De Regimes van de Smering en het Onderzoek van de Wrijving Bij de Ultra Lage Druk die van het Contact Nano Tribometer Van Instrumenten CSM Gebruiken

Besproken Onderwerpen

Achtergrond

De Verschillende Regimes van de Smering

Smeermiddelen

Definities

Nano Tests Tribometer

De Minimum Dikte van de Film van het Smeermiddel

De Vergelijking van de Wet van de Macht

Verhoging van de Coëfficiënt van de Wrijving

Elastohydrodynamic aan Hydrodynamische Overgangen

Nano, Micro en MacroSchalen

Hogere het Glijden Snelheden

Achtergrond

De Meting van wrijvingsleer bij de micro en nano schalen is beperkt door het gebrek aan specifieke instrumentatie. De Microscoop van de Kracht van het Aftasten (SFM) is het instrument van keus voor het onderzoeken van wrijving, slijtage en smering bij dergelijke kleine schalen geweest. Nochtans, veroorzaakt SFM vaak contactdruk in de gigapascal waaier ten gevolge van de kleine afmetingen van het uiteinde. Nano Tribometer van Instrumenten CSM staat een veel grotere variatie in contactvoorwaarden toe, en is meer daarom geschikt voor de studie van smeermiddelen bij zeer lage ladingen.

De Verschillende Regimes van de Smering

Een recente studie heeft de overgang door verschillende smeringsregimes kunnen tonen aangezien de toegepaste lading op een gesmeerd contact gevarieerd is.

Smeermiddelen

De onderzochte smeermiddelen bedroegen twee verschillende types. De eerste was een minerale olie die (MO) uit 3% aromaten, 31% nafteen en 66% paraffine, met viscositeit van cSt 40, cSt 96 en cSt 200 bestaat. De tweede was een synthetische die olie uit polyalphaolefine met (PAO) een basisviscositeit wordt samengesteld van cSt 6, waaraan twee additieven werden toegevoegd: ` Irgalube 63' additief bevat dithiophosphate en als extreme druk, anti-wear additief voor industriële smeermiddelen en vetten gebruikt. Bevat het' additief ` Irgalube211 alkylated triphenyl phosphorothionate en als anti-wear additief in metaalbewerkende vloeistoffen en automobielmotoroliën gebruikt.

Definities

om de interactie van twee oppervlakten en een intermediaire die smeermiddellaag volledig te beschrijven aan zowel normale als het glijden krachten wordt onderworpen moet men de definities bekijken die niet alleen de geometrische en hydrodynamische parameters maar ook de elastische misvormingen beschrijven die rond de streek van interactie voorkomen. Elastohydrodynamic smering (EHL) tussen een gebied en FL bij plaat kan door een machtswet worden beschreven die diverse parameters met de minimumdikte van de smeermiddelfilm (hmin) op het contactpunt met elkaar in verband brengt:

waar R de straal van de sferische partner is, is U de het glijden snelheid, is W de normale lading en α en η0 zijn smeermiddeleigenschappen die de verandering van viscositeit met elkaar in verband brengen onder stijgende druk. E is de verminderde elastische modulus van de oppervlakte zoals die door Draadloze theorie wordt beschreven.

Nano Tests Tribometer

De Nano tests Tribometer werden uitgevoerd gebruikend een 100Cr6 staalbal van diameter 2mm als sferische partner met een tin-Met een laag bedekte staalschijf als de plaat waarop de testoliën zouden kunnen worden toegepast gebruikend micropipette. Elke test werd uitgevoerd met precies 30μl van olie en de plaat werd aan een tarief van 20 t/min geroteerd die een efficiënte lineaire snelheid van 4.2 mms op het punt van-1 contact geven. Zeven constant toegepaste ladingen van 250μN, 500μN, 1mN, 2mN, 4mN, 10mN en 25mN (die Draadloze contactdruk van ongeveer 110MPa, 140MPa, 180MPa, 225MPa, 280MPa, 385MPa en 520MPa respectievelijk) vertegenwoordigen werden gebruikt voor elke testcyclus. De wrijvingskracht (f) werd gemeten meer dan 200 revoluties van de plaat en daarom zou de coëfficiënt van wrijving (μ) kunnen worden berekend als μ = F/W, met W dat de normale lading vertegenwoordigt zoals die door de de cantileverassemblage toegepast wordt van de glaslente (in Fig. 1 wordt getoond).

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - de mening van het Close-up van de Nano Tribometer de krachtsensor van de glaslente die toestaat ladend door de waaier 20μN - 1N.

Figuur 1. De mening van het Close-up van de Nano Tribometer de krachtsensor van de glaslente die toestaat ladend door de waaier 20μN - 1N.

Een volledige reeks gemeten gegevens van de wrijvingscoëfficiënt voor één van de testoliën (200cSt) wordt getoond in Fig. 2 voor de ladingswaaier 250μN - Mn 25. Men kan zien dat als lading, de interactie van de bal, steekproefoppervlakte en smeermiddeldaling tussen drie verschillende regimes is gestegen. Voor ladingen van 250μN en 500μN remt het smeermiddel de glijdende motie van de bal op de oppervlakte die tot hogere wrijvingsweerstand leidt. Bij 1mN, is de wrijvingscoëfficiënt nog hoog maar de kromme vermindert geleidelijk aan over de duur van de test, kenmerk van de „rodage“ van de oppervlakten.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - mat Experimenteel wrijvingscoëfficiënten als functie van rotatieoverlappingen voor een cSt 200 hoge zuiverheids minerale olie, voor toegepaste ladingen in waaier 250 μN - Mn 25.

