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

Kategori Rotasyonel Triboloji

 

Kaya Tribolojisi

 

KAYA TRİBOLOJİSİ

NANOVEA TRİBOMETRE KULLANIMI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Kayaçlar mineral taneciklerinden oluşur. Bu minerallerin türü ve bolluğu ile mineral taneleri arasındaki kimyasal bağlanma kuvveti kayaların mekanik ve tribolojik özelliklerini belirler. Jeolojik kaya döngülerine bağlı olarak kayalar dönüşümlere uğrayabilir ve genellikle üç ana türe ayrılır: magmatik, tortul ve metamorfik. Bu kayalar farklı mineral ve kimyasal bileşimler, geçirgenlikler ve parçacık boyutları sergiler ve bu özellikler onların çeşitli aşınma dirençlerine katkıda bulunur. Kaya tribolojisi, kayaların çeşitli jeolojik ve çevresel koşullardaki aşınma ve sürtünme davranışlarını araştırır.

KAYA TRİBOLOJİSİNİN ÖNEMİ

Kuyuların sondaj işlemi sırasında aşınma ve sürtünme de dahil olmak üzere kayalara karşı çeşitli aşınma türleri meydana gelir ve bu durum, matkap uçlarının ve kesici aletlerin onarımı ve değiştirilmesine atfedilen önemli doğrudan ve sonuç olarak ortaya çıkan kayıplara yol açar. Bu nedenle kayaların delinebilirliği, delinebilirliği, kesilebilirliği ve aşındırıcılığının incelenmesi petrol, gaz ve madencilik endüstrilerinde kritik öneme sahiptir. Kaya tribolojisi araştırması, en verimli ve uygun maliyetli sondaj stratejilerinin seçiminde önemli bir rol oynar, böylece genel verimliliği artırır ve malzemelerin, enerjinin ve çevrenin korunmasına katkıda bulunur. Ek olarak, yüzey sürtünmesinin en aza indirilmesi, sondaj ucu ile kaya arasındaki etkileşimin azaltılması açısından oldukça avantajlıdır, bu da takım aşınmasının azalmasına ve delme/kesme verimliliğinin artmasına neden olur.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, NANOVEA T50'nin kapasitesini göstermek için iki tip kayanın tribolojik özelliklerini simüle ettik ve karşılaştırdık. Tribometre kayaların sürtünme katsayısının ve aşınma oranının kontrollü ve izlenebilir bir şekilde ölçülmesinde.

NANOVEA

T50


DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN



ÖRNEKLER

TEST PROSEDÜRÜ

İki kaya numunesinin sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci, Pin-on-Disc Aşınma Modülü kullanılarak NANOVEA T50 Tribometre ile değerlendirildi. Karşı malzeme olarak Al2O3 topu (6 mm çapında) kullanıldı. Testlerin ardından NANOVEA Temassız Profilometre kullanılarak aşınma izi incelendi. Test parametreleri aşağıda özetlenmiştir.

Aşınma oranı K, K=V/(F×s)=A/(F×n) formülü kullanılarak değerlendirildi; burada V aşınmış hacim, F normal yük, s kayma mesafesi, A ise aşınma izinin kesit alanı ve n devir sayısıdır. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma izi profilleri NANOVEA Optik Profilometre ile değerlendirildi ve aşınma izi morfolojisi optik mikroskop kullanılarak incelendi.

Bu çalışmada örnek olarak karşı malzeme olarak Al2O3 topunun kullanıldığını lütfen unutmayın. Farklı şekillerdeki herhangi bir katı malzeme, gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel bir fikstür kullanılarak uygulanabilir.

TEST PARAMETRELERI

ÇELİK YÜZEY

Kireçtaşı, Mermer

AŞINMA HALKASI YARIÇAPI 5 mm
NORMAL KUVVET 10 N
TEST SÜRESİ 10 dk
HIZ 100 rpm

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Kireçtaşı ve mermer örneklerinin sertliği (H) ve Elastik Modülü (E), NANOVEA Mekanik Test Cihazının Mikro Girinti modülü kullanılarak ŞEKİL 1'de karşılaştırılmıştır. Kireçtaşı örneği, H için 1,07 ve E için 49,6 GPa değerleri kaydeden mermerin aksine, sırasıyla 0,53 ve 25,9 GPa ölçülen daha düşük H ve E değerleri sergiledi. kireçtaşı numunesi, tanecikli ve gözenekli özelliklerinden kaynaklanan daha büyük yüzey homojenliğine atfedilebilir.

İki kaya örneğinin aşınma testleri sırasında COF'nin gelişimi ŞEKİL 2'de gösterilmektedir. Kireçtaşı başlangıçta aşınma testinin başlangıcında COF'de yaklaşık 0,8'e kadar hızlı bir artış yaşar ve bu değeri test süresi boyunca korur. COF'deki bu ani değişiklik, aşınma izi içindeki temas yüzeyinde meydana gelen hızlı aşınma ve pürüzlendirme işleminden kaynaklanan Al2O3 topunun kaya numunesine nüfuz etmesine bağlanabilir. Buna karşılık mermer numunesi, yaklaşık 5 metrelik kayma mesafesinden sonra COF'de kayda değer bir artış göstererek daha yüksek değerlere ulaşıyor; bu da kireçtaşıyla karşılaştırıldığında üstün aşınma direncine işaret ediyor.

ŞEKİL 1:
Kireçtaşı ve mermer numuneleri arasında Sertlik ve Young Modülü karşılaştırması.

ŞEKİL 2:
Sürtünme Katsayısı'nın (COF) Gelişimi
aşınma testleri sırasında kireçtaşı ve mermer örneklerinde.

ŞEKİL 3, aşınma testlerinden sonra kireçtaşı ve mermer numunelerinin kesit profillerini karşılaştırmaktadır ve Tablo 1, aşınma izi analizinin sonuçlarını özetlemektedir. ŞEKİL 4, optik mikroskop altında numunelerin aşınma izlerini göstermektedir. Aşınma izi değerlendirmesi COF evrimi gözlemiyle uyumludur: Daha uzun süre düşük COF değerini koruyan mermer numunesi, kireçtaşı için 0,0353 mm³/N·m ile karşılaştırıldığında 0,0046 mm³/N·m daha düşük bir aşınma oranı sergiler. Mermerin üstün mekanik özellikleri, kireç taşına göre daha iyi aşınma direncine katkıda bulunur.

