Tribomètre à broche sur disque (-150 °C à 1000 °C)
Tribomètre à broche sur disque (-150 °C à 1000 °C) - ToronTribo™ PoD 150
Le tribomètre à broche sur disque évalue le frottement et l'usure des matériaux sur une plage de températures exceptionnellement large. Il est utilisé par les laboratoires de matériaux, les développeurs de revêtements et les fabricants de composants travaillant les métaux, les céramiques et les revêtements. Le ToronTribo™ PoD 150 propose des configurations de couple de frottement broche-disque et bille-disque, permettant aux opérateurs de choisir la géométrie de contact la mieux adaptée à leur matériau ou application. Un système de refroidissement par circulation d'eau, un système de chauffage haute température et un système de contrôle de température dédié permettent de réaliser des tests de -150 °C à 1000 °C sur une seule plateforme.
L'appareil de test couvre deux plages de force de charge normales : de 0.1 à 10 N pour les échantillons délicats et de 10 à 200 N pour les essais standard. L'application de la force se fait par un chargement direct, pour un contrôle simple et fiable. Le couple de frottement maximal atteint 2.5 N·m à des vitesses de broche allant jusqu'à 2 000 tr/min, avec un rayon de frottement ajustable de 10 à 35 mm pour s'adapter à différentes tailles d'échantillons. Outre le frottement à sec et la lubrification à l'huile, les essais peuvent être réalisés sous atmosphères de gaz inertes comme l'azote, le dioxyde de carbone et l'hélium, permettant ainsi de réaliser des essais dans des environnements contrôlés ou non oxydants.
Les chercheurs en matériaux, les développeurs de revêtements et les fabricants de composants utilisent le ToronTribo™ PoD 150 pour caractériser le comportement d'un matériau unique, des conditions cryogéniques aux températures extrêmement élevées ; une plage que peu de tribomètres peuvent couvrir avec un seul instrument. La possibilité de réaliser des essais sous gaz inerte facilite également la recherche sur l'influence de la composition de l'atmosphère sur le frottement et l'usure, indépendamment de la température.
Tribomètre à broche sur disque (-150 °C à 1000 °C) - Applications ToronTribo™ PoD 150
Le ToronTribo™ PoD 150 permet d'évaluer la friction et l'usure des matériaux et des revêtements sur une plage de températures et d'atmosphères exceptionnellement large.
- Développement de revêtements haute température : évalue la résistance à l'usure des revêtements barrières thermiques et des revêtements durs destinés à une utilisation jusqu'à 1000 °C.
- Recherche sur les matériaux cryogéniques : évalue le comportement au frottement et à l’usure des matériaux à des températures descendant jusqu’à -150 °C pour les applications cryogéniques et aérospatiales.
- Études tribologiques sous atmosphère inerte : caractérisent l’influence des atmosphères d’azote, de dioxyde de carbone ou d’hélium sur le frottement et l’usure par rapport aux essais en air ambiant.
- Essais d'alliages pour l'aérospatiale et les hautes températures : contribue à la qualification des matériaux pour les composants de moteurs et d'échappement fonctionnant sur de larges cycles thermiques.
- Essais d'usure des céramiques et des matériaux durs : mesure la résistance à l'usure des céramiques et des matériaux durs sous des géométries de contact ponctuelles et surfaciques.
- Performance des lubrifiants dans des conditions de températures extrêmes : évalue le comportement des lubrifiants depuis les conditions de démarrage à basse température jusqu’au fonctionnement à haute température.
- Recherche en science des matériaux : soutient les études comparatives sur l’influence conjointe de la température et de la géométrie de contact sur les mécanismes de frottement et d’usure
Normes
Le ToronTribo™ PoD 150 prend en charge les procédures de test alignées sur la norme ASTM internationalement reconnue pour les essais de frottement et d'usure broche-sur-disque et bille-sur-disque.
