Tester di fatica da sfregamento sotto vuoto
Tester per fatica da sfregamento sotto vuoto - ToronTribo™ VFF
Il tester di fatica da sfregamento valuta come il contatto oscillatorio di piccola ampiezza danneggi i materiali sotto carico prolungato, trovando impiego nei settori aerospaziale, della produzione di energia e nei laboratori di ricerca sui materiali. Il ToronTribo™ VFF applica una forza di contatto controllata e genera un movimento alternato lineare attraverso l'interfaccia del campione, mentre gli operatori variano carico, frequenza, corsa, temperatura e materiale di contatto per riprodurre le condizioni di micro-scorrimento riscontrabili in giunzioni bullonate, incastri a coda di rondine e assemblaggi a pressione. Lo strumento esegue test in atmosfera, liquido o vuoto, offrendo agli ingegneri un'unica piattaforma per valutare il comportamento da sfregamento in diversi ambienti di esercizio.
Poiché il danno da sfregamento spesso innesca cricche da fatica ben prima che un componente si rompa a causa del solo carico di fatica, gli ingegneri si affidano a test specifici per caratterizzare direttamente questa modalità di guasto, anziché dedurla dai dati standard sulla fatica. Il ToronTribo™ VFF copre un intervallo di ampiezza da 50 a 500 micrometri e un intervallo di frequenza da 0.1 a 50 Hz, con controllo della temperatura fino a 600 °C per studi di sfregamento ad alta temperatura. Il controllo del tempo si estende da pochi secondi a diversi giorni per test, supportando sia brevi cicli di screening che valutazioni di durata a fatica prolungate.
I produttori di componenti per turbine e motori, gli istituti di ricerca aerospaziale e i laboratori di scienza dei materiali utilizzano il ToronTribo™ VFF per quantificare in che modo i trattamenti superficiali, i rivestimenti e i lubrificanti riducono i danni da sfregamento prima che i componenti entrino in servizio. Il controllo di arresto manuale o automatico, attivato da tempo, velocità o forza di attrito, protegge il campione e lo strumento durante i test di lunga durata non presidiati.
Tester di fatica da sfregamento sotto vuoto - Applicazioni ToronTribo™ VFF
Il ToronTribo™ VFF supporta la valutazione della fatica da sfregamento per componenti e materiali in cui le superfici di contatto subiscono piccoli movimenti oscillatori sotto carico prolungato.
- Attacchi delle pale e dei dischi delle turbine: valuta la fatica da sfregamento nei contatti a coda di rondine e alla base dell'abete nei motori a turbina a gas, dove il micro-scorrimento indotto dalle vibrazioni innesca la formazione di cricche
- Valutazione dei giunti bullonati e rivettati: caratterizza il danno da sfregamento nei giunti strutturali di aeromobili e macchinari soggetti a carico ciclico e vibrazioni.
- Studi sull'usura da sfregamento di funi e cavi metallici: valutazione del comportamento di usura e fatica nei contatti tra i trefoli delle funi metalliche sottoposte a tensione e vibrazione.
- Componenti del meccanismo per vuoto e spazio: testa il comportamento di sfregamento dei contatti operanti in ambienti sottovuoto in assenza di pellicole di ossido atmosferico.
- Qualificazione del trattamento superficiale e del rivestimento: misura in che modo la pallinatura, i rivestimenti e i trattamenti di indurimento superficiale migliorano la resistenza alla fatica da sfregamento
- Ricerca su cuscinetti e assemblaggi a pressione: valuta la corrosione da sfregamento e l'usura sulle superfici di contatto tra accoppiamento forzato e cuscinetti.
- Test dei componenti per la generazione di energia: valuta la durata a fatica da sfregamento dei componenti delle turbine a vapore e a gas operanti ad alta temperatura.
Tester di fatica da sfregamento sotto vuoto - Caratteristiche principali di ToronTribo™ VFF
Il ToronTribo™ VFF combina test in ambienti multipli con un controllo preciso del movimento di sfregamento e del carico.