ŞEKİL 3:
Aşınma izlerinin kesit profilleri.

 

 

VADİSİ BÖLGESİ VADİ DERİNLİK ORANI GİYMEK
KİREÇ TAŞI 35,3±5,9 × 104 μm2 229±24 mikron 0,0353 mm3/Nm
MERMER 4,6±1,2 × 104 μm2 61±15 mikron 0,0046 mm3/Nm

 

TABLO 1:
Aşınma izi analizinin sonuç özeti.


ŞEKİL 4:
Optik mikroskop altında aşınma izleri.

SONUÇ

Bu çalışmada NANOVEA Tribometrenin mermer ve kireçtaşı olmak üzere iki kaya örneğinin sürtünme katsayısını ve aşınma direncini kontrollü ve izlenebilir bir şekilde değerlendirme kapasitesini ortaya koyduk. Mermerin üstün mekanik özellikleri, olağanüstü aşınma direncine katkıda bulunur. Bu özellik, petrol ve gaz endüstrisinde delme veya kesme işlemlerini zorlaştırır. Tam tersine, yer karoları gibi yüksek kaliteli bir yapı malzemesi olarak kullanıldığında ömrünü önemli ölçüde uzatır.

NANOVEA Tribometreler, hem döner hem de doğrusal modlarda ISO ve ASTM standartlarına bağlı kalarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testi yetenekleri sunar. Ek olarak, yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribokorozyon için hepsi tek bir sisteme kusursuz bir şekilde entegre edilmiş isteğe bağlı modüller sağlar. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin, alt katmanların ve kaya tribolojisinin tüm tribolojik özelliklerinin belirlenmesi için ideal bir çözümdür.

Endüstriyel Kaplamalar Çizilme ve Aşınma Değerlendirmesi

ENDÜSTRİYEL KAPLAMA

TRIBOMETRE KULLANARAK ÇIZIK VE AŞINMA DEĞERLENDIRMESI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD & ANDREA HERRMANN

GİRİŞ

Akrilik üretan boya, zemin boyası, oto boyası ve diğerleri gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan hızlı kuruyan bir koruyucu kaplama türüdür. Zemin boyası olarak kullanıldığında, yürüyüş yolları, bordürler ve otoparklar gibi yoğun yaya ve lastik tekerlek trafiği olan alanlara hizmet edebilir.

KALİTE KONTROL İÇİN ÇİZİK VE AŞINMA TESTLERİNİN ÖNEMİ

Geleneksel olarak, ASTM D4060 standardına göre akrilik üretan zemin boyasının aşınma direncini değerlendirmek için Taber aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Ancak, standartta belirtildiği gibi, "Bazı malzemeler için, Taber Aşındırıcı kullanılarak yapılan aşınma testleri, test sırasında tekerleğin aşındırıcı özelliklerindeki değişiklikler nedeniyle değişkenliğe maruz kalabilir. "1 Bu, test sonuçlarının tekrarlanabilirliğinin zayıf olmasına ve farklı laboratuvarlardan bildirilen değerlerin karşılaştırılmasında zorluklara neden olabilir. Ayrıca, Taber aşınma testlerinde, aşınma direnci belirli sayıda aşınma döngüsünde ağırlık kaybı olarak hesaplanır. Bununla birlikte, akrilik üretan zemin boyalarının önerilen kuru film kalınlığı 37,5-50 μm2'dir.

Taber Abraser tarafından gerçekleştirilen agresif aşındırma işlemi akrilik üretan kaplamayı hızla aşındırabilir ve alt tabakada kütle kaybı yaratarak boya ağırlık kaybının hesaplanmasında önemli hatalara yol açabilir. Aşındırma testi sırasında boyaya aşındırıcı partiküllerin implantasyonu da hatalara katkıda bulunur. Bu nedenle, boyanın tekrarlanabilir aşınma değerlendirmesini sağlamak için iyi kontrol edilen ölçülebilir ve güvenilir bir ölçüm çok önemlidir. Buna ek olarak çizik testi kullanıcıların gerçek hayattaki uygulamalarda erken yapıştırıcı / tutkal arızalarını tespit etmelerini sağlar.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada NANOVEA'nın Tribometreler ve Mekanik Test Cihazları Endüstriyel kaplamaların değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için idealdir.

Farklı son katlara sahip akrilik üretan zemin boyalarının aşınma süreci, NANOVEA Tribometre kullanılarak kontrollü ve izlenebilir bir şekilde simüle edilmiştir. Mikro çizik testi, boyada yapışkan veya yapışkan arızasına neden olmak için gereken yükü ölçmek için kullanılır.

Kompakt Pnömatik Tribometre T100
NANOVEA T100

Kompakt Pnömatik Tribometre

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

NANOVEA PB1000

Geniş Platform Mekanik Test Cihazı

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST PROSEDÜRÜ

Bu çalışma, dayanıklılığı arttırmak amacıyla katkı karışımlarında küçük bir değişiklikle aynı formüle sahip aynı astar (taban kat) ve farklı son katlara sahip ticari olarak temin edilebilen dört su bazlı akrilik zemin kaplamasını değerlendirmektedir. Bu dört kaplama A, B, C ve D Örnekleri olarak tanımlanmıştır.

AŞINMA TESTİ

NANOVEA Tribometre, örneğin sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci gibi tribolojik davranışı değerlendirmek için uygulandı. Test edilen boyalara bir SS440 bilye ucu (6 mm çap, Sınıf 100) uygulandı. COF yerinde kaydedildi. Aşınma oranı K, K=V/(F×s)=A/(F×n) formülü kullanılarak değerlendirildi; burada V aşınmış hacim, F normal yük, s kayma mesafesi, A ise aşınma izinin kesit alanı ve n, devir sayısıdır. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma izi profilleri NANOVEA tarafından değerlendirildi Optik Profilometreve aşınma izi morfolojisi optik mikroskop kullanılarak incelenmiştir.

