Tribomètre linéaire alternatif - ToronLRT™ 02GL
Le tribomètre linéaire alternatif ToronLRT™ 02GL couvre une plage de températures combinée de −120 °C à 800 °C, fournissant des données de frottement et d'usure représentatives des conditions de service pour les applications cryogéniques et haute température sur une plateforme unique. Les laboratoires des secteurs de l'énergie, de l'aérospatiale, de la métallurgie et de la lubrification l'utilisent pour caractériser les matériaux, les revêtements et les lubrifiants dans les conditions thermiques auxquelles leurs composants sont réellement soumis. Il prend en charge les couples de contact bille-disque et bille-disque, et tous les matériaux d'échantillon sont personnalisables sur demande. L'application automatique d'une charge jusqu'à 200 N et une plage de fréquences réglable en continu de 0.1 à 20 Hz permettent de réaliser un large éventail de protocoles d'essais tribologiques.
Les essais à haute température atteignent 800 °C et couvrent les céramiques, les revêtements réfractaires et les lubrifiants haute température utilisés dans les environnements métallurgiques, de turbines à gaz et de fours. Les essais à basse température s'étendent jusqu'à -120 °C pour les matériaux cryogéniques et les lubrifiants destinés aux infrastructures de GNL, au stockage frigorifique et aux applications en zone froide dans l'aérospatiale. La course est de 40 mm à température ambiante et se réduit à 10 mm à haute ou basse température afin de s'adapter à la géométrie de l'enceinte thermique. Les configurations d'essais à sec et lubrifiées à l'huile sont prises en charge sur toute la plage de températures de fonctionnement.
Tous les paramètres de test s'affichent simultanément à l'écran pendant chaque essai : charge normale, force de frottement, coefficient de frottement, fréquence de va-et-vient, temps écoulé et température. Le logiciel de contrôle trace automatiquement les courbes des paramètres en fonction du temps et enregistre toutes les données pour l'analyse et la génération de rapports après essai. Des seuils d'alarme et d'arrêt automatique configurables pour tous les paramètres principaux protègent les échantillons et l'instrument en cas de dépassement des limites prédéfinies. Grâce à cette protection, le ToronLRT™ 02GL est adapté aux essais d'endurance de longue durée sans surveillance à température ambiante.
Tribomètre linéaire alternatif - Applications ToronLRT™ 02GL
Le ToronLRT™ 02 sert les laboratoires de recherche et de contrôle de la qualité évaluant le comportement de friction et d'usure où la température de service est une variable clé, des conditions cryogéniques de −120 °C aux environnements à température élevée de 800 °C.
- Performance des revêtements haute température : tests de revêtements PVD, DLC et par projection thermique à des températures allant jusqu’à 800 °C afin de confirmer leur résistance à l’usure dans les conditions de service des turbines à gaz, des systèmes d’échappement et des fours industriels avant leur mise en service.
- Matériaux pour équipements cryogéniques : mesure du coefficient de frottement et de l’usure à −120 °C pour les vannes, les pompes et les raccords de canalisations de GNL, où le frottement à basse température détermine la durée de vie des joints et des roulements.
- Performances des lubrifiants en fonction de la température : caractérise l’efficacité de réduction du frottement des huiles et des graisses sur toute la plage de températures, vérifiant le comportement au démarrage à froid à −120 °C et la stabilité à haute température à 800 °C dans le même instrument.
- Tribologie automobile à haute température : évalue les matériaux de la distribution, les inserts de sièges de soupapes d’échappement et les revêtements de segments de piston dans des conditions de contact à haute température reproduisant les environnements de fonctionnement du moteur.
- Caractérisation des céramiques et des matériaux avancés : essais de frottement et d’usure de céramiques avancées, de cermets et de revêtements durs à haute température, où les changements microstructuraux induits thermiquement régissent le comportement tribologique.
- Qualification des traitements de surface pour l'aérospatiale : vérifie le comportement au frottement et à l'usure des revêtements de diffusion, des revêtements de barrière thermique et des alliages spéciaux sous contact oscillant dans des conditions aérospatiales cryogéniques et à haute température.
- Évaluation des revêtements réfractaires et industriels : évalue les propriétés d'usure des revêtements réfractaires et des alliages de rechargement à des températures de fonctionnement élevées pour les applications dans les fours et les équipements de procédés à haute température.
- Qualification des lubrifiants et joints d'étanchéité pour climats froids : tests de lubrifiants et de matériaux d'étanchéité sous contact alternatif cryogénique afin de qualifier les composants pour les environnements de service en climats froids et arctiques.
Normes
Le ToronLRT™ 02 permet de réaliser des essais de frottement et d'usure conformément aux normes tribologiques internationales. Les normes suivantes définissent les méthodes d'essai et les pratiques de mesure applicables à la configuration de contact alternatif et à l'environnement d'essai à température contrôlée de cet instrument :
- ASTM G133 - Méthode d'essai normalisée pour l'usure par glissement bille-plan en mouvement alternatif linéaire
- ASTM G115 - Guide normalisé pour la mesure et la communication des coefficients de frottement
- ASTM G40 - Terminologie normalisée relative à l'usure et à l'érosion
- ASTM D5707 - Méthode d'essai normalisée pour la mesure des propriétés de frottement et d'usure des graisses lubrifiantes à l'aide d'une machine d'essai à oscillation linéaire haute fréquence (SRV).
