Tribometry
Menu
Potrzebujesz informacji?
Zostaw swój kontakt, odezwiemy się
Nanotribometr
Nano Tribometr (NTR3) jest unikalnym przyrządem przeznaczonym do charakteryzacji tribologicznych właściwości materiałów w skali mikro i nano. System zapewnia dokładność i zachowanie wyjątkowej liniowości przykładanej siły normalnej, jak i sił stycznych. Nano tribometr łączy rozdzielczość mikroskopu sił atomowych ze stabilnością, wytrzymałością i łatwością użytkowania tribometru. Urządzenie pin-on-disc i ball-on-disc może działać w ruchu obrotowym, oscylacyjnym i posuwisto zwrotnym. Nano tribometr NTR3 wyposażony jest w dwa niezależne czujniki pojemnościowe, które zapewniają precyzyjne pomiary sił normalnych i tarcia. Zintegrowane siłowniki piezoelektryczne odczytują siłę mierzoną przez czujnik w czasie rzeczywistym i natychmiast dostosowują swoją pozycję, by utrzymać siłę normalną na stabilnym poziomie. Dzięki precyzyjnemu i szybkiemu sterowaniu sprzężeniem zwrotnym przez siłownik, możliwe są również stopniowe zmiany w stosunku do normalnej regulacji siły w ramach jednego pomiaru. Dodatkową przydatną opcją jest mikroskop, dzięki któremu użytkownik może w łatwy sposób określić pożądaną pozycję pinu/kulki przed i po badaniu.
System umożliwia ustawienie obciążenia na poziomie kilku µN i rejestracje przemieszczeń w zakresie setnych części mikrometrów. Wielofunkcyjny aparat NTR3 otwiera nowe możliwości nano- i mikrotribologii, a unikalna konstrukcja urządzenia powoduje eliminację błędów pomiarowych.
Tribometr Pin/Ball-on-Disk
Tribometr typu Ball/Pin on Disk jest przyrządem umożliwiającym symulację różnych warunków pracy danej pary trącej. Urządzenie posiada pionowy, grawitacyjny i niezawodny układ przykładania obciążenia. Można go zainstalować na każdym stabilnym stole. Wraz ze sterowaniem komputerowym oraz oprogramowaniem do modelowania przebiegu testu TriboX stanowi łatwy w użyciu przyrząd o dużych możliwościach. Urządzenie w czasie rzeczywistym rejestruje pomiary współczynnika tarcia, temperatury i głębokości wytarcia. Możliwa jest również regulacja wszystkich parametrów testu (prędkość obrotowa, częstotliwość, ilość obrotów, próg współczynnika tarcia oraz czas i temperatura).
Tribometry Anton Paar wyróżnia bardzo wysoka dokładność pomiaru siły. W zależności od wersji można na nich dokonywać testów z ruchem obrotowym lub z liniowym posuwisto – zwrotnym. Ważną cechą jest możliwość zakończenia testu w momencie osiągnięcia wcześniej założonej wartości współczynnika tarcia lub gdy ustalona liczba cykli zostanie wykonana. Opcjonalnie tribometr można wyposażyć w czujnik głębokości wytarcia działający w trybie czasu rzeczywistego, co pozwala na prowadzenie badań odporności na zużycie w zależności od czasu. Dodatkowo opcja pomiaru tribokorozji umożliwia badanie wpływu środowiska korozyjnego na zużycie.
tribometr wysokotemperaturowy
Tribometr Wysokotemperaturowy THT (do 1000 °C) firmy Anton Paar to urządzenie pozwalające na badania odporności na zużycie przez tarcie badanego materiału, a także pomiar współczynnika tarcia danej pary trącej. Jest to niezastąpione narzędzie w przypadku konieczności oceny właściwości tribologicznych materiałów mających współpracować w układzie, w którym występuje podwyższona temperatura. Urządzenie takie pozwala na podgrzanie badanej próbki w atmosferze do 1000 °C.