AŞINMA TESTI PARAMETRELERI

NORMAL KUVVET

20 N

HIZ

15 m/dak

TEST SÜRESI

100, 150, 300 ve 800 döngü

ÇİZİK TESTİ

Rockwell C elmas uç (200 μm yarıçap) ile donatılmış NANOVEA Mekanik Test Cihazı, Mikro Çizik Test Cihazı Modu kullanılarak boya numuneleri üzerinde aşamalı yük çizik testleri gerçekleştirmek için kullanılmıştır. İki nihai yük kullanılmıştır: Boyanın astardan ayrılmasını incelemek için 5 N nihai yük ve astarın metal alt tabakalardan ayrılmasını incelemek için 35 N nihai yük. Sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için her numune üzerinde aynı test koşullarında üç test tekrarlanmıştır.

Tüm çizik uzunluklarının panoramik görüntüleri otomatik olarak oluşturuldu ve kritik arıza konumları sistem yazılımı tarafından uygulanan yüklerle ilişkilendirildi. Bu yazılım özelliği, kullanıcıların çizik testlerinden hemen sonra mikroskop altında kritik yükü belirlemek zorunda kalmak yerine, çizik izleri üzerinde istedikleri zaman analiz yapmalarını kolaylaştırmaktadır.

ÇIZIK TESTI PARAMETRELERI

YÜK TİPİİlerici
İLK YÜK0,01 mN
SON YÜK5 N / 35 N
YÜKLEME ORANI10 / 70 N/dak
ÇİZİK UZUNLUĞU3 mm
ÇİZME HIZI, dx/dt6,0 mm/dak
GIRINTI GEOMETRISI120º koni
GİRDİ MALZEMESİ (uç)Elmas
GIRINTI UCU YARIÇAPI200 μm

AŞINMA TESTI SONUÇLARI

Aşınmanın gelişimini izlemek için her bir numune üzerinde farklı devir sayılarında (100, 150, 300 ve 800 devir) dört adet pin-on-disk aşınma testi gerçekleştirilmiştir. Aşınma testi yapılmadan önce yüzey pürüzlülüğünü ölçmek için numunelerin yüzey morfolojisi NANOVEA 3D Temassız Profilleyici ile ölçülmüştür. Tüm numuneler, ŞEKİL 1'de gösterildiği gibi yaklaşık 1 μm'lik karşılaştırılabilir bir yüzey pürüzlülüğüne sahipti. COF, ŞEKİL 2'de gösterildiği gibi aşınma testleri sırasında in situ olarak kaydedilmiştir. ŞEKİL 4'te 100, 150, 300 ve 800 döngüden sonra aşınma izlerinin gelişimi ve ŞEKİL 3'te aşınma sürecinin farklı aşamalarında farklı numunelerin ortalama aşınma oranı özetlenmiştir.

 

Diğer üç numune için ~0,07 olan COF değeri ile karşılaştırıldığında, Numune A başlangıçta ~0,15 gibi çok daha yüksek bir COF sergilemekte, bu değer kademeli olarak artmakta ve 300 aşınma döngüsünden sonra ~0,3'te sabitlenmektedir. Bu kadar yüksek bir COF aşınma sürecini hızlandırır ve ŞEKİL 4'te gösterildiği gibi önemli miktarda boya döküntüsü oluşturur - Örnek A'nın son kat boyası ilk 100 devirde sökülmeye başlamıştır. ŞEKİL 3'te gösterildiği gibi, Örnek A ilk 300 devirde ~5 μm2/N ile en yüksek aşınma oranını sergilemekte, metal alt tabakanın daha iyi aşınma direnci nedeniyle bu oran ~3,5 μm2/N'ye hafifçe düşmektedir. Örnek C'nin üst kaplaması ŞEKİL 4'te gösterildiği gibi 150 aşınma döngüsünden sonra bozulmaya başlar ve bu durum ŞEKİL 2'deki COF artışıyla da gösterilir.

 

Karşılaştırıldığında, Örnek B ve Örnek D gelişmiş tribolojik özellikler göstermektedir. Örnek B tüm test boyunca düşük COF değerini korur - COF değeri ~0,05'ten ~0,1'e hafifçe yükselir. Böyle bir yağlama etkisi aşınma direncini önemli ölçüde artırır - son kat, 800 aşınma döngüsünden sonra alttaki astara hala üstün koruma sağlar. En düşük ortalama aşınma oranı 800 döngüde sadece ~0,77 μm2/N ile Örnek B için ölçülmüştür. Örnek D'nin üst kaplaması, ŞEKİL 2'de COF'nin ani artışıyla yansıtıldığı gibi 375 döngüden sonra delaminasyona başlar. Örnek D'nin ortalama aşınma oranı 800 döngüde ~1,1 μm2/N'dir.

 

Geleneksel Taber aşınma ölçümleriyle karşılaştırıldığında NANOVEA Tribometre, ticari zemin/otomotiv boyalarının tekrarlanabilir değerlendirmelerini ve kalite kontrolünü sağlayan iyi kontrollü ölçülebilir ve güvenilir aşınma değerlendirmeleri sağlar. Ayrıca, in situ COF ölçümlerinin kapasitesi, kullanıcıların bir aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'un evrimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu da çeşitli boya kaplamalarının aşınma mekanizması ve tribolojik özelliklerinin temel anlayışını geliştirmede kritik öneme sahiptir.

ŞEKİL 1: Boya örneklerinin 3D morfolojisi ve pürüzlülüğü.

ŞEKİL 2: Pin-on-disk testleri sırasında COF.

ŞEKİL 3: Farklı boyaların aşınma oranının evrimi.

ŞEKİL 4: Disk üzerinde pim testleri sırasında aşınma izlerinin evrimi.

