Tribomètre à vide
Tribomètre sous vide - ToronTribo™ V
Testeur de friction et d'usure rotatif sous vide
Le tribomètre sous vide ToronTribo™ V mesure le frottement et l'usure des matériaux et des revêtements de surface dans des conditions de vide contrôlé. Il est utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale, des semi-conducteurs et de la recherche sur les matériaux. Le ToronTribo™ V applique une faible force d'essai tandis que l'échantillon effectue un mouvement de rotation ou de va-et-vient linéaire à l'intérieur d'une chambre à vide, reproduisant ainsi les conditions de quasi-absence d'atmosphère auxquelles sont exposés les lubrifiants liquides et de nombreux revêtements en applications orbitales et sous vide poussé. Les opérateurs suivent en temps réel la force de frottement et la température, avec un arrêt automatique ou une alarme en cas de dépassement des limites prédéfinies.
Les lubrifiants classiques s'évaporant ou se dégradant sous vide, les ingénieurs utilisent des tribomètres sous vide dédiés pour évaluer le comportement des films secs, des lubrifiants solides et des matériaux nus en l'absence d'atmosphère. Le ToronTribo™ V atteint un niveau de vide de 10⁻³ Pa et une plage de températures allant de la température ambiante à 600 °C, permettant ainsi une exposition combinée au vide et à la chaleur lors d'un seul essai. La force d'essai, la vitesse, la fréquence et la course sont toutes réglables afin de s'adapter aux conditions de contact précises et à faible charge typiques des mécanismes et des petits composants aérospatiaux.
Les fabricants de composants satellitaires, les instituts de recherche aérospatiale et les laboratoires de science des matériaux utilisent le ToronTribo™ V pour tester les revêtements et les lubrifiants secs avant leur intégration dans les équipements de vol ou les systèmes de service sous vide. Chaque test génère une courbe continue de friction et de température, fournissant aux ingénieurs des données directes sur le comportement d'un couple de matériaux en l'absence de lubrification atmosphérique.
Tribomètre sous vide - Applications ToronTribo™ V
Le ToronTribo™ V permet d'évaluer le frottement et l'usure des composants et des matériaux destinés au vide, à la haute altitude ou au service spatial, où la lubrification conventionnelle se comporte différemment.
- Mécanismes de satellites et d'engins spatiaux : évaluation du frottement et de l'usure des roulements, engrenages et contacts glissants utilisés dans les systèmes d'entraînement des panneaux solaires, les cardans et les mécanismes de déploiement exposés au vide spatial
- Développement de lubrifiants solides et de films secs : examine les revêtements autolubrifiants tels que les films à base de disulfure de molybdène et de PTFE qui remplacent les huiles et les graisses dans les applications sous vide.
- Composants d'équipements pour semi-conducteurs : tests de résistance à l'usure des pièces utilisées dans les chambres à vide et les systèmes de manipulation de plaquettes où le dégazage et le contrôle de la contamination sont essentiels.
- Qualification des revêtements aérospatiaux : évalue les revêtements projetés thermiquement et les revêtements durs utilisés sur les composants aérospatiaux exposés à la fois au vide et à des températures élevées.
- Recherche sur le soudage à froid et l'usure par adhérence : étudie comment les surfaces métalliques résistent à l'usure par adhérence et au soudage à froid en l'absence de couches d'oxyde atmosphériques.
- Recherche sur les couches minces et les matériaux 2D : caractérisation du comportement au frottement et à l’usure des couches minces et des matériaux de faible dimensionnalité sous vide poussé.
- Académique et Government Recherche en tribologie sous vide : soutient les études fondamentales des mécanismes de frottement en l’absence d’humidité atmosphérique et d’oxygène
Tribomètre sous vide - ToronTribo™ V Caractéristiques principales
Le ToronTribo™ V combine un mouvement rotatif et alternatif avec un contrôle du vide et des hautes températures pour tester des matériaux en dehors des conditions atmosphériques normales.
