TRIBOLOGI Studiet af interagerende overflader i bevægelse

Imidlertid forekommer den egentlige mekanisme for glidende friktion på et mikroskopisk niveau, hvilket betyder, at tribologiske teorier om friktion også involverer topografien af ​​overfladerne. Tribologen skelner mellem det virkelige kontaktområde og det nominelle kontaktareal (geometriske dimensioner), der tegner sig for eventuelle hulrum eller ikke-kontaktende dele af et solidt element. De mekanismer, der er ansvarlige for energitransformeringsprocessen i det nærmeste overfladeareal, omfatter:

Hvem bærer du?

Wearis defineret som det irreversible tab af materiale på interagerende overflader. Fysiske og kemiske elementære processer inden for kontaktområdet for en glideparring, der efterfølgende fører til ændring i materiale og form af friktionspartnerne, er kendt som slidmekanismer. Disse slidmekanismer inkluderer:

Friktions- og slidmekanismer påvirkes stærkt af strukturen i det tribologiske system såvel som af den inducerede kollektive stress:

µ=f (tribo-struktur (t), induceret kollektiv stress (t))

w=f (tribo-struktur (t), induceret kollektiv stress (t))

Friktions- og slidmekanismer forekommer ikke isoleret, men snarere gennem en superposition af mekanismer, der er udfordrende at kvantificere og kontrollere. Denne superposition forekommer i tribotekniske systemer i ikke-detekterbare proportioner og i proportioner, der varierer over tid og sted, hvilket gør det næsten umuligt at beregne friktions- og slidprocesser i en tribo-kontakt. Dette er grunden til, at tribologiske tests er så vigtige for at estimere tribologisk adfærd. Hvis vi ønsker at fortolke og forstå data, der måles tribologisk og mekanismerorienteret forskning, har vi brug for komplet viden om de fungerende mekanismer i en tribokontakt.

Tribologer klassificerer friktions-, slid- og smøreforhold i henhold til følgende tidsplaner:

• Friktionsregime 0:Solid friktion: Friktion skabes mellem direkte kontakt med faste overflader uden noget smøremiddel.

• Friktionsregime I:Grænsefriktion: Solid friktion, hvor overfladerne på friktionspartnerne er dækket med en molekylær smøremiddelfilm, der ikke har nogen belastningsevne. Smøremidlet har indflydelse på friktions- og slidegenskaber.

• Friktionsregime II:Blandet friktion: Friktionsregime I og III eksisterer samtidigt. Friktionsværdien er en kombination af fast og hydrodynamisk friktion. En væskefilm skabt af smøremidlet har en bæreevne.

• Friktionsregime III:Hydrodynamisk friktion: Friktionsværdien bestemmes ved at klippe væsken ind. Fluidfilmens belastningsevne forhindrer direkte kontakt mellem de to faste overflader.

• Brug regime a:Høj slid på grund af solid friktion og direkte kontakt med overflader.

• Slidregime b:Lavere slidværdier på grund af en molekylær væskefilm.

• Brug regime c:Mildt slid på grund af en delvis adskillelse af overfladerne gennem en tykkere væskefilm.

• Slidregime d:"Nul slid", som følge af hydrodynamisk eller elastohydrodynamisk væskefilm, der forhindrer direkte kontakt mellem de to overflader.

HVILKE RESULTATER KAN opnås ved at anvende tribologi på bærende design?

Hvordan kan Tribology føre til målbare produktforbedringer?

Tribologisk test giver os mulighed for at få information om tribo-ydeevne af materialer til at drive nye og bedre materialedesign. Vi kan derefter målrette mod materialesammensætninger for at opnå specifikke og bedre tribologiske egenskaber.

Tribologiske testresultater og overfladeanalysemetoder hjælper os med at estimere tribo-ydeevne inklusive friktion og slid, svigtmekanismer, kinetik for overførselsfilm af eksisterende materialer og nye prototyper baseret på forskellige faktorer og påvirkninger. Denne information hjælper os med at se og forstå variabler som effekterne af forskellige materialesammensætninger, herunder fyldstof, fyldstofkoncentration, synergetiske effekter af fyldstoffer, materialestruktur samt virkningen af ​​andre elementer i systemstrukturen.

Hvordan forbedrer Tribology effektiviteten og forlænger levetid på bærende materialer?

Tribologisk optimerede kontaktflader

• Identificering af kritiske faktorer, der påvirker tribo-systemet

• Identificering af løsninger til forbedring af effektiviteten og reducering af slid, herunder:

• Brug af friktions- og slidoptimerede materialer.

• Optimering af materialeparring, hvilket fører til lav friktion og slidniveauer.

• Valg og brug af de rigtige smøremidler.