ÇIZIK TESTI SONUÇLARI

ŞEKİL 5, Örnek A için çizik uzunluğunun bir fonksiyonu olarak normal kuvvet, sürtünme kuvveti ve gerçek derinlik grafiğini örnek olarak göstermektedir. Daha fazla bilgi sağlamak için isteğe bağlı bir akustik emisyon modülü takılabilir. Normal yük doğrusal olarak arttıkça, girinti ucu, gerçek derinliğin kademeli olarak artmasıyla yansıtıldığı gibi test edilen numuneye kademeli olarak batar. Sürtünme kuvveti ve gerçek derinlik eğrilerinin eğimlerindeki değişim, kaplama hatalarının oluşmaya başladığını gösteren sonuçlardan biri olarak kullanılabilir.

ŞEKİL 5: için çizik uzunluğunun bir fonksiyonu olarak normal kuvvet, sürtünme kuvveti ve gerçek derinlik Örnek A'nın maksimum 5 N yük ile çizik testi.

ŞEKİL 6 ve ŞEKİL 7 sırasıyla 5 N ve 35 N maksimum yük ile test edilen dört boya numunesinin tam çiziklerini göstermektedir. D numunesi astarı delamine etmek için 50 N'luk daha yüksek bir yük gerektirmiştir. 5 N nihai yükteki çizik testleri (ŞEKİL 6) üst boyanın kohezif/yapışkan hatasını değerlendirirken, 35 N'dakiler (ŞEKİL 7) astarın delaminasyonunu değerlendirmektedir. Mikrograflardaki oklar, üst kaplamanın veya astarın astardan veya alt tabakadan tamamen ayrılmaya başladığı noktayı göstermektedir. Kritik Yük, Lc olarak adlandırılan bu noktadaki yük, Tablo 1'de özetlendiği gibi boyanın kohezif veya yapışkan özelliklerini karşılaştırmak için kullanılır.

 

Boya Numunesi D'nin en iyi arayüzey yapışmasına sahip olduğu açıktır - boya delaminasyonunda 4,04 N ve astar delaminasyonunda 36,61 N ile en yüksek Lc değerlerini sergilemektedir. Örnek B ikinci en iyi çizilme direncini göstermektedir. Çizilme analizinden, boya formülünün optimizasyonunun mekanik davranışlar veya daha spesifik olarak akrilik zemin boyalarının çizilme direnci ve yapışma özelliği için kritik öneme sahip olduğunu gösteriyoruz.

Tablo 1: Kritik yüklerin özeti.

ŞEKİL 6: Maksimum 5 N yük ile tam çizik mikrografları.

ŞEKİL 7: Maksimum 35 N yük ile tam çizik mikrografları.

SONUÇ

Geleneksel Taber aşınma ölçümleriyle karşılaştırıldığında, NANOVEA Mekanik Test Cihazı ve Tribometre, ticari zemin ve otomotiv kaplamalarının değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için üstün araçlardır. Çizilme modundaki NANOVEA Mekanik Test Cihazı, bir kaplama sistemindeki yapışma / kohezyon sorunlarını tespit edebilir. NANOVEA Tribometre, boyaların aşınma direnci ve sürtünme katsayısı üzerinde iyi kontrollü ölçülebilir ve tekrarlanabilir tribolojik analiz sağlar.

 

Bu çalışmada test edilen su bazlı akrilik zemin kaplamaları üzerinde yapılan kapsamlı tribolojik ve mekanik analizlere dayanarak, Örnek B'nin en düşük COF ve aşınma oranına ve ikinci en iyi çizilme direncine sahip olduğunu, Örnek D'nin ise en iyi çizilme direncini ve ikinci en iyi aşınma direncini sergilediğini gösteriyoruz. Bu değerlendirme, farklı uygulama ortamlarındaki ihtiyaçları hedefleyen en iyi adayı değerlendirmemize ve seçmemize olanak sağlamaktadır.

 

NANOVEA Mekanik Test Cihazının Nano ve Mikro modüllerinin tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir modülde boya değerlendirmesi için mevcut olan en geniş test yelpazesini sağlar. NANOVEA Tribometre, 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. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm mekanik/tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür. Pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak çiziklerin ve aşınma izlerinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülemesi için isteğe bağlı NANOVEA Temassız Optik Profilleyiciler mevcuttur.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Tribometre Kullanarak Zımpara Kağıdı Aşınma Performansı

ZIMPARA KAĞIDI AŞINMA PERFORMANSI

TRIBOMETRE KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Zımpara kağıdı, bir kağıt veya bezin bir yüzüne yapıştırılmış aşındırıcı parçacıklardan oluşur. Parçacıklar için granat, silisyum karbür, alüminyum oksit ve elmas gibi çeşitli aşındırıcı malzemeler kullanılabilir. Zımpara kağıdı, ahşap, metal ve alçıpan üzerinde belirli yüzey kaplamaları oluşturmak için çeşitli endüstriyel sektörlerde yaygın olarak uygulanmaktadır. Genellikle el veya elektrikli aletlerle uygulanan yüksek basınçlı temas altında çalışırlar.

ZIMPARA KAĞIDININ AŞINMA PERFORMANSINI DEĞERLENDIRMENIN ÖNEMI

Zımpara kağıdının etkinliği genellikle farklı koşullar altındaki aşındırma performansına göre belirlenir. Kum boyutu, yani zımpara kağıdına gömülü aşındırıcı partiküllerin boyutu, zımparalanan malzemenin aşınma oranını ve çizik boyutunu belirler. Daha yüksek kum numaralı zımpara kağıtları daha küçük parçacıklara sahiptir, bu da daha düşük zımparalama hızları ve daha ince yüzey kalitesi sağlar. Aynı kum numarasına sahip ancak farklı malzemelerden yapılmış zımpara kağıtları, kuru veya ıslak koşullar altında benzer olmayan davranışlara sahip olabilir. Üretilen zımpara kağıdının istenen aşındırıcı davranışa sahip olduğundan emin olmak için güvenilir tribolojik değerlendirmelere ihtiyaç vardır. Bu değerlendirmeler, kullanıcıların hedef uygulama için en iyi adayı seçmek amacıyla farklı zımpara kağıdı türlerinin aşınma davranışlarını kontrollü ve izlenen bir şekilde niceliksel olarak karşılaştırmasına olanak tanır.