Możliwe są również badania w cieczy do max. temperatury 300°C, badania tribokorozyjne, w otoczeniu mieszaniny gazów lub w próżni. Tribometr może być wyposażony w obudowę pozwalającą stosować kontrolowanie atmosfery o zmiennej wilgotności lub kompozycji. Tribometr wyposażony w układ wysokotemperaturowy do 1000°C posiada płaszcz grzejny pozwalający na grzanie odgórne oraz układ chłodzenia. Opcjonalnie tribometr można wyposażyć w czujnik głębokości wytarcia działający w trybie czasu rzeczywistego, co pozwala na prowadzenie badań odporności na zużycie w zależności od czasu. Dodatkowo opcja pomiaru przewodności elektrycznej umożliwia badanie właściwości izolacyjnych powłok. Urządzenie w czasie rzeczywistym rejestruje pomiary współczynnika tarcia, temperatury i głębokości wytarcia. Możliwa jest również regulacja wszystkich parametrów testu (prędkość obrotowa, częstotliwość, ilość obrotów, próg współczynnika tarcia oraz czas i temperatura).
TRIBOMETR PRÓŻNIOWY
Tribometr próżniowy VTRB lub wysokotemperaturowy tribometr próżniowy VTHT (do 1000°C) firmy Anton Paar (dawne CSM Instruments). Urządzenie pozwala na badania odporności na zużycie przez tarcie badanego materiału, a także pomiar współczynnika tarcia danej pary trącej. Jest to niezastąpione narzędzie w przypadku konieczności oceny właściwości tribologicznych materiałów mających współpracować w układzie, w którym występuje wysoka lub niska temperatura oraz zmienne ciśnienie. Urządzenie takie pozwala na podgrzanie badanej próbki w próżni lub atmosferze mieszaniny gazów do 1000 °C. Możliwe są również badania tribokorozyjne przy otwartej komorze. Tribometr próżniowy posiada opcję kontroli parametrów testu, takich jak prędkość, częstotliwość, nacisk, czas, własności środowiskowe (temperatura, wilgotność, lubrykant), dzięki czemu pozwala symulować typowe, rzeczywiste warunki panujące dla danej pary trącej.
Tribometry Anton Paar wyróżnia bardzo wysoka dokładność pomiaru siły w ruchu obrotowym. Ważną cechą jest możliwość zakończenia testu w momencie osiągnięcia wcześniej założonej wartości współczynnika tarcia lub gdy ustalona liczba cykli zostanie wykonana. Tribometr wyposażony w układ wysokotemperaturowy do 1000°C posiada płaszcz grzejny pozwalający na grzanie odgórne oraz układ chłodzenia. Opcjonalnie tribometr można wyposażyć w czujnik głębokości wytarcia działający w trybie czasu rzeczywistego, co pozwala na prowadzenie badań odporności na zużycie w zależności od czasu. Dodatkowo opcja pomiaru przewodności elektrycznej umożliwia badanie właściwości izolacyjnych powłok. System posiada automatyczne układy regulujące promień wytarcia oraz pozycję ramienia z trzpieniem.
Tribometr umozliwia badania w szerokim zakresie temperatur. W przypadku badania w układzie obrotowym możliwe jest podgrzanie próbki w cieczy do temperatury 300°C (bez dodatkowego pieca).
