Wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests & Waarneming, analyse en meting
Wrijving ontstaat tussen bewegende delen. De aandrijflijn bijvoorbeeld waarmee in auto's en treinen de wielen worden aangedreven, bestaat uit een groot aantal onderdelen, waaronder een koppeling, een transmissie en aandrijfassen. Deze onderdelen worden contactonderdelen genoemd.
Door de wrijving worden die onderdelen heet en ontstaat er slijtage. De warmteontwikkeling en slijtage als gevolg van wrijving zijn de oorzaak van de meeste storingen in mechanische systemen. De economische verliezen als gevolg van dergelijke storingen zijn niet gering. Om dergelijke verliezen zoveel mogelijk te beperken, worden tribologische tests uitgevoerd om de onderdelen en de eigenschappen van de materialen van die onderdelen te evalueren door middel van wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests.
In dit gedeelte wordt een overzicht gegeven van de test- en meetmethoden en van de nieuwste voorbeelden over het oplossen van problemen met de nieuwste 4K digitale microscoop van KEYENCE gezien vanuit het perspectief van tribologie, de wetenschap van slijtage en wrijving tussen op elkaar inwerkende oppervlakken tijdens een relatieve beweging.
- Wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests
- Methoden voor testen van wrijving, slijtage en slijtvastheid
- Tribologische tests
- Nieuwste voorbeelden van waarnemingen voor wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests
- Het nieuwste hulpmiddel om snel te reageren op vragen van de markt
Wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests
Bij deze test worden tijdens relatieve beweging de wrijvingscoëfficiënt* en de hoeveelheid slijtage van een proefstuk en een interfacevlak getest.
In industrieën waar onderdelen voor contactverbindingen worden gebruikt, zijn er veel gevallen waarin veranderingen in het materiaal worden geëvalueerd door middel van wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests als onderdeel van de kwaliteitsbeoordeling van producten, analyses in opdracht van anderen en onderzoek en ontwikkeling van nieuwe producten. Dergelijke gevallen worden gezien als noodzakelijke tests voor de kwaliteitsborging in een groot aantal industrieën waar producten voor dergelijke onderdelen worden gemaakt, zoals fabrikanten van smeermiddelen en vetten; leveranciers van lagers, katrollen en andere onderdelen; en fabrikanten van motoren.
Wrijvingscoëfficiënt: een getal dat de mate van wrijving tussen twee oppervlakken aangeeft. De wrijvingscoëfficiënt wordt weergeven in μ (mu)., Er is geen meeteenheid voor de wrijvingscoëfficiënt. Wrijvingscoëfficiënt wordt onderverdeeld in dynamische wrijvingscoëfficiënt en statische wrijvingscoëfficiënt. De waarde ervan varieert, al naargelang het object en de behandeling van het oppervlak.
Methoden voor testen van wrijving, slijtage en slijtvastheid
Bij een wrijvingstest worden de wrijvingseigenschappen en de slijtvastheid getest. Het resultaat van die test wordt doorgaans berekend aan de hand van de wrijvingscoëfficiënt. Anderzijds worden bij een slijtagetest de veranderingen in de omstandigheden gemeten die worden veroorzaakt door wrijving. Het resultaat van die test wordt verkregen door vervorming, krassen en inkepingen op de oppervlakken die elkaar raken.
De wrijvingscoëfficiënt kan op verschillende manieren worden gemeten, namelijk door de wrijvingskracht met een meetinstrument te meten, door het belastingsvermogen van de aandrijfmotor te meten en om te rekenen, door de werking van de trillingsdemping* door wrijving te berekenen, en door de maximale statische wrijvingskracht* te berekenen op basis van de hoek waaronder een op een schuin oppervlak geplaatst voorwerp begint te glijden. Bij deze tests wordt er niet alleen op slijtage en wrijving gecontroleerd, maar ook op de doeltreffendheid en het minder effectief worden van smeermiddelen.
Trillingsdemping: is het opvangen van trillingen met dempers. Wordt ook wel trillingsisolatie genoemd.
Maximale statische wrijvingskracht: wrijvingskracht die ontstaat wanneer een stilstaand voorwerp wordt bewogen. De wrijvingskracht die ontstaat tijdens een beweging, wordt daarentegen dynamische wrijving genoemd, en de wrijving die optreedt op kogels en naalden in lagers, wordt rolweerstand genoemd.
