润滑油政权和摩擦调查以极端底的联络压使用纳诺 Tribometer 从 CSM 仪器

包括的事宜

背景

不同的润滑油政权

润滑剂

定义

纳诺 Tribometer 测试

最小的润滑剂胶片厚度

幂定律等式

增加在摩擦系数

流体弹性动力对水力转移

纳诺,微小和宏指令缩放比例

更高的滑动速度

背景

摩擦学的评定在微和纳诺缩放比例的由缺乏专用的手段限制了。 扫描强制显微镜 (SFM)是选择的仪器调查的摩擦、穿戴和润滑油的在这样小规模。 然而, SFM 由于技巧的小的维数经常导致在 gigapascal 范围的联络压。 从 CSM 仪器的因此纳诺 Tribometer 允许在联络情况上的更加巨大的变化和更配合与润滑剂的研究在非常低负荷的。

不同的润滑油政权

因为应用的负荷在被润滑的联络,变化一个最近研究能通过不同于的润滑油政权显示这个转移。

润滑剂

调查的润滑剂是二个不同类型。 第一是矿物油 (MO)包括的 3% 芳族, 31% 环烷,并且 66% 涂石蜡,与 40 cSt 黏度, 96 cSt 和 200 cSt。 第二是综合油组成由与 (PAO) 6 cSt 基本黏度的 polyalphaolefine,二附加被添加: ` Irgalube 63' 附加包含 dithiophosphate 和使用作为极其压、抗磨损附加为行业润滑剂和油膏。 ` Irgalube211’附加包含被烷基化的三苯 phosphorothionate 和使用作为抗磨损附加在金属工艺流体和汽车引擎油。

定义

为了全面记述二表面的交往和一块中介润滑剂层从属于对正常和下滑强制,一个必须查看描述不仅几何和水力参数,而且弹性变形在交往附近区域发生的定义。 流体弹性动力的润滑油 (EHL) 在范围和 fl 之间在牌照可以由与最小的润滑剂胶片厚度的幂定律描述 (hmin) 涉及多种参数在联系人地点:

那里 R 是这个球状合作伙伴的半径, U 是下滑的速度, W 是正常负载,并且α和η0 是涉及黏度的更改润滑剂属性在增长的压下。 E 是表面的减少的弹性模数如所描述由赫兹波的原理。

纳诺 Tribometer 测试

纳诺 Tribometer 测试进行了使用 100Cr6 钢珠直径 2mm 作为有一张锡上漆的钢盘的球状合作伙伴作为测试油可能是应用的使用微球管的牌照。 每个测试正确地执行与油 30μl,并且牌照被转动了以产生有效线性速度 4.2 mms 的 20 个转每分钟的速率-1在联络。 表示各自近似 110MPa、 140MPa、 180MPa、 225MPa、 280MPa、 385MPa 和 520MPa 赫兹波的联络压) 的七经常被应用的负荷 250μN、 500μN、 1mN、 2mN、 4mN、 10mN 和 25mN (为每个测试循环使用了。 摩擦力 (f) 被评定了牌照的 200 次革命并且可能被计算作为μ = F/W,当 W 表示正常负载如玻璃弹簧悬臂式集合适用摩擦系数 (μ) (显示在图 1)。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 准许装载通过这个范围 20μN - 1N 纳诺 Tribometer 玻璃弹簧强制传感器的特写镜头视图。

图 1. 准许装载通过这个范围 20μN - 1N 纳诺 Tribometer 玻璃弹簧强制传感器的特写镜头视图。

被评定的摩擦系数数据一个完整集为其中一测试油 (200cSt) 在负荷范围的 250μN - 25 图 2 显示 mN。 能被看见,当增加负荷,这个球的交往,范例表面和润滑剂秋天在三个明显的政权之间。 对 250μN 和 500μN 负荷润滑剂禁止球的摩滑运动在导致更高的摩擦阻力的表面的。 在 1mN,摩擦系数高,但是曲线逐渐减少在这个测试的期限,典型 “走合”表面。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 作为旋转的膝部功能的实验被评定的摩擦系数 200 cSt 高纯度的矿物油,为在范围 250 μN - 25 的应用的负荷 mN。