Yüksek Yük Pnömatik Tribometre

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, NANOVEA Tribometre'nin kuru ve ıslak koşullar altında çeşitli zımpara kağıdı örneklerinin aşınma performansını nicel olarak değerlendirme yeteneğini sergiliyoruz.

NANOVEA

T2000

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST PROSEDÜRLERI

İki tip zımpara kağıdının sürtünme katsayısı (COF) ve aşınma performansı NANOVEA T100 Tribometre ile değerlendirildi. Karşı malzeme olarak 440 paslanmaz çelik bilya kullanıldı. Bilye aşınma izleri, NANOVEA kullanılarak her aşınma testinden sonra incelendi. 3D Temassız Optik Profil Oluşturucu Hassas hacim kaybı ölçümleri sağlamak için.

Karşılaştırmalı bir çalışma oluşturmak için karşı malzeme olarak 440 paslanmaz çelik bilyenin seçildiğini, ancak farklı bir uygulama koşulunu simüle etmek için herhangi bir katı malzemenin ikame edilebileceğini lütfen unutmayın.

TEST RESULTS & DISCUSSION

ŞEKİL 1'de kuru ve ıslak ortam koşullarında Zımpara Kağıdı 1 ve 2'nin COF karşılaştırması gösterilmektedir. Zımpara kağıdı 1, kuru koşullar altında, testin başında 0,4'lük bir COF göstermekte ve bu değer giderek azalarak 0,3'te sabitlenmektedir. Islak koşullar altında, bu numune 0,27'lik daha düşük bir ortalama COF sergilemektedir. Buna karşılık, Örnek 2'nin COF sonuçları kuru COF değerinin 0,27 ve ıslak COF değerinin ~ 0,37 olduğunu göstermektedir. 

Lütfen tüm COF grafikleri için verilerdeki salınımın, bilyenin pürüzlü zımpara kağıdı yüzeylerine karşı kayma hareketinden kaynaklanan titreşimlerden kaynaklandığını unutmayın.

ŞEKİL 1: Aşınma testleri sırasında COF'un evrimi.

ŞEKİL 2 aşınma izi analizinin sonuçlarını özetlemektedir. Aşınma izleri bir optik mikroskop ve bir NANOVEA 3D Temassız Optik Profilleyici kullanılarak ölçülmüştür. ŞEKİL 3 ve ŞEKİL 4, Zımpara Kağıdı 1 ve 2 (ıslak ve kuru koşullar) üzerindeki aşınma testleri sonrasında aşınmış SS440 bilyelerin aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. ŞEKİL 4'te gösterildiği gibi, NANOVEA Optik Profilleyici dört bilyenin yüzey topografisini ve ilgili aşınma izlerini hassas bir şekilde yakalar ve daha sonra hacim kaybını ve aşınma oranını hesaplamak için NANOVEA Mountains Gelişmiş Analiz yazılımı ile işlenir. Bilyenin mikroskop ve profil görüntüsünde, Zımpara Kağıdı 1 (kuru) testi için kullanılan bilyenin 0,313 hacim kaybı ile diğerlerine kıyasla daha büyük bir düzleştirilmiş aşınma izi sergilediği gözlemlenebilir. mm3. Buna karşılık, Zımpara Kağıdı 1 (ıslak) için hacim kaybı 0,131 mm3. Zımpara Kağıdı 2 (kuru) için hacim kaybı 0,163'tür mm3 ve Zımpara Kağıdı 2 (ıslak) için hacim kaybı 0,237'ye yükselmiştir mm3.

Ayrıca, COF'nin zımpara kağıtlarının aşınma performansında önemli bir rol oynadığını gözlemlemek ilginçtir. Zımpara kağıdı 1 kuru durumda daha yüksek COF sergilemiş ve testte kullanılan SS440 bilye için daha yüksek bir aşınma oranına yol açmıştır. Buna karşılık, Zımpara Kağıdı 2'nin ıslak koşuldaki daha yüksek COF'si daha yüksek bir aşınma oranıyla sonuçlanmıştır. Ölçümlerden sonra zımpara kağıtlarının aşınma izleri ŞEKİL 5'te gösterilmektedir.

Zımpara Kağıtları 1 ve 2'nin her ikisi de kuru ve ıslak ortamlarda çalıştığını iddia ediyor. Ancak kuru ve ıslak koşullarda önemli ölçüde farklı aşınma performansı sergilediler. NANOVEA tribometreler tekrarlanabilir aşınma değerlendirmeleri sağlayan, iyi kontrol edilen, ölçülebilir ve güvenilir aşınma değerlendirme yetenekleri sağlar. Dahası, yerinde COF ölçümü kapasitesi, kullanıcıların bir aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'nin gelişimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu, aşınma mekanizmasının ve zımpara kağıdının tribolojik özelliklerinin temel anlayışının geliştirilmesinde kritik öneme sahiptir.

ŞEKİL 2: Bilyaların aşınma izi hacmi ve farklı koşullar altında ortalama COF.

ŞEKİL 3: Testlerden sonra topların yara izleri.

ŞEKİL 4: Bilyelerdeki aşınma izlerinin 3D morfolojisi.

ŞEKİL 5: Farklı koşullar altında zımpara kağıtları üzerindeki aşınma izleri.