Figuur 2. Experimenteel gemeten wrijvingscoëfficiënten als functie van rotatieoverlappingen voor een cSt 200 hoge zuiverheids minerale olie, voor toegepaste ladingen in waaier 250 μN - Mn 25.

Voor ladingen groter dan 2mN, schijnen de krommen om een rodageperiode te hebben waarna wordt een regelmatige staat bereikt waar de coëfficiënt van wrijving aan een constante waarde stabiliseert.

De Minimum Dikte van de Film van het Smeermiddel

De minimumdikte van de smeermiddelfilm kan vanaf de machtswet voor diverse verschillende olieviscositeit, zoals aangetoond in Fig. 3 worden berekend. De resultaten worden hier getoond als functie van normale lading, hoewel de vergelijking aantoont dat de het glijden snelheid en de gebiedstraal een significantere invloed op de filmdikte dan de toegepaste lading hebben.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - Berekende de dikten van de oliefilm als functie van normale lading voor vier verschillende olieviscositeit (gebiedstraal van 1 mm).

Figuur 3. De Berekende dikten van de oliefilm als functie van normale lading voor vier verschillende olieviscositeit (gebiedstraal van 1 mm).

De Vergelijking van de Wet van de Macht

De vergelijking van de machtswet toont aan dat voor om het even welk bepaald bal-op-vlak systeem, in normale lading vermindert of in het glijden snelheid leiden tot verhogingen van de dikte van de smeermiddelfilm stijgt. Op wat punt zal de filmdikte zo groot zijn de oppervlakteruwheden van de twee verzettende oppervlakten volledig om te scheiden. Zulk een voorwaarde wordt bedoeld als volledige film of die de hydrodynamische smering en, omdat er niet meer om het even welke interactie tussen het koppelen materiële oppervlakten is, de dikte van de smeermiddelfilm worden door de viscositeit, de snelheid en de normale lading wordt geregeerd.

Verhoging van de Coëfficiënt van de Wrijving

Een exponentiële verhoging van de wrijvingscoëfficiënt wordt getoond in Fig. 4 (a) aangezien de filmdikte stijgt. Dit gedrag is duidelijk voor alle vier in kaart gebrachte viscositeit. Voor lage ladingen waar de Draadloze daling van de contactdruk aan rond 110MPa, de wrijving bij een maximum is. Aangezien de lading later wordt verhoogd, vermindert de wrijving (zie als aanvankelijke daling van elke kromme). In de gevallen van de viscositeit 40cSt en 96cSt, is het duidelijk zichtbaar dat er een optimale filmdikte/een normale lading zijn die een minimumwrijvingscoëfficiënt veroorzaakt.

Elastohydrodynamic aan Hydrodynamische Overgangen

De overgang tussen verschillende smeringsregimes kan worden gezien of wordt de coëfficiënt van wrijving in kaart gebracht als functie van het Stribeck aantal, L, waar L = ηU/W. De resultaten voor de zelfde vier viscositeit worden getoond in Fig. 4 (b) waar de overgang van elastohydrodynamic aan hydrodynamische regimes duidelijk kan worden gezien. om het regime van de grenssmering te onderzoeken een veel lagere het glijden snelheid bij het contact worden vereist. Bij dergelijke lage snelheden, is er geen drukopeenhoping in het smeermiddel en daarom wordt de lading totaal gedragen door de ruwheden in het contactgebied.

Figuur 4. Experimentele resultaten voor wrijvingscoeffi cient van een bal 100Cr6 van straal 1 mm in contact met een tin-Met een laag bedekte staalsteekproef. Het Glijden de snelheid was 4.2 mms-1 en vier verschillende olieviscositeit worden getoond. De filmdikte wordt in kaart gebracht in (a) terwijl een vertegenwoordiging Stribeck in (b) wordt gegeven.

Nano, Micro en MacroSchalen

Hoewel Nano Tribometer ideaal gezien geschikt voor de karakterisering van smeermiddeleigenschappen bij de micro en nano schalen is, kan het ook van belang zijn dergelijke die resultaten met metingen te correleren bij de macroschaal op een verschillend instrument worden gemaakt. Door drie verschillende instrumenten te gebruiken is het mogelijk geweest om de drie smeringsregimes van een minerale olie in kaart te brengen 200cSt. Standaard werd een speld-op-schijf machine gebruikt om de wrijvingscoëfficiënt van de grensvoorwaarde te meten die met μ aanvankelijk stabiel om ongeveer 0.3 is (voor de waarden van L van 0.15 - 1) waarna daalt het aan een minimumμ van 0.11 (bij L = 20). Nano Tribometer wordt dan gebruikt om μ van de waarden van L van ongeveer 10 tot 5000 te meten. Dit behandelt de overgang van gemengde aan hydrodynamische regimes (de contactvoorwaarden zijn straal van 1mm en het glijden snelheid 4.2mms-1).

Hogere het Glijden Snelheden

Voor hogere het glijden snelheden, wordt het Nano Meetapparaat van de Kras gebruikt met een contactstraal van 20 μm en een het glijden snelheid van 1cms-1. Dit laat μ toe om tot een waarde van L van rond 70000 worden gemeten. Dit is een goed voorbeeld van hoe de metingsmogelijkheden van drie instrumenten kunnen worden gecombineerd om wrijvingsinformatie van de macro aan de micro- schalen neer te geven.

Bron: Instrumenten CSM

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Instrumenten CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:38

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit