlı temassız profilometre Aşınma izi morfolojisini ve aşınma hacmini birkaç saniye içinde otomatik olarak ölçer.
Ölçüm Hedefi
Bu çalışmada, Nanovea T2000 Dinamik Yük Tribometresinin kontrollü salınım yükleme koşulları altında farklı kaplama ve metal numunelerinin tribolojik davranışını inceleme kapasitesini sergiliyoruz.
Test Prosedürü
Tribolojik davranış, örneğin sürtünme katsayısı, COF ve 300 µm kalınlığında aşınmaya dayanıklı bir kaplamanın aşınma direnci, Nanovea T2000 Tribometre tarafından değerlendirilmiş ve ASTM G992'ye uygun olarak disk üzerinde bir pim kullanılarak geleneksel bir ölü yük tribometresi ile karşılaştırılmıştır.
Kontrollü salınım altında 6 mm Al₂0₃ bilyaya karşı ayrı Cu ve TiN kaplı numuneler, Nanovea T2000 Tribometrenin Dinamik Yük Triboloji Modu ile değerlendirildi.
Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.
Çizgi sensörü ile donatılmış entegre 3D profilometre, testlerden sonra aşınma izini otomatik olarak tarayarak saniyeler içinde en doğru aşınma hacmi ölçümünü sağlar.
Sonuçlar ve Tartışma
Pnömatik yükleme sistemi vs Ölü yük sistemi
Nanovea T2000 Tribometre kullanılarak aşınmaya dirençli bir kaplamanın tribolojik davranışı, geleneksel bir ölü yük (DL) tribometresi ile karşılaştırılmıştır. Kaplamanın COF değerinin gelişimi Şekil 2'de gösterilmektedir. Kaplamanın aşınma testi sırasında ~0,6'lık karşılaştırılabilir bir COF değeri sergilediğini gözlemliyoruz. Bununla birlikte, Şekil 3'teki aşınma izinin farklı konumlarındaki 20 kesit profili, kaplamanın ölü yük sistemi altında çok daha şiddetli aşınma yaşadığını göstermektedir.
Yüksek yük ve hızda ölü yük sisteminin aşınma süreci nedeniyle yoğun titreşimler oluşmuştur. Temas yüzeyindeki büyük konsantre basınç, yüksek kayma hızı ile birleştiğinde, hızlandırılmış aşınmaya yol açan önemli ağırlık ve yapı titreşimi yaratır. Geleneksel ölü yük tribometresi, kütle ağırlıkları kullanarak yük uygular. Bu yöntem, hafif aşınma koşulları altında düşük temas yüklerinde güvenilirdir; ancak, yüksek yük ve hızlardaki agresif aşınma koşullarında, önemli titreşim ağırlıkların tekrar tekrar sıçramasına neden olarak düzensiz bir aşınma izine yol açar ve güvenilir olmayan tribolojik değerlendirmeye neden olur. Hesaplanan aşınma oranı 8,0±2,4 x 10-4 mm3/N m olup yüksek bir aşınma oranı ve büyük bir standart sapma göstermektedir.
Nanovea T2000 tribometre, salınımları sönümlemek için dinamik bir kontrol yükleme sistemi ile tasarlanmıştır. Normal yükü, aşınma işlemi sırasında oluşan istenmeyen titreşimi en aza indiren basınçlı hava ile uygular. Buna ek olarak, aktif kapalı döngü yükleme kontrolü, aşınma testi boyunca sabit bir yük uygulanmasını sağlar ve uç, aşınma izinin derinlik değişimini takip eder. Şekil 3a'da gösterildiği gibi önemli ölçüde daha tutarlı bir aşınma izi profili ölçülür ve bu da 3,4±0,5 x 10-4 mm3/N m'lik düşük bir aşınma oranıyla sonuçlanır.
Şekil 4'te gösterilen aşınma izi analizi, Nanovea T2000 Tribometrenin pnömatik basınçlı hava yükleme sistemi tarafından gerçekleştirilen aşınma testinin, geleneksel ölü yük tribometresine kıyasla daha düzgün ve daha tutarlı bir aşınma izi oluşturduğunu doğrulamaktadır. Buna ek olarak, Nanovea T2000 tribometre aşınma süreci sırasında uç yer değiştirmesini ölçerek aşınma davranışının yerinde ilerleyişi hakkında daha fazla bilgi sağlar.