Tribologische tests
Wrijvingsweerstand is een zware belasting voor en functieverlies van onderdelen die tegen elkaar aan bewegen, waarvan lagers een sprekend voorbeeld zijn. Deze weerstand moet tot een minimum worden teruggebracht door middel van een veelzijdige aanpak van onder andere metaalmechanica (zoals de mechanische eigenschappen van onderdelen); de vloeistofmechanica van smeermiddelen; en de thermodynamica die de door warmte beïnvloede oppervlaktecondities meet.
Tribologie is de tak van de werktuigbouwkunde die onderzoek doet naar de invloed van wrijving vanuit een breed perspectief. De tests voor het evalueren van de relevante eigenschappen worden tribologische tests genoemd.
De vraag naar tribologische tests
De hitte die ontstaat door wrijving en materiaalverlies ten gevolge van wrijving in mechanische systemen, zorgt voor mechanische weerstand die volgens velen de voornaamste oorzaak is van defecten en stortingen in machines. Het verminderen en beheersen van wrijving en slijtage is niet alleen een manier om problemen te voorkomen, maar in essentie een techniek om de betrouwbaarheid en prestaties van mechanische systemen te verbeteren en daardoor de economische verliezen zoveel mogelijk te beperken.
Kenmerken van tribologische tests
Slijtagetests en wrijvingstests geven naar zeggen vaak volledig verschillende karakteristieke waarden wanneer de vorm van het te testen monster, de beproevingsmethode en de atmosferische omstandigheden veranderen. Voor slijtage- en wrijvingstests is het daarom noodzakelijk om te begrijpen onder welke omstandigheden de schade wordt veroorzaakt en om de tests onder soortgelijke omstandigheden uit te voeren. De werking van een smeermiddel hangt sterk af van de fysische eigenschappen van het smeermiddel en de chemische eigenschappen van het raakvlak. Vaste smeermiddelen* hebben met name een hogere belastingscapaciteit dan olie en vet en worden daarom ook gebruikt als additieven voor olie en vet.
Tribologische tests worden uitgevoerd onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met de gebruiksomstandigheden, zodat de werkelijke omgeving wordt nagebootst waarin de waar te nemen wrijving zich voordoet. De materialen waarvan de producten zijn gemaakt die tegen elkaar aan bewegen, de smeermiddelen en de van de vorm van de onderdelen afgeleide kenmerken worden alle geëvalueerd.
Vast smeermiddel: een smeermiddel waarmee het materiaaloppervlak wordt beschermd tegen de wrijvingskrachten en de slijtage en wrijving worden verminderd. Voorbeelden van vaste smeermiddelen zijn molybdeendisulfide, grafiet en PTFE (polytetrafluorethyleen).
Nieuwste voorbeelden van waarnemingen voor wrijvings-, slijtage- en slijtvastheidstests
Teststukken en op elkaar inwerkende onderdelen bij slijtage- en wrijvingstests zijn over het algemeen driedimensionaal en kunnen sterk reflecterende oppervlakken hebben. Bij de overeenkomstige metingen en analyses met microscopen moet de operator zeer kundig zijn om de juiste scherpstelling te vinden en de weerkaatsing van het oppervlak te beperken.
Dankzij de technologische verbeteringen kunnen vandaag de dag wrijvings- en slijtagetests veel efficiënter worden uitgevoerd met digitale microscopen.
Efficiënte waarneming van diepe inkepingen in lagers
Inkepingen ontstaan wanneer er een of andere kracht wordt uitgeoefend op het lager. Wanneer het te waarnemen oppervlak op het lager niet vlak is, is het scherpstellen van het beeld tijdens het sterk vergroot waarnemen met een microscoop een tijdrovende aangelegenheid.
De lenzen met hoge resolutie en de gemotoriseerde draaischijf van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks maken een naadloze zoomfunctie mogelijk waarbij automatisch conform het vergrotingsbereik van 20× tot 6000× snel van lens kan worden verwisseld, waardoor er geen lenzen meer hoeven te worden vervangen.
- A: Waarneming met een digitale microscoop
- B: Waarneming zonder dieptecompositie
- C: Waarneming van een deuk in het voorste oppervlak
- D: Waarneming een deuk in het achterste oppervlak (500×)
Met de functie voor real-time dieptesamenstelling kan automatisch de dieptecompositie worden uitgevoerd waarmee het gehele doel scherp in beeld kan worden gebracht. Met deze functie kunt u aan de hand van ultra-high-definition beelden die zowel vanaf dichtbij tot ver weg zijn scherpgesteld, heel gemakkelijk nauwkeurige, efficiënte vergrote waarnemingen, vormgevingsinspecties en evaluaties uitvoeren.