SONUÇ

Bu çalışmada, aynı kum numarasına sahip iki tip zımpara kağıdının aşınma performansı kuru ve ıslak koşullar altında değerlendirilmiştir. Zımpara kağıdının servis koşulları, çalışma performansının etkinliğinde kritik bir rol oynamaktadır. Zımpara kağıdı 1 kuru koşullar altında önemli ölçüde daha iyi aşınma davranışına sahipken, Zımpara kağıdı 2 ıslak koşullar altında daha iyi performans göstermiştir. Zımparalama işlemi sırasındaki sürtünme, aşınma performansını değerlendirirken göz önünde bulundurulması gereken önemli bir faktördür. NANOVEA Optik Profilleyici, bilye üzerindeki aşınma izleri gibi herhangi bir yüzeyin 3D morfolojisini hassas bir şekilde ölçerek bu çalışmada zımpara kağıdının aşınma performansı hakkında güvenilir bir değerlendirme yapılmasını sağlar. NANOVEA Tribometre, bir aşınma testi sırasında sürtünme katsayısını yerinde ölçerek bir aşınma sürecinin farklı aşamaları hakkında fikir verir. Ayrıca, 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 yüksek stres, aşınma ve yüksek sıcaklık vb. dahil olmak üzere bilyalı rulmanların farklı zorlu çalışma ortamlarını simüle etmelerine olanak tanır. Ayrıca, yüksek yükler altında üstün aşınma dirençli malzemelerin tribolojik davranışlarını nicel olarak değerlendirmek için ideal bir araç sağlar.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Tribometre ile Cam Kaplama Nem Aşınma Testi

Tribometre ile Cam Kaplama Nem Aşınma Testi

Daha fazla bilgi edinin

CAM KAPLAMA NEM

TRIBOMETRE ILE AŞINMA TESTI

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, Doktora

GİRİŞ

Kendi kendini temizleyen cam kaplama, kir, kir ve lekelerin birikmesini önleyen kolay temizlenen bir cam yüzey oluşturur. Kendi kendini temizleme özelliği sıklığı, zamanı, enerjiyi ve temizlik maliyetlerini önemli ölçüde azaltarak cam cephe, aynalar, duş camları, pencereler ve ön camlar gibi çeşitli konut ve ticari uygulamalar için cazip bir seçim haline getirir.

AŞINMA DIRENCININ ÖNEMI KENDI KENDINI TEMIZLEYEN CAM KAPLAMA

Kendi kendini temizleyen kaplamanın önemli bir uygulaması gökdelenlerdeki cam cephenin dış yüzeyidir. Cam yüzey genellikle güçlü rüzgarlar tarafından taşınan yüksek hızlı parçacıklar tarafından saldırıya uğrar. Hava koşulları da cam kaplamanın hizmet ömründe önemli bir rol oynar. Camın yüzey işlemini yapmak ve eski kaplama arızalandığında yeni kaplamayı uygulamak çok zor ve maliyetli olabilir. Bu nedenle, cam kaplamanın aşınma direnci
farklı hava koşulları kritiktir.


Kendi kendini temizleyen kaplamanın farklı hava koşullarındaki gerçekçi çevresel koşullarını simüle etmek için, kontrollü ve izlenen bir nemde tekrarlanabilir aşınma değerlendirmesine ihtiyaç vardır. Bu, kullanıcıların farklı neme maruz kalan kendi kendini temizleyen kaplamaların aşınma direncini doğru bir şekilde karşılaştırmasına ve hedeflenen uygulama için en iyi adayı seçmesine olanak tanır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, Türkiye'de NANOVEA Nem kontrolörü ile donatılmış T100 Tribometre, farklı nem oranlarında kendi kendini temizleyen cam kaplamaların aşınma direncini araştırmak için ideal bir araçtır.

NANOVEA

T100

Kompakt Pnömatik Tribometre T100

TEST PROSEDÜRLERI

Soda kireç camı mikroskop lamları, iki farklı işlem reçetesi ile kendi kendini temizleyen cam kaplamalarla kaplanmıştır. Bu iki kaplama Kaplama 1 ve Kaplama 2 olarak tanımlanmıştır. Karşılaştırma için kaplanmamış çıplak bir cam lam da test edilmiştir.


NANOVEA Tribometre Kendi kendini temizleyen cam kaplamaların sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci gibi tribolojik davranışlarını değerlendirmek için bir nem kontrol modülüyle donatılmış. Test edilen numunelere bir WC bilye ucu (6 mm çap) uygulandı. COF yerinde kaydedildi. Tribo odasına takılan nem kontrol cihazı bağıl nem (RH) değerini ±1 % aralığında hassas bir şekilde kontrol etti. Aşınma testinin ardından aşınma izi morfolojisi optik mikroskop altında incelendi.

MAKSİMUM YÜK 40 mN
SONUÇLAR & TARTIŞMA

Farklı nem koşullarında pin-on-disk aşınma testleri kaplamalı ve kaplamasız cam üzerinde gerçekleştirilmiştir
örnekler. COF, aşınma testleri sırasında aşağıda gösterildiği gibi yerinde kaydedilmiştir ŞEKİL 1 ve ortalama COF şu şekilde özetlenmiştir ŞEKİL 2. ŞEKİL 4 aşınma testlerinden sonra aşınma izlerini karşılaştırır.


'de gösterildiği gibi ŞEKİL 1kaplanmamış cam, 30% RH'de kayma hareketi başladığında ~0,45'lik yüksek bir COF sergiler ve 300 devirlik aşınma testinin sonunda kademeli olarak ~0,6'ya yükselir. Karşılaştırma yapmak gerekirse
Kaplamalı cam numuneleri Kaplama 1 ve Kaplama 2, testin başında 0,2'nin altında düşük bir COF göstermektedir. COF
Kaplama 2'nin COF değeri testin geri kalanında ~0,25'te sabitlenirken, Kaplama 1'de COF değerinde keskin bir artış görülmektedir.
~250 devir ve COF ~0,5 değerine ulaşır. Aşınma testleri 60% RH'de gerçekleştirildiğinde
kaplanmamış cam, aşınma testi boyunca hala ~0.45'lik daha yüksek bir COF göstermektedir. Kaplama 1 ve 2 sırasıyla 0,27 ve 0,22 COF değerleri sergilemektedir. 90% RH'de, kaplanmamış cam aşınma testinin sonunda ~0,5 gibi yüksek bir COF değerine sahiptir. Kaplama 1 ve 2, aşınma testi başladığında ~0,1'lik karşılaştırılabilir COF sergilemektedir. Kaplama 1, ~0,15'lik nispeten istikrarlı bir COF değerini korur. Bununla birlikte, Kaplama 2 ~100 devirde başarısız olur ve ardından aşınma testinin sonuna doğru COF ~0,5'e önemli bir artış gösterir.