Cu Numunesinin Aşınması Üzerine Kontrollü Salınım
Nanovea T2000 Tribometrenin paralel salınımlı yükleme elektromıknatıs modülü, kullanıcıların kontrollü genlik ve frekans salınımlarının malzemelerin aşınma davranışı üzerindeki etkisini araştırmasını sağlar. Cu numunelerinin COF'si Şekil 6'da gösterildiği gibi in situ olarak kaydedilmiştir. Cu numunesi, ilk 330 devirlik ölçüm sırasında ~0,3'lük sabit bir COF sergileyerek arayüzde kararlı bir temas ve nispeten düzgün bir aşınma izi oluştuğuna işaret etmektedir. Aşınma testi devam ettikçe, COF'nin değişimi aşınma mekanizmasında bir değişiklik olduğunu gösterir. Karşılaştırıldığında, 50 N'de 5 N genlik kontrollü salınım altında yapılan aşınma testleri farklı bir aşınma davranışı sergilemektedir: COF aşınma sürecinin başlangıcında hızlı bir şekilde artmakta ve aşınma testi boyunca önemli bir değişkenlik göstermektedir. COF'nin bu davranışı, normal yükte uygulanan salınımın temastaki kararsız kayma durumunda rol oynadığını göstermektedir.
Şekil 7, entegre temassız optik profilometre tarafından ölçülen aşınma izi morfolojisini karşılaştırmaktadır. Kontrollü 5 N salınım genliği altındaki Cu numunesinin, salınım uygulanmayan 5,03 x 108 µm3 ile karşılaştırıldığında 1,35 x 109 µm3 hacminde çok daha büyük bir aşınma izi sergilediği gözlemlenebilir. Kontrollü salınım, aşınma hızını ~2,7 kat artırarak salınımın aşınma davranışı üzerindeki kritik etkisini göstermektedir.
TiN Kaplamanın Aşınması Üzerine Kontrollü Salınım
TiN kaplama numunesinin COF ve aşınma izleri Şekil 8'de gösterilmektedir. TiN kaplama, testler sırasında COF'nin gelişimiyle gösterildiği gibi salınım altında önemli ölçüde farklı aşınma davranışları sergilemektedir. TiN kaplama, TiN kaplama ile Al₂O₃ bilye arasındaki arayüzde sabit kayma teması nedeniyle aşınma testinin başlangıcındaki alıştırma döneminin ardından ~0,3'lük sabit bir COF gösterir. Bununla birlikte, TiN kaplama bozulmaya başladığında, Al₂O₃ bilye kaplamaya nüfuz eder ve altındaki taze çelik alt tabakaya karşı kayar. Aynı zamanda aşınma yolunda önemli miktarda sert TiN kaplama döküntüsü oluşur ve stabil iki gövdeli kayma aşınmasını üç gövdeli aşınma aşınmasına dönüştürür. Malzeme çift özelliklerinin bu şekilde değişmesi, COF evriminde artan varyasyonlara yol açar. Uygulanan 5 N ve 10 N salınım, TiN kaplama arızasını ~400 devirden 100 devrin altına kadar hızlandırır. Kontrollü salınım altındaki aşınma testlerinden sonra TiN kaplama numunelerindeki daha büyük aşınma izleri, COF'deki böyle bir değişiklikle uyumludur.
Sonuç
Nanovea T2000 Tribometrenin gelişmiş pnömatik yükleme sistemi, geleneksel ölü yük sistemlerine kıyasla doğal olarak hızlı bir titreşim sönümleyici olarak kendine özgü bir avantaja sahiptir. Pnömatik sistemlerin bu teknolojik avantajı, yükü uygulamak için servo motorlar ve yayların bir kombinasyonunu kullanan yük kontrollü sistemlerle karşılaştırıldığında doğrudur. Bu teknoloji, bu çalışmada gösterildiği gibi yüksek yüklerde güvenilir ve daha iyi kontrollü aşınma değerlendirmesi sağlar. Buna ek olarak, aktif kapalı döngü yükleme sistemi, fren sistemlerinde görülen gerçek hayat uygulamalarını simüle etmek için aşınma testleri sırasında normal yükü istenen bir değere değiştirebilir.
