מדידת השחיקה על מיקרו וננו קשקשים הוגבל על ידי חוסר מכשור ייעודי. מיקרוסקופ כוח סריקה (SFM) כבר הכלי של הבחירה של חוקרת, חיכוך שימון ללבוש בקני מידה קטנים כאלה. עם זאת, לעתים קרובות SFM מייצרת לחצים קשר בשל טווח gigapascal את ממדיו הקטנים של קצה. Tribometer Nano מ CSM מכשירים מאפשר וריאציה הרבה יותר בתנאים מגע, ולכן הוא מתאים יותר ללימוד של חומרי סיכה על עומסים נמוכים מאוד. שימון משטרים שונים מחקר שנערך לאחרונה הצליחה להראות את המעבר בין המשטרים סיכה שונים כמו עומס להחיל מגוונת על קשר משומנים. חומרי סיכה חומרי סיכה נחקר היו שני סוגים שונים. הראשון היה שמן מינרלי (MO) המורכב ארומטיים 3%, 31% ו naphthenes פרפינים 66%, עם viscosities של 40 CST, 96 ו - 200 CST CST. השני היה שמן סינתטי מורכב polyalphaolefine (פאו) עם צמיגות בסיס של CST 6, כדי שבו שני תוספים נוספו: "Irgalube 63 'מכיל תוסף dithiophosphate והוא משמש כתוסף קיצוני, אנטי ללבוש הלחץ סיכה תעשייתיים ו גריז. תוסף "Irgalube211" מכיל phosphorothionate triphenyl alkylated והוא משמש כתוסף אנטי ללבוש במתכת עובד נוזלים שמני מנוע הרכב. הגדרות כדי לתאר את האינטראקציה של שני משטחים שכבת סיכה מתווך נתון כוחות הן נורמליות הזזה, צריך להסתכל על הגדרות המתארים לא רק את הפרמטרים גיאומטריות הידרודינמית, אלא גם דפורמציות אלסטי המתרחשים סביב אזור של אינטראקציה . שימון Elastohydrodynamic (EHL) בין כדור ו שטוחים צלחת יכול להיות מתואר על פי חוק כוח המתייחס פרמטרים שונים על עובי הסרט מינימום חומר סיכה (hmin) בנקודת מגע:  כאשר R הוא רדיוס של השותף כדורית, U היא המהירות הזזה, W הוא עומס נורמלי α ו η0 הם מאפיינים הקשורים סיכה שינוי צמיגות תחת לחץ הולך וגובר. E הוא מודול אלסטי מופחת של פני השטח כפי שתואר על ידי תורת Hertzian. ננו Tribometer בדיקות הבדיקות Tribometer Nano בוצעו באמצעות כדור פלדה בקוטר 2 מ"מ 100Cr6 כשותף כדורית עם דיסק פח פלדה מצופה כמו צלחת שעליה שמנים מבחן יכול להיות מיושם באמצעות micropipette. הבדיקה בוצעה עם כל 30μl בדיוק הנפט הצלחת הסתובב בקצב של 20 סל"ד מתן מהירות קווית אפקטיבי של 4.2 MMS -1 בנקודת מגע. שבעה מטענים להחיל הזמן של 250μN, 500μN, 1mN, 2mN, 4mN, 10mN ו 25mN (המייצגים לחצים מגע Hertzian של כ 110MPa, 140MPa, 180MPa, 225MPa, 280MPa, 385MPa ו 520MPa בהתאמה) שימשו לכל מחזור הבדיקה. כוח החיכוך (F) נמדדה מעל 200 סיבובים של הצלחת, ולכן מקדם החיכוך (μ) יכול להיות מחושב μ = F / W, עם W המייצג את עומס כרגיל המיושמות על ידי הרכבה האביב שלוחה זכוכית (מוצג איור. 1).  איור 1 תקריב תצוגה של חיישן זכוכית ננו Tribometer כוח קפיץ אשר מאפשר טעינה באמצעות מגוון 20μN -. 1N. מערך שלם של נתונים שנמדדו מקדם החיכוך של אחד השמנים הבדיקה (200cSt) מוצג באיור. 2 עבור 250μN מגוון עומס - 25 MN. ניתן לראות כי העומס הוא גדל, את האינטראקציה של פני השטח, מדגם הכדור נופל סיכה בין שלושה משטרים שונים. במשך המון 250μN ו 500μN סיכה מעכב את התנועה החלקה של הכדור על המשטח המוביל התנגדות חיכוך גבוה. בשלב 1mN, מקדם חיכוך עדיין גבוה אבל עקומת פוחתת בהדרגה לאורך תקופת המבחן, מאפיין של "הרצה" של משטחים.  