- Test multi-ambiente: esegue test di fatica da sfregamento in atmosfera, liquido o vuoto sulla stessa piattaforma, adattando l'ambiente di prova alle effettive condizioni di servizio.
- Carico di sfregamento ad alta forza: applica fino a 2000 N di forza di prova e 800 N di forza di attrito per valutare il comportamento di sfregamento in condizioni di pressione di contatto gravose.
- Controllo preciso dell'ampiezza: regola l'ampiezza di sfregamento da 50 a 500 micrometri per riprodurre le caratteristiche di micro-slittamento su piccola scala dei contatti di sfregamento reali.
- Ampio intervallo di frequenza: opera da 0.1 a 50 Hz, supportando sia osservazioni lente e dettagliate che screening accelerato della fatica da sfregamento.
- Test ad alta temperatura: raggiunge fino a 600 °C, consentendo la valutazione della fatica da sfregamento di componenti destinati al servizio ad alta temperatura, come gli accessori per turbine.
- Controllo del tempo esteso: imposta la durata del test da 1 secondo a 9,999 minuti, consentendo sia test di screening brevi che studi di lunga durata sulla fatica.
- Controllo di arresto automatico e manuale: arresta automaticamente il test in base al tempo, alla velocità o alla forza di attrito, oppure consente l'arresto manuale per sequenze di test controllate dall'operatore.
Teoria e metodo
L'usura da sfregamento si verifica quando due superfici a contatto subiscono ripetuti movimenti relativi di piccola ampiezza, in genere nell'ordine di decine o centinaia di micrometri, sotto un carico normale costante. A differenza della normale usura da scorrimento, questo micro-scorrimento è troppo piccolo per separare completamente le superfici di contatto, quindi i detriti di usura e le particelle di ossido rimangono intrappolati all'interfaccia invece di essere rimossi. I detriti intrappolati aumentano la concentrazione locale di stress e l'abrasione sul bordo di contatto, dove la transizione tra le regioni di attrito e di scorrimento crea una zona di intenso stress ciclico.
La fatica da sfregamento combina questo danno da micro-scorrimento con una sollecitazione volumetrica ciclica applicata separatamente sul campione, replicando il modo in cui un giunto bullonato, un attacco a coda di rondine o un assemblaggio a pressione subiscono contemporaneamente sia lo sfregamento da contatto che il carico di fatica strutturale. Il ToronTribo™ VFF applica una forza normale controllata attraverso il contatto di sfregamento mentre l'azionamento alternativo genera il micro-scorrimento oscillatorio con ampiezza e frequenza impostate. Le cricche si nucleano tipicamente sul bordo della cicatrice da sfregamento, dove la concentrazione di stress è massima, e possono propagarsi nel materiale a livelli di stress da fatica ben al di sotto del limite di fatica normale del materiale.
L'ambiente di prova influenza fortemente la durata a fatica da sfregamento, poiché l'ossigeno e l'umidità atmosferica incidono sulla formazione di ossidi e sul comportamento dei detriti all'interfaccia di contatto. Eseguire test sulla stessa coppia di materiali in atmosfera, liquido e vuoto sul ToronTribo™ VFF consente agli ingegneri di isolare l'effetto dell'ambiente da quello del carico e dei parametri di movimento, producendo dati che predicono con maggiore precisione le prestazioni di un componente nelle sue effettive condizioni di esercizio.
Specifiche tecniche del tester per fatica da sfregamento sotto vuoto ToronTribo™ VFF
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| Forza di attrito massima | 800 N |
| Forza di prova massima | 2000 N |
| ampiezza Gamma | Da 50 a 500 μm, regolabile |
| Frequenza di prova alternata | Da 0.1 a 50 Hz, regolabile |
| Intervallo di temperatura | Temperatura ambiente fino a 600 ° C |
| Intervallo di controllo del tempo | 1 secondo a 9,999 minuti |
| Mezzo di prova | Atmosfera, liquido, vuoto |
| Modalità di controllo arresto | Manuale o automatico (tempo, velocità, forza di attrito) |