Kendi kendini temizleyen cam kaplamanın düşük sürtünmesi, düşük yüzey enerjisinden kaynaklanır. Çok yüksek bir statik enerji yaratır.
su temas açısı ve düşük roll-off açısı. 'de mikroskop altında gösterildiği gibi 90% RH'de kaplama yüzeyinde küçük su damlacıklarının oluşmasına yol açar. ŞEKİL 3. Ayrıca, RH değeri 30%'den 90%'ye yükseldikçe Kaplama 2 için ortalama COF değerinin ~0,23'ten ~0,15'e düşmesine neden olur.

ŞEKİL 1: Farklı bağıl nemde disk üzerinde pim testleri sırasında sürtünme katsayısı.

ŞEKİL 2: Farklı bağıl nem oranlarında pin-on-disk testleri sırasında ortalama COF.

ŞEKİL 3: Kaplanmış cam yüzeyinde küçük su damlacıklarının oluşumu.

ŞEKİL 4 farklı nem oranlarındaki aşınma testlerinden sonra cam yüzeyindeki aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. Kaplama 1, 30% ve 60% RH'deki aşınma testlerinden sonra hafif aşınma belirtileri göstermektedir. Aşınma testi sırasında COF'deki önemli artışla uyumlu olarak 90% RH'deki testten sonra büyük bir aşınma izine sahiptir. Kaplama 2, hem kuru hem de ıslak ortamdaki aşınma testlerinden sonra neredeyse hiç aşınma belirtisi göstermez ve ayrıca farklı nem oranlarındaki aşınma testleri sırasında sabit düşük COF sergiler. İyi tribolojik özellikler ve düşük yüzey enerjisinin birleşimi, Kaplama 2'yi zorlu ortamlarda kendi kendini temizleyen cam kaplama uygulamaları için iyi bir aday haline getirmektedir. Buna karşılık, kaplanmamış cam farklı nem oranlarında daha büyük aşınma izleri ve daha yüksek COF göstererek kendi kendini temizleyen kaplama tekniğinin gerekliliğini ortaya koymaktadır.

ŞEKİL 4: Farklı bağıl nemlerde disk üzerinde pin testlerinden sonra aşınma izleri (200x büyütme).

SONUÇ

NANOVEA T100 Tribometre, farklı nem oranlarında kendi kendini temizleyen cam kaplamaların değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için üstün bir araçtır. Yerinde COF ölçümü kapasitesi, kullanıcıların aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'un evrimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu da cam kaplamaların aşınma mekanizması ve tribolojik özelliklerinin temel anlayışını geliştirmede kritik öneme sahiptir. Farklı nem oranlarında test edilen kendi kendini temizleyen cam kaplamalar üzerinde yapılan kapsamlı tribolojik analizlere dayanarak, Kaplama 2'nin hem kuru hem de ıslak ortamlarda sabit bir düşük COF ve üstün aşınma direncine sahip olduğunu ve farklı hava koşullarına maruz kalan kendi kendini temizleyen cam kaplama uygulamaları için daha iyi bir aday olduğunu gösteriyoruz.


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. Yüksek sıcaklıklar için isteğe bağlı 3D temassız profilleyici mevcuttur.
Pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak aşınma izinin çözünürlüklü 3D görüntülemesi. 

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

Yüksek Sıcaklıkta Yerinde Aşınma Ölçümü

YERINDE AŞINMA ÖLÇÜMÜ YÜKSEK SICAKLIKTA

TRIBOMETRE KULLANARAK

YERİNDE AŞINMA ÖLÇÜMÜ Havacılık ve Uzay Tribometresi

Tarafından hazırlanmıştır

Duanjie Li, PhD

GİRİŞ

Doğrusal Değişken Diferansiyel Transformatör (LVDT), doğrusal yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılan bir tür sağlam elektrik transformatörüdür. Güç türbinleri, hidrolik, otomasyon, uçak, uydular, nükleer reaktörler ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu çalışmamızda NANOVEA'nın LVDT ve yüksek sıcaklık modüllerinin eklentilerine yer verdik. Tribometre bu, test edilen numunenin aşınma izi derinliğindeki değişikliğin, yüksek sıcaklıklardaki aşınma işlemi sırasında ölçülmesine olanak tanır. Bu, kullanıcıların aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'nin gelişimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu, yüksek sıcaklık uygulamaları için aşınma mekanizmasının ve malzemelerin tribolojik özelliklerinin temel anlayışının geliştirilmesinde kritik öneme sahiptir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, NANOVEA T50 Tribometre'nin yüksek sıcaklıklarda malzemelerin aşınma sürecinin gelişimini yerinde izleme kapasitesini sergilemek istiyoruz.

Alümina silikat seramiğin farklı sıcaklıklardaki aşınma süreci kontrollü ve izlenebilir bir şekilde simüle edilmiştir.

NANOVEA

T50

TEST PROSEDÜRÜ

Alümina silikat seramik plakaların tribolojik davranışı, örneğin sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci NANOVEA Tribometre ile değerlendirilmiştir. Alümina silikat seramik plaka, oda sıcaklığından (RT) yüksek sıcaklıklara (400°C ve 800°C) kadar bir fırın ile ısıtılmış ve ardından bu sıcaklıklarda aşınma testleri yapılmıştır. 

Karşılaştırma için, aşınma testleri numune 800°C'den 400°C'ye ve ardından oda sıcaklığına soğutulduğunda gerçekleştirilmiştir. Test edilen numunelere bir AI2O3 bilye ucu (6 mm çap, Sınıf 100) uygulanmıştır. COF, aşınma derinliği ve sıcaklık yerinde izlenmiştir.