• Ankommer til designændringer, der har en gavnlig indflydelse på den generelle tribo-systemydelse.

Hvad er nogle eksempler på bærende teknologiske fremskridt, som tribologisk forskning har leveret?

For en oversigt over de historiske fremskridt inden for bæreteknologi drevet af tribo-forskning, læsdenne artikel i Eureka Magazine. Det dækker rudimentære rullelejer brugt af de gamle egyptere, kuglelejer brugt af romerne 40BC, rollerne som varmebehandling af hærdet stål og oxidbaseret keramik. Det dækker også udviklingen af ​​den første selvsmørende glatte metalpolymerleje fra GGB.

I hvilke brancher og applikationer er tribologi nyttig?

Tribologi spiller en central rolle i applikationer, hvor to kontaktflader bevæger sig i forhold til hinanden. Nogle industrier stiller højere krav til tribologiske systemer på grund af deres missionskritiske egenskaber, kontinuerlige driftskrav eller ekstreme forhold.

HVAD SKAL EN INGENIØR TENKE OM NÅR DE DESIGNER PRODUKTER ELLER FRIKTION / BÆREKSPERIMENTER?

Dette afhænger stærkt af applikationen. Nogle applikationer kræver lav friktion (f.eks. Lejematerialer), mens andre kræver høj friktion (f.eks. Bremsesystemer). For de fleste applikationer er minimumsslitage af materialerne et primært mål. Til mange applikationer er ofte defineret et defineret sweet spot mellem lave friktionsniveauer og god slidstyrke.

Ved design af eksperimenter, der beskriver friktion og slid, kan tribologisk test placeres i en af ​​seks hovedkategorier, lige fra feltforsøg i kategori I til den enkleste laboratoriemodeltest kategori VI.

Kategori I:Et feltforsøg udføres under normale driftsforhold, som kan omfatte udvidede driftsforhold. Dette resulterer i dårlig repeterbarhed, men er tæt på de krav fra den virkelige verden, som det tribologiske system står over for.

Kategori II:Eksperimenter udføres med et komplet udstyr i et plantemiljø. Disse eksperimenter kan opnå resultater tæt på normale driftsbetingelser og kan udføres over en periode for at replikere udvidede driftsforhold, samtidig med at miljøpåvirkningen begrænses.

Kategori III:Komponenter, delsystemer eller enheder testes i et laboratorium, der tilnærmer normale udvidede driftsbetingelser, hvilket giver medium repeterbarhed

Kategori IV:Laboratorietest udføres på serielle standardkomponenter ved hjælp af nedskaleret apparater til testanlæg.

Kategori V:Eksperimenter udføres på en prøve med testudstyr for at levere tæt på normale driftsforhold med fremragende repeterbarhed.

Kategori VI: En bænktest udføres med simpelt laboratorietestudstyr.

Det er vigtigt at huske, at i struktur I til III forbliver systemstrukturen i det oprindelige stamaggregat konsistent, og kun den kollektive stress er forenklet. Kategori II og III tilbyder mere reproducerbare kollektive belastninger end kategori I. I modsætning hertil er systemstrukturen i kategori IV til VI forenklet med ulempen ved at mindske forudsigeligheden i overførbarheden af ​​testresultater til sammenlignelige praktiske tribotekniske systemer. Kategorier IV til VI tilbyder bedre metrologi af sub tribo-kontakten, lavere omkostninger og en strammere testperiode.1Så med en stigende rækkefølge af testkategorierne øges testtiden såvel som testomkostningerne betydeligt, men overførbarheden af ​​testresultatet øges også.

Hvordan kan vi anvende testkategorierne til sub tribo-systembæringen?

Tribologisk test af bærende materialer kan opdeles i fire hovedkategorier:

• Produktbeskrivelser, som vil omfatte kategori IV og III for at sikre overførbarheden af ​​resultaterne.

• Produktions- / produktionsovervågning, herunder kategori VI til IV, hvor kategori III også er en mulighed.

• Kunderelateret test af lejer kan omfatte kategori III til V, idet man husker, at kategori V kun er relevant, hvis testen kan tilpasses så tæt som muligt på applikationen.

• Alle kategorier kan bruges til at støtte materialedesignere, med lavere kategorier i de tidlige stadier af udvikling til forudvalg og kategorier med højere nummer, der kommer i spil, da underkomponenterne og det endelige produkt er tilgængeligt.

1Horst Czichos, Karl-Heinz Habig: Tribologie Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik, Vieweg + Teubner Verlag, 2010

HVAD ER GGBS FORANSTALTNING TIL UDVIKLING AF BÆRELØSNINGER GENNEM TRIBOLOGISK EKSPERTIS?