Micro-tribomètre haute fréquence
Micro-tribomètre haute fréquence - ToronTribo™ HFM
Le microtribomètre haute fréquence mesure la force de frottement et le coefficient de frottement lors de mouvements alternatifs de faible amplitude et à haute fréquence, pour les matériaux et les revêtements de surface. Les opérateurs contrôlent indépendamment la force, le déplacement et la fréquence d'essai, permettant ainsi à l'instrument de reproduire les micro-contacts de haute précision rencontrés dans les connecteurs électriques, les petits roulements et les revêtements en couches minces. L'acquisition continue des données de frottement pendant chaque essai offre aux ingénieurs une vision précise du comportement d'un couple de matériaux soumis à un glissement rapide et de faible amplitude.
L'appareil de test couvre une plage de déplacement de 50 à 500 micromètres avec une précision de 10 micromètres, et une fréquence de test répétitive de 5 à 80 Hz. La force de test est réglable de 10 à 500 N, avec une option de faible force jusqu'à 0.1 N pour les échantillons fragiles et les revêtements minces. Les tests sont réalisés en milieu huileux ou aqueux, et la température est contrôlée de la température ambiante jusqu'à 200 °C pour évaluer le comportement des matériaux sous une exposition thermique modérée.
Les fabricants de produits électroniques, les développeurs de revêtements et les laboratoires de recherche sur les matériaux utilisent ce tribomètre pour caractériser l'usure et le comportement au frottement à l'échelle micrométrique, où l'accumulation des dommages diffère de celle observée lors d'un contact glissant de plus grande amplitude. La combinaison d'un contrôle précis du déplacement et d'une fréquence de test élevée le rend particulièrement adapté au criblage accéléré des revêtements et des composants de petite taille avant leur mise en production.
Micro-tribomètre haute fréquence - Applications ToronTribo™ HFM
Le micro-tribomètre haute fréquence permet de réaliser des tests de friction et d'usure sur des composants et des matériaux où le contact subit un mouvement relatif fin et à haute fréquence.
- Tests de connecteurs et de contacts électriques : évalue l’usure par frottement et les variations de résistance de contact des broches de connecteurs, des interrupteurs et des contacts de relais soumis à des micromouvements induits par les vibrations.
- Contrôle des revêtements minces et des traitements de surface : mesure la résistance à l’usure des revêtements durs minces et des traitements de surface sous glissement de faible amplitude et de haute fréquence
- Essais de petits roulements et composants : caractérisation du frottement et de l’usure des roulements miniatures, des bagues et des composants mécaniques de précision
- Recherche sur les matériaux pour dispositifs médicaux : évalue le comportement à l’usure des matériaux utilisés dans les implants et les petits composants de dispositifs médicaux soumis à des micromouvements de contact.
- Développement de MEMS et d'instruments de précision : prise en charge des études de frottement et d'usure des composants mécaniques à l'échelle micrométrique et des ensembles de capteurs
- Sélection de lubrifiants et d'additifs : compare les performances de friction des huiles et des fluides à base d'eau dans des conditions de contact à haute fréquence contrôlées.
- Recherche en science des matériaux : étudie les mécanismes d’usure par frottement et la compatibilité des paires de matériaux à de faibles amplitudes de déplacement.
Normes
Le micro-tribomètre haute fréquence prend en charge les procédures de test conformes aux normes ASTM et DIN reconnues internationalement pour les essais d'usure par mouvement alternatif et par contact bille-sur-disque.
- ASTM B611-13 - Méthode d'essai normalisée pour la détermination de la résistance à l'abrasion sous contrainte élevée des matériaux durs
- ASTM G133-05 - Méthode d'essai normalisée pour le glissement linéaire alternatif bille-plan
- DIN 50324:1992-07 - Tribologie, Essais de frottement et d'usure, Essai sur modèle réduit pour le frottement de glissement des solides (Système bille-disque)
Micro-tribomètre haute fréquence - ToronTribo™ HFM Caractéristiques principales
Le micro-tribomètre haute fréquence combine un contrôle précis du déplacement avec un cyclage à haute fréquence pour les tests d'usure par micromouvements.
- Contrôle précis du déplacement : ajuste la longueur de course de 50 à 500 micromètres avec une précision de 10 micromètres pour des tests de micromouvement répétables
- Fonctionnement à haute fréquence : cycles de 5 à 80 Hz, permettant une évaluation accélérée de l’usure aux fréquences pertinentes pour le frottement.
- Large plage de force : couvre une plage de force de test standard de 10 à 500 N, avec une plage de faible force optionnelle jusqu’à 0.1 N pour les échantillons délicats et les revêtements minces.
- Tests en milieu mixte : effectuent des tests en milieu huileux ou aqueux pour comparer les conditions de contact lubrifié et aqueux.
- Capacité de fonctionnement à haute température : fonctionne de la température ambiante jusqu'à 200 °C pour les tests sous exposition thermique modérée.
- Configurations à double paire de friction : prend en charge les géométries de contact broche-disque et bille-disque pour une configuration de test flexible
Théorie et méthode
Les essais de micromouvements à haute fréquence évaluent le frottement et l'usure à des amplitudes de déplacement bien inférieures à celles des essais d'usure par mouvement alternatif classiques, généralement de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de micromètres plutôt que de millimètres. À cette échelle, la séparation complète par glissement entre les passes est rare, ce qui entraîne un piégeage plus long des débris d'usure et des films de surface à l'interface que lors d'un essai à plus grande course. Ce matériau piégé modifie le comportement du frottement au cours de l'essai ; la précision du déplacement et la reproductibilité du contrôle sont donc des facteurs déterminants pour la pertinence des données obtenues.
Le dispositif de test applique ce principe grâce à un système d'entraînement de précision qui contrôle la course à 10 micromètres près, tout en effectuant des cycles à des fréquences allant jusqu'à 80 Hz. Un capteur de force mesure la force de frottement tangentielle lors du déplacement de l'échantillon à chaque cycle, et le rapport entre cette force et la force normale appliquée donne le coefficient de frottement en chaque point de la course. Du fait de la concentration des contraintes sur un point ou une ligne de contact restreinte, même une faible accumulation de débris ou la formation d'un film superficiel induit une variation mesurable du coefficient de frottement.
La réalisation d'essais en milieu huileux ou aqueux introduit une variable supplémentaire : un film fluide à l'interface peut séparer les surfaces en contact et réduire le contact direct métal-métal, selon la fréquence et la viscosité. La comparaison des résultats obtenus à sec et lubrifié, pour des valeurs de déplacement et de fréquence identiques, permet aux ingénieurs de déterminer si un revêtement ou un lubrifiant protège efficacement un contact contre l'usure par frottement, un phénomène courant dans les composants électriques et mécaniques de précision.
Micro-tribomètre haute fréquence - Spécifications techniques du ToronTribo™ HFM
| Paramètre | Spécifications |
|---|---|
| Force de frottement maximale | N 200 |
| Plage de charge de la force d'essai | 10 à 500 N (plage de force faible optionnelle : 0.1 à 10 N) |
| Plage de déplacement | 50 à 500 μm, réglable |
| Précision du contrôle du déplacement | 10 pm |
| Fréquence des tests répétitifs | 5 à 80 Hz, réglable |
| Milieu de test | Huile, eau |
| Plage de température | Température ambiante jusqu'à 200 ° C |
| Formes de paires de frottement | Jeu de quilles sur disque, jeu de boules sur disque |