Testler sırasında kontrolsüz titreşim koşullarından etkilenmek yerine, Nanovea T2000 Dinamik-Yük Tribometresinin kullanıcıların farklı kontrollü salınım koşulları altında malzemelerin tribolojik davranışlarını nicel olarak değerlendirmelerini sağladığını gösterdik. Titreşimler, metal ve seramik kaplama numunelerinin aşınma davranışında önemli bir rol oynamaktadır.
Paralel elektromıknatıslı salınımlı yükleme modülü, ayarlanan genlik ve frekanslarda hassas bir şekilde kontrol edilen salınımlar sağlayarak, kullanıcıların çevresel titreşimlerin genellikle önemli bir faktör olduğu gerçek yaşam koşullarında aşınma sürecini simüle etmelerine olanak tanır. Aşınma sırasında uygulanan salınımların varlığında, hem Cu hem de TiN kaplama numuneleri önemli ölçüde artan aşınma oranı sergilemektedir. Yerinde ölçülen sürtünme katsayısı ve uç yer değiştirmesinin gelişimi, tribolojik uygulamalar sırasında malzemenin performansı için önemli göstergelerdir. Entegre 3D temassız profilometre, aşınma hacmini hassas bir şekilde ölçmek ve aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisini saniyeler içinde analiz etmek için bir araç sunarak aşınma mekanizmasının temel anlayışına daha fazla bilgi sağlar.
T2000, 20 bit dahili hız ve 16 bit harici konum kodlayıcıya sahip kendinden ayarlı, yüksek kaliteli ve yüksek torklu bir motorla donatılmıştır. Bu, tribometrenin 0,01 ila 5000 rpm arasında kademeli sıçramalarla veya sürekli oranlarda değişebilen benzersiz bir dönme hızı aralığı sağlamasına olanak tanır. Altta bulunan bir tork sensörü kullanan sistemlerin aksine, Nanovea Tribometre sürtünme kuvvetlerini doğru ve ayrı olarak ölçmek için üstte bulunan yüksek hassasiyetli bir yük hücresi kullanır.
Nanovea Tribometers, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları (4 bilyeli, baskı pulu ve halka üzerinde blok testleri dahil) kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Nanovea T2000'in eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
DLC Kaplama Tribolojisi Üzerinde Nem Etkisi
Nemde DLC'de Aşınma Değerlendirmesinin Önemi
Elmas benzeri karbon (DLC) kaplamalar, mükemmel aşınma direnci ve çok düşük sürtünme katsayısı (COF) gibi gelişmiş tribolojik özelliklere sahiptir. DLC kaplamalar farklı malzemeler üzerine uygulandığında elmas özellikleri kazandırır. Uygun tribo-mekanik özellikler, DLC kaplamalarını havacılık parçaları, tıraş bıçakları, metal kesme aletleri, rulmanlar, motosiklet motorları ve tıbbi implantlar gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda tercih edilir hale getirir.
DLC kaplamalar, yüksek vakum ve kuru koşullar altında çelik bilyelere karşı çok düşük COF (0,1'in altında) sergiler12. Bununla birlikte, DLC kaplamalar çevresel koşullardaki değişikliklere, özellikle de bağıl neme (RH) karşı hassastır3. Yüksek nem ve oksijen konsantrasyonuna sahip ortamlar COF'de önemli artışa neden olabilir4. Kontrollü nemde güvenilir aşınma değerlendirmesi, tribolojik uygulamalar için DLC kaplamaların gerçekçi çevresel koşullarını simüle eder. Kullanıcılar hedef uygulamalar için en iyi DLC kaplamalarını doğru karşılaştırmayla seçerler
Farklı neme maruz kalan DLC aşınma davranışlarının.
Ölçüm Hedefi
Bu çalışma Nanovea'yı tanıtıyor Tribometre Nem kontrol cihazıyla donatılmış bu cihaz, çeşitli bağıl nem koşullarında DLC kaplamaların aşınma davranışını araştırmak için ideal bir araçtır.