- Chambre d'essai sous vide : atteint un niveau de vide de 10⁻³ Pa, reproduisant les conditions de basse pression auxquelles les matériaux sont exposés dans les équipements sous vide spatiaux et semi-conducteurs.
- Tests à double mouvement : alternance entre mouvement rotatif et mouvement de va-et-vient linéaire au sein d’une même chambre à vide, couvrant deux géométries de contact courantes sans rupture de vide entre les configurations.
- Capacité de fonctionnement à haute température : fonctionne de la température ambiante jusqu'à 600 °C, permettant une exposition thermique et sous vide combinée en un seul test.
- Essais de précision à faible force : applique des forces d’essai de 0.1 à 20 N, adaptés aux composants délicats, aux revêtements minces et aux études de contact à petite échelle
- Surveillance en temps réel du frottement et de la température : enregistre en continu la force de frottement et la température et affiche chaque paramètre sous forme de courbe en direct pendant l’essai.
- Limites de protection automatiques : arrêt automatique ou alarme lorsque les paramètres de test clés dépassent les seuils prédéfinis, protégeant ainsi les échantillons et l’équipement lors des analyses sans surveillance.
- Paramètres de mouvement ajustables : la vitesse de rotation, la fréquence d’oscillation et la longueur de course sont toutes configurables par l’utilisateur pour correspondre à des protocoles de test spécifiques.
Théorie et méthode
Le frottement et l'usure se comportent différemment sous vide que dans l'air ambiant, principalement parce que les films d'oxyde, l'humidité adsorbée et les contaminants atmosphériques réduisent normalement l'adhérence entre les surfaces en contact. Le vide élimine ou empêche la reformation de ces couches protectrices lors du glissement, permettant ainsi aux surfaces métalliques propres d'adhérer directement l'une à l'autre, un phénomène appelé soudage à froid. Ceci augmente le frottement et accélère l'usure par rapport à un même couple de matériaux testé à l'air libre, ce qui explique pourquoi des matériaux performants sur terre peuvent présenter des défaillances inattendues sous vide.
Le ToronTribo™ V recrée cet environnement en enfermant le module d'essai rotatif ou alternatif dans une chambre sous vide à 10⁻³ Pa. Lorsqu'un échantillon se déplace sous l'effet d'une force d'essai contrôlée, un capteur mesure la force de frottement résultante, tandis que le système de vide maintient la basse pression pendant toute la durée de l'essai. Les lubrifiants liquides s'évaporant sous vide, la plupart des essais réalisés sur cette plateforme évaluent des lubrifiants solides, des films secs ou des couples de matériaux nus, plutôt que des contacts lubrifiés à l'huile ou à la graisse.
L'association du vide et d'une température élevée, jusqu'à 600 °C sur cette plateforme, soumet les surfaces testées à des contraintes supplémentaires en accélérant la diffusion, l'oxydation des couches superficielles résiduelles et le ramollissement thermique. Tester un revêtement ou un matériau candidat dans cet environnement combiné permet aux ingénieurs d'obtenir une approximation plus fidèle des conditions réelles de mission ou de processus qu'un test sous vide seul ou un test à température seule pris isolément.
Tribomètre sous vide - Spécifications techniques du ToronTribo™ V
| Paramètre | Spécifications |
|---|---|
| Gamme de force d'essai | 0.1 à 20 N |
| Force de frottement maximale | N 20 |
| Vitesse rotationnelle | 1 à 1,500 tr / min |
| Rayon de rotation maximal | 30 mm |
| Fréquence d'oscillation | 0.1 à 10 Hz |
| Longueur de course maximale | 30 mm |
| Formation de paires de frottement alternatif | Balle sur disque, quille sur disque |
| Formes de paires de frottement rotatives | Balle sur disque, quille sur disque |
| Plage de température | Température ambiante jusqu'à 600 ° C |
| Niveau de vide | 10⁻³ Pa |