Regímenes de la Lubricación e Investigación de la Fricción En las Presiones Ultrabajas del Contacto Usando El Tribometer Nano De los Instrumentos del CSM

Temas Revestidos

Antecedentes

Diversos Regímenes de la Lubricación

Lubricantes

Definiciones

Pruebas Nanas de Tribometer

Espesor Del Film Mínimo del Lubricante

Ecuación de la Ley de Potencia

Aumente de Coeficiente de la Fricción

Elastohidrodinámico a las Transiciones Hidrodinámicas

Nano, Micrófono y Escalas de la Macro

Velocidades Que Deslizan Más Altas

Antecedentes

La Medición de la tribología en las escalas micras y nanas ha sido limitada por la falta de instrumentación dedicada. El Microscopio de la Fuerza de la Exploración (SFM) ha sido el instrumento de la opción para la fricción, el desgaste y la lubricación de investigación en tales pequeñas escalas. Sin Embargo, el SFM produce a menudo presiones del contacto en el rango gigapascal debido a las pequeñas dimensiones de la punta. El Tribometer Nano de los Instrumentos del CSM permite una variación mucho mayor en condiciones del contacto, y por lo tanto se adapta más al estudio de lubricantes en las cargas muy inferiores.

Diversos Regímenes de la Lubricación

Un estudio reciente ha podido mostrar la transición con regímenes de la lubricación que diferían pues la carga aplicada se varía en un contacto lubricado.

Lubricantes

Los lubricantes investigados eran de dos diversos tipos. El primer era un aceite mineral (MO) que consistía en los compuestos aromáticos del 3%, naftenos del 31% y el 66% encera con parafina, con viscosidades CST 40 de CST, 96 CST y 200. El segundo era un aceite sintetizado integrado por polyalphaolefine (PAO) con una viscosidad baja de CST 6, a la cual dos añadidos fueron agregados: El ` Irgalube 63' añadido contiene el dithiophosphate y se utiliza como una presión extrema, un añadido antiusura para los lubricantes industriales y grasas. Añadido del ` el Irgalube211 el' contiene el phosphorothionate trifenílico alquilizado y se utiliza como añadido antiusura en líquidos de la metalurgia y aceites de motor automotor.

Definiciones

Para describir completo la acción recíproca de dos superficies y una capa intermediaria del lubricante sujetada a normal y a deslizar fuerzas, una debe observar las definiciones que describen los parámetros no sólo geométricos e hidrodinámicos pero también las deformaciones elásticas que ocurren alrededor de la zona de la acción recíproca. La lubricación Elastohidrodinámica (EHL) entre una esfera y una Florida en la placa se puede describir por una ley de potencia que se relacione diversos parámetros con el espesor del film mínimo del lubricante (hmin) en la punta de contacto:

donde está el radio R del socio esférico, U es la velocidad que desliza, W es la carga normal y el α y η0 son propiedades del lubricante que relacionan el cambio de la viscosidad bajo presión cada vez mayor. E es el módulo de elástico reducido de la superficie según lo descrito por teoría Hertziana.

Pruebas Nanas de Tribometer

Las pruebas Nanas de Tribometer fueron realizadas usando una bola de acero 100Cr6 del diámetro 2m m como el socio esférico con un disco de acero Estaño-revestido como la placa en la cual los aceites de la prueba podrían ser aplicados usando una micropipeta. Cada prueba fue realizada con exactamente 30μl del aceite y la placa fue girada hasta una tasa de 20 revoluciones por minuto que daban una velocidad lineal efectiva de 4,2 mms-1 actualmente contacto. Siete cargas constante aplicadas de 250μN, de 500μN, de 1mN, de 2mN, de 4mN, de 10mN y de 25mN (que representan presiones Hertzianas del contacto de aproximadamente 110MPa, de 140MPa, de 180MPa, de 225MPa, de 280MPa, de 385MPa y de 520MPa respectivamente) fueron utilizadas para cada ciclo de la prueba. La fuerza friccional (f) fue medida sobre 200 revoluciones de la placa y por lo tanto el coeficiente de fricción (μ) se podría calcular como μ = F/W, con W representando la carga normal según lo aplicado por el ensamblaje voladizo del muelle de cristal (mostrado en Fig. 1).

AZoNano - La A a Z de la Nanotecnología - opinión del Primer del sensor de cristal Nano de la fuerza del muelle de Tribometer que permite el cargar a través del rango 20μN - 1N.

Cuadro 1. opinión del Primer del sensor de cristal Nano de la fuerza del muelle de Tribometer que permite el cargar a través del rango 20μN - 1N.

Un conjunto completo de los datos medidos del coeficiente de la fricción para uno de los aceites de la prueba (200cSt) se muestra en Fig. 2 para el rango 250μN - de la carga manganeso 25. Puede ser visto que como se aumenta la carga, la acción recíproca de la bola, superficie de la muestra y caída del lubricante entre tres regímenes distintos. Para las cargas de 250μN y de 500μN el lubricante inhibe el movimiento que desliza de la bola en la superficie que lleva a una resistencia friccional más alta. En 1mN, el coeficiente de la fricción es todavía alto pero la curva disminuye gradualmente sobre la duración de la prueba, característica del “rodaje” de las superficies.