Test Prosedürü
DLC kaplamaların sürtünme ve aşınma direnci Nanovea Tribometer ile değerlendirildi. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Tribo odasına takılan bir nem kontrol cihazı, bağıl nemi (RH) ±1% doğrulukla hassas bir şekilde kontrol etti. Testler sonrasında DLC kaplamalardaki aşınma izleri ve SiN toplarındaki aşınma izleri optik mikroskop kullanılarak incelendi.
Not: Yağlayıcı veya yüksek sıcaklık gibi çevresel koşullar altında farklı malzeme bağlantısının performansını simüle etmek için herhangi bir katı bilye malzemesi uygulanabilir.
Sonuçlar ve Tartışma
DLC kaplamalar, düşük sürtünmeleri ve üstün aşınma dirençleri nedeniyle tribolojik uygulamalar için mükemmeldir. DLC kaplama sürtünmesi Şekil 2'de gösterilen neme bağlı davranış sergilemektedir. DLC kaplama, nispeten kuru koşullarda (10% RH) aşınma testi boyunca ~0,05'lik çok düşük bir COF gösterir. RH 30%'ye yükseldikçe DLC kaplama test sırasında ~0,1'lik sabit bir COF sergiler. RH 50%'nin üzerine çıktığında COF'un ilk çalışma aşaması ilk 2000 devirde gözlemlenir. DLC kaplama 50, 70 ve 90% bağıl nemde sırasıyla ~0.20, ~0.26 ve ~0.33 maksimum COF gösterir. Alıştırma döneminin ardından, DLC kaplama COF'si 50, 70 ve 90% RH'de sırasıyla ~0.11, 0.13 ve 0.20'de sabit kalır.
Şekil 3'te SiN bilye aşınma izleri ve Şekil 4'te aşınma testlerinden sonra DLC kaplama aşınma izleri karşılaştırılmaktadır. DLC kaplama düşük nemli bir ortama maruz kaldığında aşınma izinin çapı daha küçük olmuştur. Temas yüzeyinde tekrarlayan kayma işlemi sırasında SiN bilye yüzeyinde transfer DLC tabakası birikir. Bu aşamada DLC kaplama, bağıl hareketi kolaylaştırmak ve kesme deformasyonunun neden olduğu daha fazla kütle kaybını sınırlamak için etkili bir yağlayıcı görevi gören kendi transfer katmanına karşı kayar. Düşük bağıl nem ortamlarında (örn. 10% ve 30%) SiN bilyenin aşınma izinde bir transfer filmi gözlemlenir ve bu da bilye üzerinde yavaşlatılmış bir aşınma sürecine neden olur. Bu aşınma süreci Şekil 4'te gösterildiği gibi DLC kaplamanın aşınma izi morfolojisine de yansımaktadır. DLC kaplama, temas arayüzünde sürtünmeyi ve aşınma oranını önemli ölçüde azaltan stabil bir DLC transfer filmi oluşumu nedeniyle kuru ortamlarda daha küçük bir aşınma izi sergiler.
Sonuç
Nem, DLC kaplamaların tribolojik performansında hayati bir rol oynar. DLC kaplama, kayan muadilinin (bu çalışmada bir SiN topu) üzerine aktarılan stabil bir grafit tabakasının oluşması nedeniyle kuru koşullarda önemli ölçüde arttırılmış aşınma direncine ve üstün düşük sürtünmeye sahiptir. DLC kaplama, göreceli hareketi kolaylaştırmak ve kayma deformasyonunun neden olduğu daha fazla kütle kaybını sınırlamak için etkili bir yağlayıcı görevi gören kendi transfer katmanına doğru kayar. Artan bağıl nem ile SiN bilyesi üzerinde bir film gözlemlenmez, bu da SiN bilyası ve DLC kaplaması üzerinde aşınma oranının artmasına neden olur.
Nanovea Tribometre, önceden entegre edilmiş tek bir sistemde isteğe bağlı nem modülleri ile ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modları kullanarak tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar. Kullanıcıların çalışma ortamını farklı nem koşullarında simüle etmelerine olanak tanıyarak, kullanıcılara farklı çalışma koşulları altında malzemelerin tribolojik davranışlarını niceliksel olarak değerlendirmek için ideal bir araç sağlar.
