Utrustning för tribologisk provning
Vi utvecklar våra egna riggar och våra egna testmetoder, ofta skräddarsydda för att passa specifika tillämpningar. På så vis har Tribomaterialgruppen byggt upp ett brett utbud av tribologiska testutrustningar. De täcker ett stort antal kontaktsituationer och efterliknar villkoren för en rad tillämpningar. Vissa är skräddarsydda för specifika tillämpningar, och andra får avsiktligt en mer allmängiltig design. De flesta maskiner har konstruerats och byggts inom gruppen och lämpliga testförfaranden har utvecklats.
Många av riggarna är unika:
- In-situ glidande / repande kontakt i SEM
- Två ytterligare utrustningar för provning i vakuum, en med högtemperaturmöjlighet
- Lastsvepande rigg (helt lastspektrum i ett enda test)
- “Egenskapssvepande” rigg, utformad för att snabbt kartlägga gradientmaterial
- Rigg för realistisk provning av motorventiler
- Rigg för detaljerade studier av kontakten mellan verktyg och trä i massatillverkning
- Rigg för småskalig provning av glidning på snö och is
Översikt över utrustningar och typ av kontakt:
Pinne-skiva maskin
| Kontaktsituation | Glidkontakt, kula mot plan eller pinne mot plan |
| Varierade parametrar | Last, hastighet, smörjning, temperatur, atmosfär |
| Studerade parametrar | Friktion, nötning och ytskador |
| Typisk provstorlek | 5 mm pinne eller kula mot 50 mm skiva |
| Anmärkningar | Brett utbud av skivformer och storlekar. Uppvärmningssteg (max 500 °C) kan monteras. |
Glidande kontakt – Stor-Svarven
| Kontaktsituation | Glidkontakt, korsade cylindrar, pinne mot cylinder Cirkulärt spår runt cylindern eller - oftare - ett spiralformat spår, som tillåter kontinuerlig matning av färsk motyta till den stationära kontakten. Detta är relevant för verktyg, där verktyget ju typiskt kontinuerligt möter nytt arbetsmaterial. |
| Varierade parametrar | Last, hastighet, "motyta", kontinuerlig eller intermittent kontakt (pneumatisk ställdon). Används ofta för att testa verktygsmaterial för metallskärning eller bergborrning. |
| Studerade parametrar | Friktion, nötning och ytskador |
| Typisk provstorlek | Stationär cylinder: ø 5 mm, l 20 mm. Roterande cylinder: ø 150 mm, 500 mm |
| Anmärkningar | Många tillgängliga konfigurationer, bred belastning och hastighetsspänn, stationär / intermittent kontakt etc. Riggen är uppbyggd på en stor svarv. |
Glidande kontakt – Lill-Svarven
| Kontaktsituation | Glidkontakt, korsad cylinder, platt på cylindern etc. last konstant eller automatiskt ökar upp till skärningsgränsen. |
| Varierade parametrar | Last, hastighet, smörjning |
| Studerade parametrar | Friktion, nötning, skärning och ytskador |
| Typisk provstorlek | Stationär pinne: 14 mm tjock, 7 mm * 20 mm yta Roterande cylinder: 40 mm i diameter, 500 mm längd |
| Anmärkningar | Riggen liknar den ovan men är designad genom modifiering av en liten svarv. I kontinuerligt lastökande läge idealiskt för att hitta kritisk belastning / skärningsgräns vid kontinuerlig glidning. Anpassningsbar också för smord kam/följare kontakt. |
Glidande kontakt på is och snö – Lill Vasan
| Kontaktsituation | Glidkontakt mellan t.ex. miniatyrskidor och snö eller is |
| Varierade parametrar | Last, hastighet (upp till 3,5 m / s), temperatur (ner till -14°C) |
| Studerade parametrar | Friktion |
| Typisk provstorlek | Skida: 20 mm * 40 mm glidyta Snö- eller istäckt skiva ø 500 mm |
| Anmärkningar | I huvudsak en pinne-skiva-rigg placerad i en toppmatad frysbox. Is formas enkelt genom att frysa direkt på skivan. Snö bildas genom att spruta vatten med en luftpensel. |
