Tribomètre automatique à quatre billes - Testeur de friction et d'usure

Théorie et méthode d'essai

La méthode d'essai tribométrique à quatre billes repose sur le principe du contact hertzien concentré à pression extrême entre une bille d'acier rotative (la « bille motrice ») et trois billes d'acier fixes logées dans un godet situé en dessous. Cette géométrie crée une configuration de contact tétraédrique qui génère la contrainte de contact locale la plus élevée possible pour une charge normale donnée, reproduisant ainsi les conditions rencontrées dans les engrenages hypoïdes, les roulements et les couples de glissement fortement chargés.

L'échantillon de lubrifiant est immergé dans le godet à billes, recouvrant entièrement les quatre zones de contact. Lorsque la broche fait tourner la bille d'entraînement supérieure contre les trois billes inférieures fixes, le film lubrifiant est progressivement soumis à des contraintes. Le Toron4B10A™ surveille et enregistre la force de frottement en temps réel tout au long du cycle de test de frottement et d'usure, capturant la transition d'une lubrification en film complet à une lubrification mixte, puis aux conditions limites et enfin au grippage.

Pour la caractérisation EP (ASTM D2783), la charge est augmentée par paliers selon une séquence définie. Le diamètre de la trace d'usure sur les trois billes inférieures est mesuré après chaque essai de charge. La charge sans grippage PB correspond à la charge maximale à laquelle aucune soudure ne se produit ; PD est le point de soudure ; et ZMZ intègre les données de trace d'usure de tous les paliers de charge en un seul indice de qualité du lubrifiant.

Pour l'évaluation anti-usure (ASTM D2266/D4172), une charge, une vitesse, une température et une durée de test fixes sont appliquées, et le diamètre de la cicatrice d'usure est mesuré avec précision — généralement par microscopie optique — comme résultat quantitatif du protocole de test de frottement et d'usure.

Le système de contrôle automatique de la charge par micro-ordinateur du Toron4B10A élimine les variations de charge par paliers inhérentes aux systèmes à levier manuel, garantissant ainsi la conformité aux tolérances de charge spécifiées par la norme ASTM à chaque étape du test. La simplicité, la reproductibilité et la normalisation internationale de ce tribomètre à quatre billes en font la méthode de référence mondiale pour le criblage des lubrifiants EP et des agents anti-usure.

Étapes de la méthode d'essai

• Chargement de l'échantillon — Remplissez le godet à billes avec l'échantillon de lubrifiant et bloquez trois billes d'acier de Ø12.7 mm en position. Montez la bille d'entraînement supérieure sur le mandrin de la broche.
• Stabilisation de la température — Réglez la température cible du bain (de la température ambiante à 200 °C). Le système de chauffage intégré se stabilise à ±2 °C près avant le début du test.
• Configuration de la vitesse et de la charge — Programmez la vitesse de broche (200 à 2 000 tr/min, en continu) et le profil de force normal (60 N à 10 kN, automatique). Définissez la durée du test (de 1 seconde à 99 heures).
• Exécution automatisée des tests — Le micro-ordinateur exécute le protocole de test : il fait tourner la bille d’entraînement, applique automatiquement la charge et mesure en continu la force de frottement tout au long du cycle.
• Acquisition de la force de frottement — La force de frottement maximale, jusqu’à 300 N, est enregistrée en temps réel. Le système enregistre le coefficient de frottement pendant toute la durée des essais de frottement et d’usure.
• Calcul et rapport des résultats — Le système calcule et rapporte les données PB, PD, ZMZ (pour les tests EP), le diamètre de la trace d'usure et le coefficient de frottement dans un format conforme aux normes.