Nanovea Tribometre ve Laboratuvar Hizmeti Hakkında Daha Fazla Bilgi Edinin
1 C. Donnet, Surf. Kaplama. Technol. 100-101 (1998) 180.
2 K. Miyoshi, B. Pohlchuck, K.W. Street, J.S. Zabinski, J.H. Sanders, A.A. Voevodin, R.L.C. Wu, Wear 225-229 (1999) 65.
3 R. Gilmore, R. Hauert, Surf. Kaplama. Technol. 133-134 (2000) 437.
4 R. Memming, H.J. Tolle, P.E. Wierenga, Thin Solid Coatings 143 (1986) 31
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Aşırı Düşük Hızlarda Sürtünme Değerlendirmesi
Düşük Hızlarda Sürtünme Değerlendirmesinin Önemi
Sürtünme, birbirlerine karşı kayan katı yüzeylerin göreceli hareketine direnen kuvvettir. Bu iki temas yüzeyinin göreceli hareketi gerçekleştiğinde, arayüzdeki sürtünme kinetik enerjiyi ısıya dönüştürür. Böyle bir süreç aynı zamanda malzemenin aşınmasına ve dolayısıyla kullanımdaki parçaların performansının düşmesine yol açabilir.
Büyük esneme oranı, yüksek esneklik, mükemmel su geçirmezlik özellikleri ve aşınma direnci ile kauçuk, otomobil lastikleri, cam silecek lastikleri, ayakkabı tabanları ve diğerleri gibi sürtünmenin önemli bir rol oynadığı çeşitli uygulamalarda ve ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamaların niteliğine ve gereksinimine bağlı olarak, farklı malzemelere karşı yüksek veya düşük sürtünme istenir. Sonuç olarak, kauçuğun çeşitli yüzeylere karşı sürtünmesinin kontrollü ve güvenilir bir şekilde ölçülmesi kritik hale gelir.
Ölçüm Hedefi
Kauçuğun farklı malzemelere karşı sürtünme katsayısı (COF), Nanovea kullanılarak kontrollü ve izlenen bir şekilde ölçülür. Tribometre. Bu çalışmada, Nanovea Tribometrenin farklı malzemelerin COF'sini son derece düşük hızlarda ölçme kapasitesini sergilemek istiyoruz.
Sonuçlar ve Tartışma
Kauçuk bilyelerin (6 mm çap, RubberMill) üç malzeme (Paslanmaz çelik SS 316, Cu 110 ve isteğe bağlı Akrilik) üzerindeki sürtünme katsayısı (COF) Nanovea Tribometre ile değerlendirilmiştir. Test edilen metal numuneler ölçümden önce ayna benzeri bir yüzey finişine kadar mekanik olarak parlatılmıştır. Uygulanan normal yük altında kauçuk bilyenin hafif deformasyonu, bir alan teması oluşturmuş ve bu da asperitelerin veya numune yüzey kaplamasının homojen olmamasının COF ölçümlerine etkisini azaltmaya yardımcı olmuştur. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.
Dört farklı hızda farklı malzemelere karşı bir lastik topun COF'si Şekil 2'de gösterilmiştir. 2'de gösterilmiş ve yazılım tarafından otomatik olarak hesaplanan ortalama COF'ler Şekil 3'te özetlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Dönme hızı 0,01 rpm gibi çok düşük bir değerden 5 rpm'ye yükseldikçe metal numunelerin (SS 316 ve Cu 110) COF'larının önemli ölçüde artması ilginçtir - kauçuk/SS 316 çiftinin COF değeri 0,29'dan 0,8'e ve kauçuk/Cu 110 çifti için 0,65'ten 1,1'e yükselmektedir. Bu bulgu, çeşitli laboratuvarlardan bildirilen sonuçlarla uyumludur. Grosch tarafından önerildiği gibi4 Kauçuğun sürtünmesi temel olarak iki mekanizma tarafından belirlenir: (1) kauçuk ve diğer malzeme arasındaki yapışma ve (2) yüzey asperitelerinin neden olduğu kauçuğun deformasyonundan kaynaklanan enerji kayıpları. Schallamach5 Yumuşak kauçuk küreler ve sert bir yüzey arasındaki arayüz boyunca kauçuğun karşı malzemeden ayrılma dalgalarını gözlemlemiştir. Kauçuğun alt tabaka yüzeyinden sıyrılma kuvveti ve ayrılma dalgalarının hızı, test sırasında farklı hızlardaki farklı sürtünmeyi açıklayabilir.