Oprogramowanie sterujące obejmuje kompletny zestaw parametrów testowych oraz narzędzia do obróbki danych:
- pomiar w czasie rzeczywistym współczynnika tarcia, temperatury, głębokości, przewodności elektrycznej pomiędzy parą trącą (opcjonalnie),
- łatwa regulacja wszystkich parametrów testu takich jak prędkość obrotowa, częstotliwość, ilości obrotów, progu współczynnika tarcia, temperatury oraz czasu,
- automatyczna kalkulacja właściwego współczynnika tarcia, odchylenia standardowego, wartości minimalnych/ maksymalnych współpracującej pary trącej,
- edycja informacji testowych obejmujących dane nt. powłoki, podłoża, dostawcy, geometrii, oleju oraz wymiarów,
- dwa kanały użytkownika pozwalają równocześnie wprowadzić dane uzupełniające, takie jak temperatura lub wilgotność,
- kalkulacja szybkości zużycia próbki oraz przeciwpróbki,
- obliczenie naprężenia wg teorii Hertza, export danych w formacie ASCII.
Urządzenie wyposażone jest w komputer z dedykowanym oprogramowaniem (z dodatkową licencją umożliwiającą instalację oprogramowania na innym komputerze), systemem operacyjnym, monitorem panoramicznym i okablowaniem potrzebnym do prawidłowej pracy urządzenia.
Dodatkowe informacje
Tribologia
Tribologia jest nauką o procesach zachodzących w ruchomym styku ciał stałych. Nazwa pochodzi od greckich słów „tribos”- tarcie i „logos”- słowo, mowa, wiedza. Innymi stosowanymi określeniami są „tribotechnika” oraz „tribotechnologia”, jednak to właśnie nazwa „tribologia” jest najbardziej rozpowszechniona.
Dziedzina ta obejmuje badania nad: tarciem, zużyciem, smarowaniem różnych podzespołów ruchomych w celu zrozumienia tych procesów. Tribologia jest niezwykle istotna w badaniach eksploatacji jak również konstrukcji ruchomych części maszyn, np. dla łożysk. Jest to dziedzina interdyscyplinarna, obejmująca zagadnienia dotyczące zarówno chemii, fizyki, materiałoznawstwa, jak i mechaniki. Po raz pierwszy użyto określenia Tribologia w 1966 r., w raporcie JOST. Jednak samo zainteresowanie tą dziedziną rozpoczęło się już w renesansie, za sprawą Leonarda da Vinci, który jako pierwszy wprowadził nazwę „siła tarcia” i zdefiniował podstawowe prawa tarcia, które dziś noszą nazwę praw Amontona.
To właśnie Guillaume Amontons na nowo wprowadził prawa tarcia w 1699 r. (należy pamiętać, że prawa te nie zawsze są dokładnie spełnione):
- Siła tarcia jest proporcjonalna do obciążenia
- Siła tarcia jest niezależna od powierzchni tarcia
Trzecie prawo zostało dodane w 1780 r. przez francuskiego fizyka Charles-Augustina Coulomba:
- Siła tarcia ciała wprowadzonego w ruch jest niezależna od prędkości przesuwu ciała.
Należy pamiętać, że tarcie jest zjawiskiem występującym bardzo powszechnie np. podczas chodzenia, przesuwania przedmiotów etc.. Procesom tarcia towarzyszy zużycie materiałów, a procesy zużycia ze względu na przyczyny można podzielić na tribologiczne i nietribologiczne.
Zużycie tribologiczne wywołane jest tarciem i ma charakter mechaniczno- fizyczno- chemiczny, towarzyszy zarówno tarciu suchemu, jak i mieszanemu.
Większość materiałów spełnia wspominane wcześniej trzy prawa tarcia, jednak należy pamiętać, że przykładem materiałów nie spełniającym pierwszego prawa są polimery.
W standardowym teście tribologicznym sfera, pin lub płaska powierzchnia (przeciwpróbka) jest dociskana do próbki testowej z dokładnie znaną siłą.