Fram-och-återgående glidande kontakt – Elvis
| Kontaktsituation | Fram-och-återgående glidande kontakt, kula mot plan, cylinder mot plan |
| Varierade parametrar | Belastning, slag, frekvens, temperatur (nedre platt prov uppvärmt). System för intermittent spraysmörjning. |
| Studerade parametrar | Friktion, nötning och ytskador |
| Typisk provstorlek | Plant prov: 15 x 15 x 100 mm Stationär cylinder: ø 10 mm, l 10 mm |
| Anmärkningar | Rig utformad främst för att efterlikna kontakt med cylinderfoder / kolvring. Riggen har en dubbel vevmekanism och två hållararmar för de stationära cylindriska proverna, vilket möjliggör två samtidiga tester. |
Fram-och-återgående glidande kontaktrigg – Rock Olga
| Kontaktsituation | Fram-och-återgåendeglidande kontakt, kula mot plan (cylinder mot plan) |
| Varierade parametrar | Belastning, slag, frekvens, temperatur (nedre platt prov kan värmas). |
| Studerade parametrar | Friktion, nötning och ytskador |
| Typisk provstorlek | Plant prov: 15 x 5 x 40 mm Stationär kula: ø 10 mm |
| Anmärkningar | I grund och botten en mindre, enkelsidig version av Elvis, med kortare maximalt slag och lägre maximal belastning. |
Tribologisk belastningsscanner – Saxriggen
| Kontaktsituation | Glidkontakt (enstaka slag eller fram-och-återgående, valbart antal slag) |
| Varierade parametrar | Lastområde, hastighet, smörjmedel, antal slag (från 1/2 till flera 100 000) |
| Studerade parametrar | Friktion (unik möjlighet till kartläggning av µ vs last och antal slag inom ett enstaka test), nötning, skärning och ytskador |
| Typisk provstorlek | 100 mm ø 10 mm, cylindriska stänger |
| Anmärkningar | Brett belastningsintervall (t.ex. 50–2400 N) täckt av enstaka test. Unik genom att resultera i att varje punkt längs kontaktspåret endast har mött en enda punkt på motkroppen, och endast upplevt en specifik belastning, även i ett test med många cykler. Den resulterande ytskadan kan således kopplas till specifik belastning och ett specifikt läge på motkroppen. Proverna kan förvärmas för att korta test vid hög temperatur. |
Fretting och fram-och-återgående – Skak-Nisse
| Kontaktsituation | Fretting eller fram- och återgående glidning |
| Varierade parametrar | Belastning, slag, frekvens, hastighet, smörjning, strömbelastning, atmosfär (inklusive strömmande korrosionstest) |
| Studerade parametrar | Friktion, skärning, kontaktmotstånd, tillväxt av kontaktområdet, ytskador och nötning |
| Typisk provstorlek | ø 10 mm, l 20 mm cylindrar, alternativt kula mot plan |
| Anmärkningar | Ursprungligen utvecklad för test av elektriska kontakter, men mycket mångsidig. Flera valfria provformer och storlekar. |
Rullande kontakt – Rullrika och Rolle
| Kontaktsituation | Rullande (eller rullande / glidande) kontakt mellan liten cylinder (provkroppen) och två större (svagt bomberade) cylindrar. |
| Varierade parametrar | Belastning, hastighet, torr / droppsmord, (glidningsgrad) |
| Studerade parametrar | Nötning, ytskador och utmattningsskador under ytan |
| Typisk provstorlek | Max ø 10 mm, 50–100 mm lång cylindrisk pinne |
| Anmärkningar | Två snarlika riggar. Den centrala provcylindern byts eller förskjuts mellan varje test, medan de stora ”belastningsskivorna” slipas om efter ett antal test. |
Partikelerosion – Erofugen
| Kontaktsituation | Partikelerosion, partiklar accelererade under passage genom kanaler i den hastigt roterande skivan. |