TEST PARAMETRELERI

pin-on-disk ölçümünün

Tribometre LVDT Örneği

Aşınma oranı, K, K=V/(Fxs)=A/(Fxn) formülü kullanılarak değerlendirilmiştir; burada V aşınan hacim, F normal yük, s kayma mesafesi, A aşınma izinin kesit alanı ve n devir sayısıdır. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma izi profilleri NANOVEA Optik Profilleyici ile değerlendirilmiş ve aşınma izi morfolojisi optik mikroskop kullanılarak incelenmiştir.

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Yerinde kaydedilen COF ve aşınma izi derinliği sırasıyla ŞEKİL 1 ve ŞEKİL 2'de gösterilmektedir. ŞEKİL 1'de "-I", sıcaklık RT'den yüksek bir sıcaklığa çıkarıldığında gerçekleştirilen testi göstermektedir. "-D" 800°C'lik daha yüksek bir sıcaklıktan düşürülen sıcaklığı temsil etmektedir.

ŞEKİL 1'de gösterildiği gibi, farklı sıcaklıklarda test edilen numuneler, ölçümler boyunca ~0,6'lık karşılaştırılabilir bir COF sergilemektedir. Bu kadar yüksek bir COF, önemli miktarda döküntü oluşturan hızlandırılmış bir aşınma sürecine yol açar. Aşınma izi derinliği, aşınma testleri sırasında ŞEKİL 2'de gösterildiği gibi LVDT ile izlenmiştir. Numune ısıtılmadan önce oda sıcaklığında ve numune soğutulduktan sonra yapılan testler, alümina silikat seramik plakanın RT'de aşamalı bir aşınma süreci sergilediğini, aşınma izi derinliğinin aşınma testi boyunca kademeli olarak sırasıyla ~170 ve ~150 μm'ye yükseldiğini göstermektedir. 

Buna karşılık, yüksek sıcaklıklardaki (400°C ve 800°C) aşınma testleri farklı bir aşınma davranışı sergilemektedir - aşınma izi derinliği aşınma sürecinin başında hızla artmakta ve test devam ettikçe yavaşlamaktadır. 400°C-I, 800°C ve 400°C-D sıcaklıklarında gerçekleştirilen testler için aşınma izi derinlikleri sırasıyla ~140, ~350 ve ~210 μm'dir.

Farklı sıcaklıklarda pin-on-desk Testleri sırasında COF

ŞEKİL 1. Farklı sıcaklıklarda pin-on-disk testleri sırasında Sürtünme Katsayısı

Farklı sıcaklıklarda alümina silikat seramik plakanın aşınma izi derinliği

ŞEKİL 2. Farklı sıcaklıklarda alümina silikat seramik plakanın aşınma izi derinliğinin evrimi

Alümina silikat seramik plakaların farklı sıcaklıklardaki ortalama aşınma oranı ve aşınma izi derinliği NANOVEA Optical Profiler'da özetlendiği gibi ŞEKİL 3. Aşınma izi derinliği LVDT kullanılarak kaydedilenle uyumludur. Alümina silikat seramik plaka, 400°C'nin altındaki sıcaklıklarda 0,2mm3/N'nin altındaki aşınma oranlarına kıyasla 800°C'de ~0,5 mm3/Nm'lik önemli ölçüde artmış bir aşınma oranı göstermektedir. Alümina silikat seramik plaka, kısa ısıtma işleminden sonra önemli ölçüde gelişmiş mekanik/tribolojik özellikler sergilememekte, ısıl işlemden önce ve sonra karşılaştırılabilir bir aşınma oranına sahip olmaktadır.

Lav ve harika taş olarak da bilinen alümina silikat seramik, ısıtma işleminden önce yumuşak ve işlenebilirdir. 1093°C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda uzun bir fırınlama işlemi, sertliğini ve mukavemetini önemli ölçüde artırabilir, ardından elmas işleme gerekir. Böylesine benzersiz bir özellik, alümina silikat seramiği heykeltıraşlık için ideal bir malzeme haline getirir.

Bu çalışmada, kısa sürede fırınlama için gerekli olandan daha düşük bir sıcaklıkta (800°C'ye karşı 1093°C) ısıl işlemin alümina silikat seramiğin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirmediğini ve bu malzemenin gerçek uygulamalarda kullanılmadan önce uygun şekilde fırınlanmasını gerekli bir işlem haline getirdiğini gösteriyoruz.

 
Farklı sıcaklıklarda numunenin aşınma oranı ve aşınma izi derinliği 1

ŞEKİL 3. Farklı sıcaklıklarda numunenin aşınma oranı ve aşınma izi derinliği

SONUÇ

Bu çalışmadaki kapsamlı tribolojik analize dayanarak, alümina silikat seramik plakanın oda sıcaklığından 800°C'ye kadar farklı sıcaklıklarda karşılaştırılabilir sürtünme katsayısı sergilediğini gösteriyoruz. Bununla birlikte, 800°C'de ~0,5 mm3/Nm'lik önemli ölçüde artan bir aşınma oranı göstererek bu seramiğin uygun ısıl işleminin önemini ortaya koymaktadır.

NANOVEA Tribometreleri, 1000°C'ye kadar yüksek sıcaklıklardaki uygulamalar için malzemelerin tribolojik özelliklerini değerlendirebilmektedir. Yerinde COF ve aşınma izi derinliği ölçümlerinin işlevi, kullanıcıların aşınma sürecinin farklı aşamalarını COF'un evrimi ile ilişkilendirmesine olanak tanır; bu, yüksek sıcaklıklarda kullanılan malzemelerin aşınma mekanizmasının ve tribolojik özelliklerinin temel anlayışını geliştirmede kritik öneme sahiptir.

NANOVEA Tribometreleri, 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. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

Pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak aşınma izlerinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülemesi için isteğe bağlı 3D Temassız Profilleyiciler mevcuttur.

YERINDE AŞINMA ÖLÇÜMÜ

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET

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

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

CANLI SOHBET

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

CANLI SOHBET

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

CANLI SOHBET

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

CANLI SOHBET

Telif Hakkı © 2025 Nanovea. Tüm Hakları Saklıdır.