Régimes de Graissage et Enquête de Friction Aux Pressions Très réduites de Contact Utilisant Le Tribometer Nano Des Instruments de CSM

Sujets Couverts

Mouvement Propre

Différents Régimes de Graissage

Lubrifiants

Définitions

Tests Nanos de Tribometer

Épaisseur de Film Minimum de Lubrifiant

Équation de Loi d'Alimentation Électrique

Augmentez dans le Coefficient de Friction

Élastohydrodynamique aux Passages Hydrodynamiques

Nano, Micro et Échelles de Macro-instruction

Des Vitesses de Glissement Plus Élevées

Mouvement Propre

La Mesure de la tribologie aux échelles micro et nanoes a été limitée par le manque d'instrumentation dédiée. Le Microscope de Force de Lecture (SFM) a été l'instrument du choix pour la friction, l'usure et le graissage vérifiants à de telles petites échelles. Cependant, le SFM produit souvent des pressions de contact dans le domaine gigapascal dû aux petites cotes de l'extrémité. Le Tribometer Nano des Instruments de CSM permet des états beaucoup plus grands d'une variation en contact, et pour cette raison davantage est adapté à l'étude des lubrifiants aux charges très faibles.

Différents Régimes de Graissage

Une étude récente a pu afficher le passage par des régimes différents de graissage car la charge appliquée est variée sur un contact lubrifié.

Lubrifiants

Les lubrifiants vérifiés étaient de deux types différents. Le premier était une huile minérale (MO) se composant des composés aromatiques de 3%, naphtènes de 31% et 66% paraffine, avec des viscosité le CST 40 du CST, 96 le CST et 200. Le deuxième était un pétrole synthétique composé de polyalphaolefine (PAO) avec une viscosité de base du CST 6, à laquelle deux additifs ont été ajoutés : Le ` Irgalube 63' additif contient le dithiophosphate et est utilisé comme pression extrême, additif antiusure pour les lubrifiants industriels et graisses. Additif du ` l'Irgalube211 le' contient le phosphorothionate triphénilique alcoylé et est utilisé en tant qu'additif antiusure en liquide de métallurgie et pétroles de moteur de véhicule.

Définitions

Afin de décrire amplement l'interaction de deux surfaces et une couche intermédiaire de lubrifiant soumise à normal et à glisser des forces, on doit regarder les définitions qui décrivent les paramètres non seulement géométriques et hydrodynamiques mais également les déformations élastiques qui se produisent autour de la zone de l'interaction. Le graissage Élastohydrodynamique (EHL) entre une sphère et une Floride à la plaque peut être décrit par une loi d'alimentation électrique qui associe des paramètres variés à l'épaisseur de film minimum de lubrifiant (hmin) à la remarque de contact :

là où R est le radius de l'associé sphérique, U est la vitesse coulissante, W est la charge normale et le α et les η0 sont des propriétés de lubrifiant associant la modification de la viscosité sous la pression croissante. E est le module élastique réduit de la surface comme décrit par théorie Hertzienne.

Tests Nanos de Tribometer

Les tests de Tribometer de Nano ont été effectués utilisant une bille d'acier 100Cr6 du diamètre 2mm en tant qu'associé sphérique avec un disque en acier Étain-enduit comme plaque de laquelle les pétroles de test pourraient être appliqués utilisant une micropipette. Chaque essai a été réalisé avec exact 30μl de pétrole et la plaque a été tournée à un taux de 20 t/mn donnant une vitesse linéaire pertinente de 4,2 systèmes de gestion des matériels-1 au moment où le contact. Sept charges continuellement appliquées de 250μN, de 500μN, de 1mN, de 2mN, de 4mN, de 10mN et de 25mN (qui représentent des pressions Hertziennes de contact environ de 110MPa, de 140MPa, de 180MPa, de 225MPa, de 280MPa, de 385MPa et de 520MPa respectivement) ont été utilisées pour chaque cycle de tests. La force de frottement (f) a été mesurée plus de 200 tours de la plaque et pour cette raison le coefficient de friction (μ) pourrait être prévu comme μ = F/W, avec W représentant la charge normale comme appliqué par l'assemblage en porte-à-faux de source en verre (affiché dans Fig. 1).

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - vue En gros plan du senseur en verre Nano de force de source de Tribometer qui laisse charger par le domaine 20μN - 1N.

Le Schéma 1. vue En gros plan du senseur en verre Nano de force de source de Tribometer qui laisse charger par le domaine 20μN - 1N.

Un ensemble complet de données mesurées de coefficient de friction pour un de pétroles de test (200cSt) est affiché dans Fig. 2 pour le domaine 250μN - de charge le manganèse 25. Il peut voir qu'à mesure que la charge est augmentée, l'interaction de la bille, surface témoin et chute de lubrifiant entre trois régimes distincts. Pour des charges de 250μN et de 500μN le lubrifiant empêche le mouvement de glissement de la bille sur la surface menant à une résistance de frottement plus élevée. À 1mN, le coefficient de friction est encore élevé mais la courbure diminue graduellement au cours de la durée du test, caractéristique du « rodage » des surfaces.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - coefficients Expérimental mesurés de friction en fonction des recouvrements rotationnels pour une huile minérale de grande pureté du CST 200, pour les charges appliquées dans le μN du domaine 250 - manganèse 25.