| Varierade parametrar | Partikelstorlek, typ, hastighet och träffvinkel |
| Studerade parametrar | Erosionshastighet och skademekanism |
| Typisk provstorlek | 10 x 10 mm, 20 x 20 mm, tjocklek 3-10 mm |
| Anmärkningar | Upp till 18 prover kan testas samtidigt, var och en med ställbar träffvinkel. |
Mikroabrasion – Kraterslipen
| Kontaktsituation | Abrasion (slipning) av liten sfärisk krater på plan yta. Diamantpartiklar (eller andra partiklar) i slurry. |
| Varierade parametrar | Specificerad mängd last, hastighet och abrasiva partiklar |
| Studerade parametrar | Volymsförlust (och ytskademekanism) |
| Typisk provstorlek | 15 x 15 x 3 mm, ø 20 mm slipskiva |
| Anmärkningar | Primärt ett väl specificerat test för kvaliteten på tunna hårda beläggningar. Unikt genom att kunna ge ett mått på beläggningen utan påverkan från beläggningens tjocklek eller underlagsmaterial. |
Repning i SEM – In situ reparen
| Kontaktsituation | Repning med hårda spetsar (t.ex. sfäriskt rundad diamant) eller mjuka spetsar (t.ex. aluminium) i SEM. |
| Varierade parametrar | Last (0,1–3 N), spetsform |
| Studerade parametrar | Deformations- och spånbildningsmekanismer vid nötning och slipning, skademekanism hos tunna beläggningar. Med mjuka metallspetsar på hårdare ytor, främst ytskador, materialöverföring, friktion. |
| Typisk provstorlek | 15 x 10 x 4 mm |
| Anmärkningar | Direkt högupplösta observationer i SEM. |
Platt-mot-platt glidning – Stora blå
| Kontaktsituation | Fram-och-återgående glidande, självjusterande platt-mot-platt |
| Varierade parametrar | Belastning (2–20 kN, motsvarande nominellt tryck 22–20 MPa). Hastighet (upp till 4 mm / s). Temperatur. Närvaro av vatten eller smörjmedel |
| Studerade parametrar | Friktion, deformation, skärning och nötning |
| Typisk provstorlek | Övre stationärt prov: 20 x 4,6 x 4,6 mm (alla +0, -0,1) mm. Undre rörligt prov: 75 (± 0,1) x 15 (± 0,1) x 15 (+0, -0,1) mm |
Glidande elektrisk kontakt – Släpringsriggen
| Kontaktsituation | Glidande, tråd mot cylinder |
| Varierade parametrar | Last, hastighet, smörjning |
| Studerade parametrar | Kontaktmotstånd, elektriskt brus, nötning |
| Typisk provstorlek | Cylinder: ø 100 mm. Tråd: ø 0,5 mm, l 50 mm, upp till 5 ledningar samtidigt i separata spår |
| Anmärkningar | Utvecklades ursprungligen för att undersöka en mycket specifik kontaktsituation. De stationära ledningarna pressas individuellt mot den roterande cylindern. |
Motorventilkontakt
| Kontaktsituation | Motorventil mot insats av ventilsäte, högt belastad öppnings- och stängningsrörelse resulterar i slag och mikroskopisk glidning. |
| Varierade parametrar | Mekanisk belastning, frekvens, temperatur, antal cykler, flödet av uppvärmd luft med ppm-nivåer av förångad motorolja |
| Studerade parametrar | Nötning, tillväxt och nedbrytning av skyddande tribofilm |
| Typisk provstorlek | Ventilhuvud: ø 40 mm, skaftlängd: 170 mm |
Reptestare
| Kontaktsituation | Hård spets som skrapar över en plan yta, vanligtvis en konisk diamantspets med rundad topp (Rockwell-formen), r = 200 µm. |
| Varierade parametrar | Normallasten ökas linjärt längs repan, t.ex. från 0-100 N. |
| Studerade parametrar | Repdeformation, sprickbeteende, vidhäftning av beläggningar |
| Typisk provstorlek | 20 x 20 x 5 mm |
| Anmärkningar | Vanligtvis använd för att studera repbeständighet och vidhäftningsbeteende hos hårda keramiska beläggningar på metalliska underlag, men användbar för många andra typer av studier. |