图 2. 作为旋转的膝部功能的实验被评定的摩擦系数 200 cSt 高纯度的矿物油,为在范围 250 μN - 25 的应用的负荷 mN。

对负荷极大比 2mN,曲线似乎有走合期间,在后稳定被到达摩擦系数稳定对一个恒定的值的地方。

最小的润滑剂胶片厚度

如图 3. 所显示,最小的润滑剂胶片厚度可以从多种不同的油黏度的幂定律被计算。 作为正常负载功能,这里结果显示,虽然这个等式向显示下滑的速度和范围半径比应用的负荷有对胶片厚度的更加重大的影响。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 作为正常负载功能的被计算的油膜厚度四不同油黏度的 (1 mm 范围半径)。

图 3. 计算了油膜厚度作为四不同油黏度的 (1 mm 范围半径正常负载功能)。

幂定律等式

幂定律等式在正常负载显示那所有特定球在平面的系统的,减少或在滑动速度的增量导致在润滑剂胶片厚度的增量。 有时胶片厚度将是很极大的至于完全地单独二反对的表面的表面刻薄。 这样情况指充分的影片或水力润滑油,因为不再有联接实质面之间的所有交往,润滑剂胶片厚度变得管理由黏度、速度和正常负载。

增加在摩擦系数

当胶片厚度增加,在摩擦系数的指数增长在图 4 (a) 显示。 此工作情况为被密谋的所有四黏度是明显的。 对于赫兹波的联络压落对在 110MPa 附近的低负荷,摩擦在最大数量。 当随后增加负荷,摩擦减少 (参见,每曲线最初的减少)。 在 40cSt 和 96cSt 黏度情况下,明显地是可视的有导致一个最小的摩擦系数的最佳胶片厚度/正常负载。

流体弹性动力对水力转移

区别润滑油政权之间的转移能被看到摩擦系数作为 Stribeck 编号, L 功能,是否被密谋, L = ηU/W。 同样四黏度的结果在从流体弹性动力的转移与水力政权能明显地被看到的图 4 (b) 显示。 为了调查限定范围润滑油政权,一张更低的滑动速度将要求在联络。 以这样低速度,没有在润滑剂的压积累并且负荷由刻薄在联系范围完全地运载。

图 4. 摩擦 coeffi 的实验结果 cient 半径 100Cr6 球 1 mm 与一个锡上漆的钢范例联系。 下滑速度是 4.2 mms1,并且四不同油黏度显示。 胶片厚度被密谋在 (a),而 Stribeck 表示在 (b) 产生。

纳诺,微小和宏指令缩放比例

虽然纳诺 Tribometer 理想地说配合与润滑剂属性的描述特性在微和纳诺缩放比例的,它可能也是利益关联这样结果与评定做在这个宏观缩放比例在一台不同的仪器。 通过使用三台不同仪器映射矿物油的 200cSt 的三个润滑油政权是可能的。 一个标准针在盘设备用于评定从边界条件的摩擦系数与最初是的μ稳定的在 0.3 前后 (为 L 值 0.15 - 1),在后它下降到一最小的μ 0.11 (在 L = 20)。 纳诺 Tribometer 然后用于评定从 L 值的μ大约 10 5000。 这报道从混杂的转移与水力政权 (联络情况是半径 1mm 和下滑速度 4.2mms-1)。

更高的滑动速度

对于更高的滑动速度,纳诺临时测试人员使用与联络半径 20 μm 和下滑的速度 1cms-1。 这允许μ符合一 L 值大约 70000。 这是一个好例子的三台仪器的评定功能如何可以被结合提供从这个宏指令的摩擦信息下来微缩放比例。

来源: CSM 仪器

关于此来源的更多信息请参观 CSM 仪器

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

Last Update: 9. December 2014 19:34

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