- ASTM G99-23 - Méthode d'essai normalisée pour les essais d'usure et de frottement avec un appareil à broche sur disque ou à bille sur disque
Tribomètre à broche sur disque (-150 °C à 1000 °C) - Caractéristiques principales du ToronTribo™ PoD 150
Le ToronTribo™ PoD 150 combine des géométries de contact doubles avec une plage de température et d'atmosphère exceptionnellement large.
- Plage de températures exceptionnelle : de -150 °C à 1000 °C, couvrant les tests cryogéniques et à haute température sur une seule plateforme.
- Configurations à double paire de friction : prend en charge les géométries de contact broche-disque et bille-disque pour s'adapter aux exigences des différents matériaux et applications.
- Deux plages de force normale : de 0.1 à 10 N pour les échantillons délicats et de 10 à 200 N pour les essais standard, les deux par application directe d'un poids.
- Capacité de test aux gaz inertes : effectue des tests sous azote, dioxyde de carbone, hélium ou autres gaz inertes, en plus des tests de friction sèche et de lubrification à l’huile.
- Rayon de frottement réglable : permet de définir le rayon de la piste d’usure de 10 à 35 mm pour s’adapter à différentes tailles d’échantillons.
- Rotation à grande vitesse : atteint des vitesses de broche jusqu’à 2 000 tr/min pour évaluer l’usure sous différentes vitesses de glissement.
Théorie et méthode
Les essais de frottement par contact ponctuel (pin-on-disk) et par contact bille-on-disk mesurent la friction et l'usure en pressant un poinçon ou une bille fixe contre un disque en rotation sous une force normale contrôlée, générant ainsi une trace d'usure circulaire à un rayon déterminé du centre du disque. Un capteur de force mesure la force de frottement tangentielle pendant la rotation du disque, et le rapport entre la force de frottement et la force normale donne le coefficient de frottement. La trace d'usure elle-même permet une mesure directe de la perte de matière du disque, du poinçon ou des deux.
La température influence fortement le comportement au contact, car la plupart des matériaux subissent des modifications importantes de leurs propriétés mécaniques sur une large plage de températures. À des températures cryogéniques, les matériaux peuvent devenir plus fragiles et moins aptes à absorber les déformations microscopiques qui réduisent normalement le frottement et l'usure. À haute température, l'oxydation, le ramollissement et les changements de phase peuvent altérer la dureté du matériau et son interaction avec la surface de contact. Le ToronTribo™ PoD 150 résout ce problème en combinant un système de chauffage capable d'atteindre 1 000 °C avec un système de refroidissement qui étend les essais jusqu'à -150 °C, permettant ainsi d'évaluer le même matériau et la même géométrie de contact sur toute cette plage de températures au cours d'un seul programme d'essais.
L'atmosphère de test introduit une variable supplémentaire, car l'oxygène de l'air ambiant peut réagir avec le matériau fraîchement exposé au niveau de la zone d'usure pour former des couches d'oxyde qui, à leur tour, influencent le frottement et l'usure. Réaliser des tests sous des gaz inertes tels que l'azote, le dioxyde de carbone ou l'hélium élimine cette influence oxydante, permettant ainsi aux ingénieurs d'isoler le mécanisme d'usure mécanique de toute réaction chimique avec l'atmosphère environnante. La comparaison des résultats obtenus sous air ambiant et sous gaz inerte à température constante aide les chercheurs à déterminer la part du comportement à l'usure d'un matériau qui est due au seul contact mécanique et celle due à la chimie de surface induite par l'atmosphère.
Tribomètre à broche sur disque (-150 °C à 1000 °C) - Spécifications techniques du ToronTribo™ PoD 150
| Paramètre | Spécifications |
|---|---|
| Plage de charge de force normale | 0.1 à 10 N ; 10 à 200 N |
| Couple de frottement maximal | 2.5 N m |
| Vitesse maximum | 2,000 rpm |
| Gamme de chauffage | Température ambiante à 1000 °C ; -150 °C à température ambiante |
| Médias d'essai | Friction à sec, lubrification à l'huile et gaz inertes (N₂, CO₂, He et autres) |
| Méthode de chargement de force normale | Charge de poids |
| Rayon de frottement | 10 à 35 mm, réglable |