Buna karşılık, kauçuk/akrilik malzeme çifti farklı dönme hızlarında yüksek COF sergilemektedir. Dönme hızı 0.01 rpm'den 5 rpm'ye yükseldikçe COF değeri ~ 1.02'den ~ 1.09'a hafifçe artmaktadır. Bu kadar yüksek COF muhtemelen testler sırasında oluşan temas yüzeyindeki daha güçlü yerel kimyasal bağa bağlanmaktadır.
Sonuç
Bu çalışmada, son derece düşük hızlarda, kauçuğun kendine özgü bir sürtünme davranışı sergilediğini gösteriyoruz - sert bir yüzeye karşı sürtünmesi, göreceli hareketin artan hızıyla artar. Kauçuk, farklı malzemeler üzerinde kayarken farklı sürtünme gösterir. Nanovea Tribometer, malzemelerin sürtünme özelliklerini farklı hızlarda kontrollü ve izlenebilir bir şekilde değerlendirebilir ve kullanıcıların malzemelerin sürtünme mekanizmasına ilişkin temel anlayışı geliştirmelerine ve hedeflenen tribolojik mühendislik uygulamaları için en iyi malzeme çiftini seçmelerine olanak tanır.
Nanovea Tribometer, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Dönme aşamasını 0,01 rpm'ye kadar son derece düşük hızlarda kontrol edebilir ve sürtünmenin gelişimini yerinde izleyebilir. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Polimerlerin Tribolojisi
Giriş
Polimerler çok çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmış ve günlük yaşamın vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Kehribar, ipek ve doğal kauçuk gibi doğal polimerler insanlık tarihinde önemli bir rol oynamıştır. Sentetik polimerlerin üretim süreci, tokluk, viskoelastisite, kendinden yağlama ve diğerleri gibi benzersiz fiziksel özellikler elde etmek için optimize edilebilir.
Polimerlerde Aşınma ve Sürtünmenin Önemi
Polimerler genellikle lastikler, rulmanlar ve konveyör bantlar gibi tribolojik uygulamalar için kullanılır.
Polimerin mekanik özelliklerine, temas koşullarına ve aşınma işlemi sırasında oluşan döküntü veya transfer filminin özelliklerine bağlı olarak farklı aşınma mekanizmaları ortaya çıkar. Polimerlerin hizmet koşulları altında yeterli aşınma direncine sahip olduğundan emin olmak için güvenilir ve ölçülebilir tribolojik değerlendirme gereklidir. Tribolojik değerlendirme, hedef uygulamaya uygun malzeme adayını seçmek için farklı polimerlerin aşınma davranışlarını kontrollü ve izlenen bir şekilde niceliksel olarak karşılaştırmamızı sağlar.
Nanovea Tribometre, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınma ve yağlama modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Bu eşsiz ürün yelpazesi, kullanıcıların yoğun stres, aşınma ve yüksek sıcaklık gibi polimerlerin farklı çalışma ortamlarını simüle etmesine olanak tanır.
ÖLÇÜM HEDEFI
Bu çalışmada Nanovea'nın Tribometre farklı polimerlerin sürtünme ve aşınma direncini iyi kontrollü ve niceliksel bir şekilde karşılaştırmak için ideal bir araçtır.