De VHX-reeks detecteert bovendien automatisch de aangesloten lens en kan de vergrotingsgegevens samen met de vastgelegde beelden beheren.
Met deze digitale microscoop kunt u veel efficiënter inspecteren dankzij een uitstekend gegevensbeheer en een waarnemingsfunctie waarmee naadloos kan worden ingezoomd op een vergrote afbeelding van een deel van het gehele beeld, zonder verlies van de hoge definitie van het beeld.
Waarnemen en meten van schade op wrijvingsvlakken met een enkele machine
Voorheen moesten de testers tijdens het waarnemen en meten van instrument wisselen, waardoor het veel langer duurde om te testen.
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kan niet alleen duidelijk vergroten en waarnemen, maar ook meten en kwantificeren. Nu kunnen een hele reeks taken, van waarnemingen na slijtagetests van schilfers*, putvorming* en andere schade aan de op elkaar inwerkende oppervlakken tot aan 2D-metingen en ruwheidsmetingen die nuttig zijn voor ruwheidsinspecties, gemakkelijk met eenvoudige muishandelingen vanaf één enkel apparaat worden uitgevoerd.
Afschilferen: ruwe en grove textuur veroorzaakt door schilfering in het oppervlak van het loopvlak en het oppervlak van het walselement als gevolg van de materiaalmoeheid van de wals.
Putvorming: spikkelachtige gaatjes met een geschatte diepte van ongeveer 0,1 mm op het oppervlak van het loopvlak.
Waarnemen van slijtage en wrijving met verminderd weerkaatst licht van glanzende oppervlakken
Teststukken die door wrijving zijn afgesleten, hebben doorgaans een sterk reflecterend oppervlak, waardoor waarneming en beeldopname worden bemoeilijkt.
Met de functie van de nieuwste 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks voor glansverwijdering en voor verwijdering van ringreflectie behoort het probleem van dit weerkaatste licht tot het verleden. Zo kunnen er heldere beelden worden gemaakt zonder schittering vanwege glans door wrijving van onderdelen tegen elkaar. De nieuwe 4K digitale microscoop kan onderscheid maken tussen haarfijne krasjes, door wrijving ontstane deuken en verklevingen waardoor u meer inzicht krijgt in de omstandigheden waarin schade door slijtage en wrijving kan optreden.
Eén enkele microscoop voor alles, van waarnemen tot 2D- en 3D-metingen
Tijdens vormgevingswaarnemingen moeten testers hun aandacht richten op verschillende delen van driedimensionale doelen, wat ertoe kan leiden dat beschadigingen over het hoofd worden gezien en dat niet alle operatoren op één lijn zitten. Er was echter geen andere manier dan gebruik te maken van 2D-metingen, zelfs voor driedimensionale doelen.
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks maakt niet alleen vergrote waarneming en 2D-metingen met behulp van heldere 4K-beelden mogelijk, maar kan ook 3D-vormen vastleggen en 3D-metingen en profielmetingen van geselecteerde dwarsdoorsneden uitvoeren. De tester kan ongeacht diens vaardigheid en kennis heel eenvoudig met de VHX-reeks 3D-vormen analyseren en meten en daarbij de werkzaamheden stroomlijnen en op een gedetailleerde manier wrijvingsoppervlakken gekwantificeerd evalueren.
Het nieuwste hulpmiddel om snel te reageren op vragen van de markt
Om te kunnen voldoen aan de behoeften op het gebied van tribologische evaluatie en de steeds hogere eisen op het gebied van slijtage- en wrijvingstests, is het nodig om R&D, kwaliteitsverbetering en fabricageprocessen op basis van de gegevens van snelle en nauwkeurige inspecties op te zetten.
Met de high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kan zeer efficiënt worden gewerkt en zeer nauwkeurig worden waargenomen, geanalyseerd, gemeten en geëvalueerd, en dat alles met één apparaat. De VHX-reeks die is uitgerust met een groot aantal andere geavanceerde functies, kan een effectief hulpmiddel zijn voor industrieën die kwaliteit en snelheid hoog in het vaandel hebben staan.
Klik voor meer informatie over de VHX-reeks op de onderstaande knop om de catalogus te downloaden. Klik voor vragen op de andere onderstaande knop of neem contact op met KEYENCE.