Le Schéma 2. coefficients Expérimental mesurés de friction en fonction des recouvrements rotationnels pour une huile minérale de grande pureté du CST 200, pour les charges appliquées dans le μN du domaine 250 - manganèse 25.

Pour des charges plus grandes que 2mN, les courbures semblent avoir une période de rodage après quoi un équilibré est atteint où le coefficient de friction stabilise à une valeur constante.

Épaisseur de Film Minimum de Lubrifiant

L'épaisseur de film minimum de lubrifiant peut être prévue à partir de la loi d'alimentation électrique pour différentes différentes viscosité de pétrole, suivant les indications de Fig. 3. Les résultats ici sont affichés en fonction de la charge normale, bien que l'équation prouve que la vitesse coulissante et le radius de sphère ont une influence beaucoup plus significative sur l'épaisseur de film que la charge appliquée.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - épaisseurs de film Prévues de pétrole en fonction de charge normale pour quatre viscosité différentes de pétrole (radius de sphère de 1 millimètre).

Le Schéma 3. A Prévu des épaisseurs de film de pétrole en fonction de la charge normale pour quatre viscosité différentes de pétrole (radius de sphère de 1 millimètre).

Équation de Loi d'Alimentation Électrique

L'équation de loi d'alimentation électrique affiche cela pour n'importe quel système bille-sur-plat donné, diminue dans la charge normale ou les augmentations de la vitesse de glissement mènent aux augmentations de l'épaisseur de film de lubrifiant. À une certaine remarque l'épaisseur de film sera si grande pour complet indépendant les aspérités extérieures des deux surfaces de opposition. Une Telle condition désigné sous le nom du plein film ou le graissage hydrodynamique et, parce qu'il n'y a plus n'importe quelle interaction entre accoupler les surfaces du matériau, l'épaisseur de film de lubrifiant devient régi par la viscosité, la vitesse et la charge normale.

Augmentez dans le Coefficient de Friction

Une augmentation exponentielle du coefficient de friction est affichée dans Fig. 4 (a) à mesure que l'épaisseur de film augmente. Ce comportement est évident pour chacune des quatre viscosité tracées. Pour les charges faibles où les pressions Hertziennes de contact tombent à autour de 110MPa, la friction est à un maximum. À Mesure Que la charge est ultérieurement augmentée, la friction diminue (vu comme la diminution initiale de chaque courbure). Lorsqu'il s'agit des viscosité 40cSt et 96cSt, il est de manière dégagée visible qu'il y ait une épaisseur de film optima/charge normale qui entraîne un coefficient minimum de friction.

Élastohydrodynamique aux Passages Hydrodynamiques

Le passage entre différents régimes de graissage peut être vu si le coefficient de friction est tracé en fonction du numéro de Stribeck, L, où L = ηU/W. Les résultats pour les mêmes quatre viscosité sont affichés dans Fig. 4 (b) où le passage d'élastohydrodynamique aux régimes hydrodynamiques peut de manière dégagée être vu. Afin de vérifier le régime de graissage de borne, une vitesse de glissement beaucoup inférieure serait exigée au contact. À de telles basses vitesses, il n'y a aucun habillage de pression dans le lubrifiant et pour cette raison la charge est totalement transportée par les aspérités dans la zone de contact.

Le Schéma 4. résultats Expérimentaux pour le coeffi de friction cient d'une bille 100Cr6 de radius 1 millimètre en contact avec un échantillon en acier Étain-enduit. Le Glissement de la vitesse était 4,2 mms-1 et quatre viscosité différentes de pétrole sont affichées. L'épaisseur de film est tracée dans (a) attendu qu'une représentation de Stribeck est donnée en (b).

Nano, Micro et Échelles de Macro-instruction

Bien Que le Tribometer Nano soit idéalement adapté à la caractérisation des propriétés de lubrifiant aux échelles micro et de nano, il peut également être d'intérêt de marquer de tels résultats avec des mesures effectuées à la macro échelle sur un instrument différent. À l'aide de trois instruments différents il a été possible de tracer les trois régimes de graissage d'une huile minérale 200cSt. Une machine normale de goupille-sur-disque a été utilisée pour mesurer le coefficient de friction de la condition de borne avec le μ étant au commencement stable à environ 0,3 (pour L valeurs de 0,15 - 1) après quoi lui relâche à un μ minimum de 0,11 (à L = 20). Le Tribometer Nano est alors employé pour mesurer le μ de L valeurs d'environ 10 jusqu'à 5000. Ceci couvre le passage de mélangé aux régimes hydrodynamiques (les états de contact sont radius de 1mm et glissement de la vitesse 4.2mms-1).

Des Vitesses de Glissement Plus Élevées

Pour des vitesses de glissement plus élevées, l'Appareil De Contrôle Nano de Brouillon est utilisé avec un radius de contact de μm 20 et une vitesse coulissante de 1cms-1. Ceci permet au μ d'être mesuré jusqu'à un L valeur environ de 70000. C'est un bon exemple de la façon dont les capacités de mesure de trois instruments peuvent être combinées pour fournir l'information de frottement de la macro-instruction vers le bas aux échelles micro.

Source : Instruments de CSM

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Instruments de CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:41

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