TEST PROSEDÜRÜ
Farklı yaygın polimerlerin sürtünme katsayısı (COF) ve aşınma direnci Nanovea Tribometre ile değerlendirildi. Sayaç malzemesi olarak (pim, statik numune) bir Al2O3 topu kullanıldı. Polimerler üzerindeki aşınma izleri (dinamik dönen numuneler), bir temassız 3D profilometre ve testler tamamlandıktan sonra optik mikroskop. Bir seçenek olarak, aşınma testi sırasında pimin dinamik numuneye girdiği derinliği ölçmek için temassız bir endoskopik sensörün kullanılabileceği unutulmamalıdır. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Aşınma oranı K, K=Vl(Fxs) formülü kullanılarak değerlendirildi; burada V aşınmış hacim, F normal yük ve s kayma mesafesidir.
Bu çalışmada karşı malzeme olarak Al2O3 bilyelerin kullanıldığını lütfen unutmayın. Gerçek uygulama koşulları altında iki numunenin performansını daha yakından simüle etmek için herhangi bir katı malzeme ikame edilebilir.
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Aşınma hızı, malzemelerin kullanım ömrünü belirlemek için hayati bir faktördür, sürtünme ise tribolojik uygulamalar sırasında kritik bir rol oynar. Şekil 2, aşınma testleri sırasında Al2O3 bilyeye karşı farklı polimerler için COF'nin gelişimini karşılaştırmaktadır. COF, arızaların ne zaman meydana geldiğinin ve aşınma sürecinin yeni bir aşamaya girdiğinin bir göstergesi olarak çalışır. Test edilen polimerler arasında YYPE, aşınma testi boyunca ~0,15 ile en düşük sabit COF değerini korumaktadır. Düzgün COF, istikrarlı bir tribo temasın oluştuğu anlamına gelir.
Şekil 3 ve Şekil 4, test optik mikroskop tarafından ölçüldükten sonra polimer numunelerin aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. In-situ temassız 3D profilometre, polimer numunelerin aşınma hacmini hassas bir şekilde belirleyerek sırasıyla 0,0029, 0,0020 ve 0,0032m3/N m aşınma oranlarının doğru bir şekilde hesaplanmasını mümkün kılmaktadır. Karşılaştırıldığında, CPVC numunesi 0,1121m3/N m ile en yüksek aşınma oranını göstermektedir. CPVC'nin aşınma izinde derin paralel aşınma izleri mevcuttur.
SONUÇ
Polimerlerin aşınma direnci, hizmet performanslarında hayati bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, Nanovea Tribometre'nin farklı polimerlerin sürtünme katsayısını ve aşınma oranını
iyi kontrollü ve kantitatif bir şekilde. HDPE, test edilen polimerler arasında ~0,15 ile en düşük COF değerini göstermektedir. YYPE, Naylon 66 ve Polipropilen numuneleri sırasıyla 0,0029, 0,0020 ve 0,0032 m3/N m gibi düşük aşınma oranlarına sahiptir. Düşük sürtünme ve yüksek aşınma direnci kombinasyonu, HDPE'yi polimer tribolojik uygulamaları için iyi bir aday haline getirmektedir.
In-situ temassız 3D profilometre, hassas aşınma hacmi ölçümü sağlar ve aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisini analiz etmek için bir araç sunarak aşınma mekanizmalarının temel anlayışına daha fazla bilgi sağlar
ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM
Pin-on-Disk Tribometre Kullanılarak Sürekli Stribeck Eğrisi Ölçümü
Giriş:
Hareketli yüzeylerin aşınmasını/sürtünmesini azaltmak için yağlama uygulandığında, arayüzeydeki yağlama teması Sınır, Karışık ve Hidrodinamik Yağlama gibi çeşitli rejimlerden geçebilir. Akışkan filminin kalınlığı bu süreçte önemli bir rol oynar ve esas olarak akışkan viskozitesi, arayüzeyde uygulanan yük ve iki yüzey arasındaki bağıl hız tarafından belirlenir. Yağlama rejimlerinin sürtünmeye nasıl tepki verdiği Stribeck [1-4] eğrisi olarak adlandırılan eğri ile gösterilir.