Przykład eksperymentu ball-on-disc
Przeciwpróbka montowana jest na sztywnym elemencie, który stanowi beztarciowy przekaźnik siły. Współczynnik tarcia określany jest w trakcie badania poprzez pomiar ugięcia elastycznego ramienia. Współczynnik zużycia próbki oraz przeciwpróbki jest przeliczany z objętości materiału wytartego podczas testu. Ta prosta metoda pozwala badać tarcie oraz zużycie niemal każdej znanej kombinacji materiałów w stanie stałym, w układzie ze smarowaniem lub bez. Co więcej kontrola parametrów testu, takich jak prędkość, częstotliwość, nacisk, czas, parametry środowiskowe (temperatura, wilgotność, lubrykant) pozwala symulować typowe, rzeczywiste warunki panujące dla danej pary trącej.
Charakterystyka tribometrów Anton Paar TriTec:
- Wysoka rozdzielczość osiągana dzięki specjalnie zaprojektowanym dwóm czujnikom siły tarcia.
- Wysoka precyzja ustawienia ruchu motoru.
- Precyzyjnie skalibrowany instrument dla procesów zużycia i tarcia.
- Możliwość ogrzewania próbki.
- Testy zgodne z ASTM G99 i DIN 50324.
- Testy w cieczach oraz kontrolowanej atmosferze.
- Testy w próżni.
- Wbudowane czujniki temperatury i wilgotności
- Możliwość dostosowania urządzenia do własnych potrzeb lub przekonstruowanie systemu.
Możliwości
Możliwość zmiany niemal wszystkich parametrów pomiaru tribologicznego pozwala na przeprowadzenie badań:
- Badania wysokotemperaturowe. Coraz szybszy rozwój technologiczny wymusza poszukiwanie materiałów, przeznaczonych do pracy w warunkach zmiennych obciążeń oraz podwyższonych temperaturach. Badania tribologiczne umożliwiają poszukiwania nowych materiałów na przykład na klocki samochodowe oraz tarcze hamulcowe. Dzięki badaniu zużycia materiałów w podwyższonych temperaturach możliwa jest ocena który powinien być przeznaczony na dany element. Powłoki przeciwzużyciowe nanoszone na narzędzia do obróbki na sucho, pracujące w wysokich temperaturach również badane są z wykorzystaniem tribometru wysokotemperaturowego.
- Badania w cieczach. Badając próbki w otoczeniu cieczy oraz na sucho można sprawdzić zmiany właściwości tribologicznych materiałów pracujących w takich warunkach. Stosowanie substancji smarownych jest jednym ze sposobów zapobiegania niekorzystnym skutkom tarcia. Dzięki tego typu badaniom możliwe jest również poszukiwanie nowych baz substancji smarnych, obniżających opory ruchu i zużycie.
- Badania tribokorozyjne. W agresywnym środowisku chemicznym tarcie może sprzyjać rozwojowi korozji i szybszemu zużywaniu się materiału – to zjawisko nazywane jest tribokorozją. Stosując cele tribokorozyjne z potencjostatem można badać zmiany współczynnika tarcia oraz zjawiska elektrochemiczne jednocześnie. Testy tego typu najczęściej stosowane są w inżynierii biomateriałów (implanty medyczne) i przemyśle (między innymi w elektrowniach atomowych)).
- Nanotribologia. Ten rodzaj badań tribologicznych sprawdza się w badaniach materiałów wymagających stosowania niewielkich obciążeń oraz dużej precyzji pomiaru np. pokrytych warstwami DLC, PVD, ALD, materiałów z których mają zostać wytworzone miękkie implanty, lub materiałów węglowych (np. przeznaczonych na płatki zastawek serca).
- Tribologia w próżni. Elementom pracującym w próżni stawia się dużo większe wymagania niż tym pracującym w normalnych warunkach atmosferycznych. Dodatkowo często najbardziej interesujące jest porównanie tarcia danej pary trącej występującego w warunkach atmosferycznych oraz w próżni (Np. elementy wahadłowców). W tribometrze próżniowym można badać wpływ wiązań adhezyjnych (które występują na styku dwóch czystych powierzchni) które w konsekwencji mogą doprowadzić do powstawania dużych oporów tarcia i dużego zużycia.