摩擦发生在运动部件之间,通常分析在运行过程中相互接触的部件,如汽车的动力传动系统。
摩擦导致这些部件发热和磨损。由摩擦产生的热和磨损占机械系统故障的大多数,这些故障造成的经济损失是不小的。为了减少这种损失,进行了摩擦学试验来评估零件和零件材料的性能。
本节从摩擦学的角度介绍了测试和测量方法,以及使用KEYENCE的4K数字显微镜解决问题的最新例子。摩擦学是相对运动中相互作用表面之间的磨损和摩擦的科学。

摩擦、磨损和耐磨试验与观察、分析和测量

摩擦、磨损和耐磨性测试

在该试验中,试样和界面表面在相对运动中相互作用,以测量摩擦系数*和磨损体积。
在部件相互接触的行业中,通过摩擦、磨损和磨耗来评估材料的变化是至关重要的。电机、轴承、润滑油和许多其他产品的质量保证需要测试和分析。欧宝官网开户

摩擦系数:表示接触面对摩擦力的影响的数值。它没有任何单位,用μ (mu)表示。分为动摩擦系数和静摩擦系数,数值随物体和表面处理的不同而不同。

摩擦,磨损和耐磨性测试方法

摩擦试验测量摩擦特性与耐磨性试验,其结果一般用摩擦系数来计算。另一方面,磨损试验测量摩擦引起的条件变化,结果是通过变形、划痕和相互作用表面上的压痕获得的。
测量摩擦系数有几种方法:通过测量摩擦力测量,通过测量和转换驱动电动机的负载功率,通过计算振动衰减的行为(由摩擦,并通过计算最大静态摩擦力*基于对象的角度放置在一个倾斜的表面开始滑动。这些测试不仅检查磨损和摩擦,而且还检查润滑剂的有效性和劣化情况。

减振:振动随时间减小。也叫减振。

最大静摩擦力:静止物体移动时产生的摩擦力。相反,在运动过程中产生的摩擦力称为动摩擦,在轴承中的球和针上发生的摩擦称为滚动摩擦力。

摩擦学的测试

通过采用包括材料力学、润滑剂流体力学和热力学在内的多面方法来测量表面如何受热影响,可以将摩擦阻力降至最低。
摩擦学是一门从广泛的角度研究和评估摩擦影响的科学。为评估相关性能而进行的试验称为摩擦学试验。

需要进行摩擦学试验

由摩擦产生的热量和由于摩擦而损失的材料导致机械阻力,这被认为是机器故障和故障的最大原因。减少和控制摩擦磨损不仅是一种预防问题的方法,而且是提高机械系统可靠性和性能从而减少经济损失的核心技术。

摩擦学试验特性

据说,当试样的形状、试验方法和大气条件发生变化时,磨损和摩擦试验往往会给出完全不同的特征值,即使是在试验同一种材料时也是如此。因此,在进行磨损和摩擦试验时,有必要了解实际目标冲击产生的条件,并使用类似的条件进行试验。润滑剂的性能在很大程度上取决于润滑剂的物理性能和界面的化学性能。特别是,固体润滑剂*比油和润滑脂具有更高的负载能力,因此也被用作油和润滑脂的添加剂。
摩擦学试验是在接近使用条件的条件下进行的,再现了要观察的摩擦发生的实际环境。在测试过程中,要密切观察和评估零件的材料和形状。

固体润滑剂:固体物质,保护材料表面的摩擦和减少磨损和摩擦。固体润滑剂的例子包括二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯(PTFE)。

最新的例子观察摩擦,磨损,和耐磨性测试

磨损和摩擦试验中的试件和相互作用的部件通常是三维的,具有高度反射的表面。当使用传统显微镜时,操作者必须是高度熟练的,以找到适当的焦点和减轻来自表面的反射。此外,定量评估是不可能的。
由于技术的进步,数字显微镜已经解决了传统显微镜的问题,并显著改善了摩擦和磨损测试的评估。

轴承深凹痕的有效观测

当某种冲击作用于轴承时,就会出现压痕。当轴承上的观察表面不平坦时,用常规显微镜进行高倍放大非常困难,而且必须进行耗时的对焦调整。
VHX系列4K数字显微镜的高分辨率HR镜头和电动转轮,实现了无缝变焦功能,可根据放大倍数在20倍至6000x范围内快速切换镜头,无需更换镜头。

使用VHX系列4K数字显微镜放大观察
A:数字显微镜观察B:显微镜观察C:正面压痕观察D:背面压痕观察(500倍)
  1. A:用数字显微镜观察
  2. 用显微镜观察
  3. C:观察前表面的压痕
  4. D:背面压痕观察(500x)

实时合成功能自动执行深度合成,使整个目标成为焦点。通过该功能,您可以方便地使用全聚焦的4K图像进行准确、高效的放大观察、外观检查和评估。
此外,VHX系列自动跟踪镜头放大,确保准确的数据和记录管理。

实时合成使用VHX系列4K数字显微镜
观察滚针轴承的磨损
观察滚针轴承的磨损

观察和测量表面损伤

在进行观察和测量时,以前的测试人员需要切换仪器,导致测试时间较长。
VHX系列4K数字显微镜不仅可以捕捉高倍图像,而且还可以进行常规显微镜无法进行的测量和量化。可以观察到表面的剥落*、点蚀*和其他损伤,2D和3D测量,以及表面粗糙度,可以通过单个设备进行。

剥落:由于材料的滚动疲劳,滚道表面和滚动元件表面的剥落造成粗糙和粗糙的纹理。

点蚀:出现在滚道表面的斑点状孔,深度约为0.1毫米。

使用VHX系列4K数字显微镜分析滚道表面的损伤
轴承套圈损坏观察(50倍)
轴承套圈损坏观察(50倍)
轴承圈损坏的测量(50倍)
轴承圈损坏的测量(50倍)

观察反射表面的磨损情况

由于摩擦而磨损的试样通常有一个高度反射的表面,使得观察和成像困难。
VHX系列4K数字显微镜具有眩光去除和环反射去除功能,消除反射光。新型4K数字显微镜使用户能够区分细发际划痕、摩擦造成的凹痕和粘连,以便更准确地了解磨损和摩擦条件。

使用VHX系列4K数字显微镜观察换挡轴的油封部分
正常的
正常的
眩光和环反射去除
眩光和环反射去除

一个单一的显微镜,从观察到2D和3D的测量

传统的观测手段需要对三维目标的多个不同部位进行观测,这可能会导致损伤被忽视,不同的作业者得到的结果也不同。此外,由于只能进行二维测量,无法了解表面缺陷和划痕的深度。
VHX系列4K数字显微镜不仅可以放大观察和2D测量,还可以捕捉3D形状和执行剖面测量。无论测试者的技能水平如何,VHX系列提供了简单的三维形状测量,提高了分析能力。

使用VHX系列4K数字显微镜测量剥落
叶轮轴油封部分(表面放大观察,三维形状测量,整体形状)
叶轮轴的三维测量

快速响应市场需求的最新工具

为了满足摩擦学评估的需要,除了在磨损和摩擦试验方面不断扩大的需求外,有必要建立基于快速和准确的检测数据的研发、质量改进和制造流程。
与传统显微镜相比,VHX系列高清4K数字显微镜提供了卓越的效率,确保仅一台机器就能进行更高精度的观察、分析、测量和评估。VHX系列配备了许多其他先进的功能,可以成为要求质量和速度的行业的有效工具。

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