AZoNano - La A a Z de la Nanotecnología - coeficientes Experimental medidos de la fricción en función de los revestimientos rotatorios para un aceite mineral de la pureza elevada del CST 200, para las cargas aplicadas en el μN del rango 250 - manganeso 25.

Cuadro 2. coeficientes Experimental medidos de la fricción en función de los revestimientos rotatorios para un aceite mineral de la pureza elevada del CST 200, para las cargas aplicadas en el μN del rango 250 - manganeso 25.

Para las cargas mayores que 2mN, las curvas parecen tener un período del rodaje después de lo cual se alcanza un de estado estacionario donde el coeficiente de fricción se estabiliza a un valor constante.

Espesor Del Film Mínimo del Lubricante

El espesor del film mínimo del lubricante se puede calcular de la ley de potencia para diversas diversas viscosidades del aceite, tal y como se muestra en de Fig. 3. Los resultados aquí se muestran en función de carga normal, aunque la ecuación muestre que la velocidad que desliza y el radio de la esfera tienen una influencia mucho más importante en el espesor del film que la carga aplicada.

AZoNano - La A a Z de la Nanotecnología - espesores del film Calculados de aceite en función de la carga normal para cuatro diversas viscosidades del aceite (radio de la esfera de 1 milímetro).

El Cuadro 3. Calculaba espesores del film de aceite en función de la carga normal para cuatro diversas viscosidades del aceite (radio de la esfera de 1 milímetro).

Ecuación de la Ley de Potencia

La ecuación de la ley de potencia muestra eso para cualquier sistema bola-en-plano dado, disminuye en carga normal o los aumentos en velocidad que desliza llevan a los aumentos en el espesor del film del lubricante. En algún momento el espesor del film será tan grande en cuanto a totalmente separado las asperezas superficiales de las dos superficies que oponen. Tal condición se refiere como película completa o la lubricación hidrodinámica y, porque hay no más cualquier acción recíproca entre el apareamiento de superficies materiales, el espesor del film del lubricante se regula por la viscosidad, la velocidad y la carga normal.

Aumente de Coeficiente de la Fricción

Un aumento exponencial en el coeficiente de la fricción se muestra en Fig. 4 (a) mientras que el espesor del film aumenta. Este comportamiento es evidente para las cuatro viscosidades trazadas. Para las cargas inferiores adonde las presiones Hertzianas del contacto caen alrededor de 110MPa, la fricción está en un máximo. Mientras Que la carga se aumenta posteriormente, la fricción disminuye (véase como la disminución inicial de cada curva). Cuando se trata de las viscosidades 40cSt y 96cSt, es sin obstrucción visible que hay un espesor del film óptimo/una carga normal que causa un coeficiente mínimo de la fricción.

Elastohidrodinámico a las Transiciones Hidrodinámicas

La transición entre diversos regímenes de la lubricación puede ser considerada si el coeficiente de fricción se traza en función del número de Stribeck, L, donde L = ηU/W. Los resultados para las mismas cuatro viscosidades se muestran en la Fig. 4 (b) donde la transición de elastohidrodinámico a los regímenes hidrodinámicos puede ser considerada sin obstrucción. Para investigar el régimen de la lubricación del límite, una velocidad que desliza mucho más inferior sería requerida en el contacto. A tales velocidades inferiores, no hay acumulación de la presión en el lubricante y por lo tanto la carga es llevada totalmente por las asperezas en el área de contacto.

Cuadro 4. resultados Experimentales para el coeffi de la fricción cient de una bola 100Cr6 del radio 1 milímetro en contacto con una muestra de acero Estaño-revestida. Deslizar velocidad era 4,2 mms-1 y se muestran cuatro diversas viscosidades del aceite. El espesor del film se traza en (a) mientras que una representación de Stribeck se da en (b).

Nano, Micrófono y Escalas de la Macro

Aunque el Tribometer Nano se adapte idealmente a la caracterización de las propiedades del lubricante en las escalas micras y nanas, puede también estar de interés de correlacionar tales resultados con las mediciones hechas en la escala macra en un diverso instrumento. Usando tres diversos instrumentos ha sido posible correlacionar los tres regímenes de la lubricación de un aceite mineral 200cSt. Una máquina estándar del contacto-en-disco fue utilizada para medir el coeficiente de la fricción de la condición de límite con el μ que era inicialmente estable aproximadamente 0,3 (para L valores de 0,15 - 1) después de lo cual él cae a un μ mínimo de 0,11 (en L = 20). El Tribometer Nano entonces se utiliza para medir el μ de L valores de cerca de 10 hasta 5000. Esto reviste la transición de mezclado a los regímenes hidrodinámicos (las condiciones del contacto son radio de 1m m y deslizar la velocidad 4.2mms-1).

Velocidades Que Deslizan Más Altas

Para velocidades que deslizan más altas, el Probador Nano de la Rayadura se utiliza con un radio del contacto del μm 20 y una velocidad que desliza de 1cms-1. Esto permite que el μ sea medido hasta un L valor de alrededor 70000. Éste es un buen ejemplo de cómo las capacidades de la medición de tres instrumentos se pueden combinar para dar la información friccional de la macro hacia abajo a las escalas micras.

Fuente: Instrumentos del CSM

Para más información sobre esta fuente visite por favor los Instrumentos del CSM

Date Added: Dec 6, 2006 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 20:00

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