איור 2 נמדד ניסיוני מקדמי החיכוך כפונקציה של הקפות הסיבוב במשך 200 CST שמן הטוהר גבוהה מינרליים, לעומסים מיושם μN טווח 250 - 25. MN. במשך המון יותר 2mN, עקומות נראה שיש ריצה בתקופה שלאחריה למצב יציב הוא הגיע שבה מקדם החיכוך מייצב לערך קבוע. חומר סיכה מינימום הסרטים עובי עובי מינימלי הסרט סיכה ניתן לחשב מהחוק כוח שונים viscosities שמן שונים, כפי שמוצג באיור. 3. התוצאות מוצגות כאן כפונקציה של עומס נורמלי, אם כי המשוואה עולה כי מהירות הזזה לבין רדיוס כדור יש השפעה הרבה יותר משמעותית על עובי הסרט מאשר לטעון את מיושם.  איור 3. הסרט הנפט מחושב בעוביים כפונקציה של עומס נורמלי במשך ארבע viscosities שמן שונים (רדיוס כדור של 1 מ"מ). חוק כוח משוואה משוואת החוק כוח מראה כי עבור כל מערכת כדור שטוח על נתון, ירידה עומס רגיל או עליות הזזה להוביל מהירות עליית עובי הסרט סיכה. בשלב מסוים את עובי הסרט יהיה גדול כדי להפריד לחלוטין asperities פני השטח של שני משטחים מנוגדים. מצב כזה נקרא הסרט מלא או סיכה הידרודינמית, ומכיוון שאין עוד כל אינטראקציה בין משטחי חומר ההזדווגות, עובי הסרט סיכה הופך נשלט על ידי מהירות צמיגות, עומס רגיל. הגדלת מקדם חיכוך גידול מעריכי מקדם החיכוך מוצג באיור. 4 (א) כפי מגדילה עובי הסרט. תופעה זו בולטת לכל ארבעת viscosities זממו. לעומסים נמוכים שבו הלחצים קשר Hertzian ליפול סביב 110MPa, החיכוך הוא מקסימלי. כמו עומס מוגבר לאחר מכן, החיכוך פוחת (כפי שניתן לראות ירידה הראשוני של עקומת כל אחד). במקרים של viscosities 40cSt ו 96cSt, זה נראה בבירור כי קיים סרט אופטימלית עובי / נורמלי עומס אשר גורם מקדם חיכוך מינימלי. Elastohydrodynamic על מעברים הידרודינמית המעבר בין המשטרים סיכה שונים ניתן לראות אם מקדם החיכוך הוא זמם כפונקציה של מספר Stribeck, L, שבו L = ηU / W. התוצאות עבור ארבעת viscosities אותו מוצגות באיור. 4 (ב) שבו המעבר elastohydrodynamic למשטרים הידרודינמית ניתן לראות בבירור. על מנת לחקור את המשטר שימון הגבול, מהירות הזזה הרבה יותר נמוך יהיה צורך בכל הקשר. במהירויות נמוכות כאלה, אין לחץ הצטברות חומר סיכה, ולכן העומס מתבצעת לחלוטין על ידי asperities באזור קשר. איור 4. תוצאות הניסויים עבור cient את החיכוך coeffi של כדור 100Cr6 של 1 מ"מ רדיוס במגע עם מדגם פח מצופה פלדה. מהירות הזזה היה 4.2 MMS-1 וארבעה viscosities שמן שונים מוצגים. עובי הסרט הוא להתוות (א) בעוד ייצוג Stribeck נתון (ב). ננו, מיקרו ומקרו סולמות למרות Tribometer Nano הוא אידיאלי איפיון של תכונות חומר סיכה על וננו קשקשים מיקרו, זה גם יכול להיות עניין לקשר כזה עם תוצאות מדידות שנעשו בקנה מידה המאקרו על מכשיר אחר. באמצעות שלושה מכשירים שונים ניתן היה למפות את המשטרים שימון שלושה שמן מינרל 200cSt. מכונת תקן פינים בדיסק היה בשימוש כדי למדוד את מקדם חיכוך ממצב את הגבול עם μ להיות יציב בתחילה סביב 0.3 (לערכים של 0.15 ל - 1) לאחר שזה יורד ל μ מינימום של 0.11 (ב L = 20). Tribometer Nano לאחר מכן נעשה שימוש כדי למדוד μ מ L ערכים של כ - 10 עד 5000. זה מכסה את המעבר מעורבת למשטרים הידרודינמית (תנאים מגע הן רדיוס 1mm ומהירות הזזה 4.2mms -1). מהירויות הזזה גבוהה עבור מהירויות גבוהות יותר החלקה, בודק את השריטה ננו משמש ליצור קשר עם רדיוס של 20 מיקרומטר ו מהירות הזזה של 1cms -1. זה מאפשר μ למדוד עד לערך של כ 70,000 ליטר. זוהי דוגמה טובה לאופן יכולות המדידה של שלושת המכשירים ניתן לשלב למסור מידע חיכוך מן המאקרו אל המיקרו את הכף. |