Bu çalışmada ilk kez sürekli bir Stribeck Eğrisi'ni ölçme yeteneğini gösteriyoruz. Nanovea'yı kullanma Tribometre 15000'den 0,01 rpm'ye kadar gelişmiş kademesiz hız kontrolü, 10 dakika içinde yazılım doğrudan tam bir Stribeck Eğrisi sağlar. Basit ilk kurulum, geleneksel Stribeck eğrisi ölçümleri için veri birleştirme gerektiren farklı hızlarda birden fazla test gerçekleştirmek veya adım adım bir prosedür programlamak yerine, kullanıcıların yalnızca Üstel Rampa Modu'nu seçmesini ve başlangıç ve son hızları girmesini gerektirir. Bu ilerleme, yağlayıcı rejimi değerlendirmesi boyunca kesin veriler sağlar ve zaman ve maliyeti önemli ölçüde azaltır. Test, farklı endüstri mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere büyük bir potansiyel göstermektedir.
Nanovea T50 Tribometre Kullanılarak Kayganlaştırıcı Göz Damlası Karşılaştırması
Göz Damlası Çözümlerini Test Etmenin Önemi
Göz damlası solüsyonları, çeşitli göz sorunlarının neden olduğu semptomları hafifletmek için kullanılır. Örneğin, küçük göz tahrişlerini (örn. kuruluk ve kızarıklık) tedavi etmek, glokom başlangıcını geciktirmek veya enfeksiyonları tedavi etmek için kullanılabilirler. Reçetesiz satılan göz damlası solüsyonları çoğunlukla kuruluğu tedavi etmek için kullanılır. Gözü yağlamadaki etkinlikleri bir sürtünme katsayısı testi ile karşılaştırılabilir ve ölçülebilir.
Göz kuruluğu çok çeşitli faktörlerden kaynaklanabilir, örneğin bilgisayar göz yorgunluğu veya aşırı hava koşullarında dışarıda olmak gibi. İyi bir kayganlaştırıcı göz damlası, gözlerin dış yüzeyindeki nemin korunmasına ve takviye edilmesine yardımcı olur. Bu, kuru gözlerle ilişkili rahatsızlığı, yanmayı veya tahrişi ve kızarıklığı hafifletmek için çalışır. Bir göz damlası solüsyonunun sürtünme katsayısı (COF) ölçülerek, yağlama etkinliği ve diğer solüsyonlara kıyasla nasıl olduğu belirlenebilir.
Ölçüm Hedefi
Bu çalışmada, üç farklı yağlayıcı göz damlası solüsyonunun sürtünme katsayısı (COF) Nanovea T50 Tribometre üzerindeki pin-on-disk düzeneği kullanılarak ölçülmüştür.
Test Prosedürü ve Prosedürler
Alüminadan yapılmış 6 mm çapında küresel bir pim, iki yüzey arasında kayganlaştırıcı görevi gören her bir göz damlası çözeltisi ile bir cam lam üzerine uygulanmıştır. Tüm deneyler için kullanılan test parametreleri aşağıdaki Tablo 1'de özetlenmiştir.
Sonuçlar ve Tartışma
Test edilen üç farklı göz damlası solüsyonu için maksimum, minimum ve ortalama sürtünme katsayısı değerleri aşağıdaki Tablo 2'de tablolaştırılmıştır. Her bir göz damlası solüsyonu için COF v. Devir grafikleri Şekil 2-4'te gösterilmiştir. Her bir test sırasındaki COF, toplam test süresinin çoğunda nispeten sabit kalmıştır. Örnek A en iyi yağlama özelliklerine sahip olduğunu gösteren en düşük ortalama COF'ye sahipti.
Sonuç
Bu çalışmada Nanovea T50 Tribometre'nin üç göz damlası solüsyonunun sürtünme katsayısını ölçme kabiliyetini sergiliyoruz. Bu değerlere dayanarak, Örnek A'nın daha düşük bir sürtünme katsayısına sahip olduğunu ve bu nedenle diğer iki örneğe kıyasla daha iyi yağlama sergilediğini gösteriyoruz.
Nanovea Tribometreler ISO ve ASTM uyumlu döner ve doğrusal modülleri kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar. Aynı zamanda önceden entegre edilmiş tek bir sistemde isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri sağlar. Bu çok yönlülük, kullanıcıların gerçek uygulama ortamını daha iyi simüle etmesine ve çeşitli malzemelerin aşınma mekanizması ve tribolojik özelliklerine ilişkin temel anlayışı geliştirmesine olanak tanır.