- DIN 51834-1 - Essais des lubrifiants : Essai tribologique sur appareil d'oscillation translationnelle, Partie 1 : Principes généraux de fonctionnement
Tribomètre linéaire alternatif - ToronLRT™ 02GL Caractéristiques principales
Le ToronLRT™ 02 combine une large plage de fonctionnement thermique avec un contrôle de charge automatisé, des configurations de paires de contact personnalisables et une acquisition continue de données de friction, offrant aux laboratoires de tribologie des données représentatives du service à partir d'un seul instrument.
- Plage de températures hautes et basses, de −120 °C à 800 °C : couvre les conditions cryogéniques pour le GNL et les essais en zone froide dans l’aérospatiale, ainsi que les températures jusqu’à 800 °C pour les céramiques, les revêtements réfractaires et les lubrifiants haute température, sans nécessiter d’instrument distinct pour chaque plage.
- Fréquence variable, de 0.1 à 20 Hz : le contrôle de la fréquence débute à 0.1 Hz pour la simulation de cycles de contact à basse vitesse et atteint 20 Hz pour le criblage de l’usure à haute fréquence, avec un réglage continu et sans paliers.
- Matériaux personnalisables pour les paires de contact : des échantillons de broches, de billes et de disques sont disponibles sur demande dans des matériaux spécifiés par l’utilisateur, permettant ainsi à la paire de contact de reproduire exactement la combinaison de matériaux étudiée.
- Charge normale automatisée jusqu'à 200 N : l'axe de chargement motorisé applique et maintient une force de contact constante tout au long du test, quelle que soit la température dans la plage de fonctionnement de l'instrument.
- Course double : 40 mm à température ambiante pour les pistes d’usure alternatives standard ; 10 mm à température élevée ou basse pour s’adapter à la géométrie de l’enceinte thermique
- Essais à sec et lubrifiés sur toute la plage de températures : prend en charge les conditions de frottement à sec et de lubrification à l’huile de −120 °C à 800 °C, permettant l’évaluation des performances du lubrifiant lors de démarrages à froid cryogéniques et en conditions de service à haute température.
- Profil de frottement en fonction de la température : la mesure continue de la force de frottement pendant les phases de montée en température et de maintien isotherme génère un ensemble de données complet de frottement en fonction de la température pour chaque essai.
- Contrôle par PC industriel et génération de rapports automatisée : un logiciel dédié gère la configuration des tests, affiche tous les paramètres en temps réel, trace les courbes des paramètres en fonction du temps et génère des rapports formatés à la fin des tests.
- Protection contre les dépassements de seuils de paramètres : des seuils d’alarme et d’arrêt automatique configurables sur tous les principaux paramètres de test protègent les échantillons et l’instrument lors des cycles de test prolongés à température contrôlée et sans surveillance.
Théorie et méthode
La tribométrie linéaire alternative mesure le coefficient de frottement en divisant la force de frottement latérale à l'interface de contact par la charge normale appliquée : μ = F/N. Une éprouvette supérieure fixe appuie contre un disque inférieur plat sous une charge normale N donnée, et le disque effectue un mouvement de va-et-vient rectiligne. Un capteur de force perpendiculaire à l'axe de chargement mesure la force de frottement F à chaque point de course. Tous les paramètres tribologiques rapportés, y compris le coefficient de frottement et la progression de l'usure, sont calculés à partir de ces deux grandeurs mesurées en continu.
Le comportement au frottement et à l'usure des matériaux techniques varie considérablement avec la température, ce qui rend la tribométrie à température ambiante insuffisante pour la qualification dans les applications soumises à des contraintes thermiques importantes. À haute température, les couches d'oxyde superficielles modifient le mécanisme de contact et la capacité de formation du film lubrifiant dépend de la viscosité. À des températures cryogéniques, les lubrifiants se rigidifient, les polymères peuvent devenir cassants et la mécanique du contact métal-métal se modifie en fonction des propriétés des matériaux. La collecte de données tribologiques à la température réelle de service, que ce soit à −120 °C ou à 800 °C, permet de prendre en compte ces effets et de fournir des résultats exploitables pour la conception et le choix des matériaux.
Le ToronLRT™ 02GL chauffe ou refroidit la zone de contact grâce à une enceinte thermique, tandis que l'axe de charge, le capteur de force et le mécanisme d'entraînement fonctionnent à température ambiante à l'extérieur de cette enceinte. La charge normale est appliquée par un axe vertical motorisé de 25 mm, maintenant la force de contact constante malgré les variations de la surface d'usure. La course est réduite de 40 mm à température ambiante à 10 mm à haute ou basse température afin de préserver la précision du contact à l'intérieur de l'enceinte. La mesure de la force de frottement se poursuit pendant les phases de montée en température et de maintien isotherme.
Tribomètre linéaire alternatif - Spécifications techniques du ToronLRT™ 02GL
| Paramètre | Spécifications |
|---|---|
| Fréquence alternative | 0.1–20 Hz, réglage continu |
| Course maximale — Température ambiante | 40 mm |
| Course maximale — Température haute/basse | 10 mm |
| Charge normale maximale | N 200 |
| Force de frottement maximale | N 100 |
| Configurations des paires de contacts | Jeu de quilles sur disque, jeu de boules sur disque |
| Matériaux d'échantillon | Quille, boule et disque — personnalisables sur demande |
| milieu de friction | Lubrification par friction sèche ou par huile |
| Gamme haute température | Ambiante à 800 ° C |
| Plage de basses températures | −120 °C à température ambiante |
| Système de contrôle | PC industriel avec logiciel de test dédié |
| Paramètres affichés | Force d'essai, force de frottement, coefficient de frottement, fréquence, temps écoulé, température |