Tribômetro automático de quatro esferas - Testador de fricção e desgaste

Teoria e Método de Teste

O método de teste com tribômetro de quatro esferas baseia-se no princípio do contato hertziano concentrado de extrema pressão entre uma única esfera de aço rotativa (a "esfera motriz") e três esferas de aço estacionárias fixadas em um recipiente abaixo. Essa geometria cria um arranjo de contato tetraédrico que produz a maior tensão de contato local possível para uma determinada carga normal — replicando as condições em engrenagens hipoides, rolamentos e pares deslizantes altamente carregados.

A amostra de lubrificante é imersa no copo esférico, preenchendo completamente todas as quatro zonas de contato. À medida que o eixo gira a esfera motriz superior contra as três esferas inferiores estacionárias, a película lubrificante é progressivamente tensionada. O Toron4B10A™ monitora e registra a força de atrito em tempo real durante todo o ciclo de teste de atrito e desgaste, capturando a transição da lubrificação de película completa, passando pela lubrificação de película mista, até as condições de lubrificação limite e, finalmente, de gripagem.

Para a caracterização EP (ASTM D2783), a carga é aumentada incrementalmente em uma sequência de etapas definida. O diâmetro da cicatriz de desgaste nas três esferas inferiores é medido após o teste em cada carga. A carga sem gripagem (PB) é a carga mais alta na qual não ocorre soldagem; PD é o ponto de soldagem; e ZMZ integra os dados da cicatriz de desgaste em todas as etapas de carga em um único número de qualidade do lubrificante.

Para avaliação do desgaste (ASTM D2266/D4172), aplica-se uma carga, velocidade, temperatura e duração de teste fixas, e o diâmetro da cicatriz de desgaste é medido com precisão — normalmente por microscopia óptica — como resultado quantitativo do protocolo de teste de fricção e desgaste.

O controle automático de carga baseado em microcomputador do Toron4B10A elimina a variabilidade de carga em etapas inerente aos sistemas de alavanca manual, garantindo a conformidade com as tolerâncias de carga especificadas pela ASTM em cada etapa do teste. A combinação de simplicidade, reprodutibilidade e padronização internacional do tribômetro de quatro esferas o torna o método de referência global para triagem de EP (expansão térmica) e antidesgaste de lubrificantes.

Etapas do método de teste

• Carregamento da amostra — Encha o copo esférico com a amostra de lubrificante e trave três esferas de aço de Ø12.7 mm na posição correta. Monte a esfera de acionamento superior no mandril do fuso.
• Estabilização de temperatura — Defina a temperatura alvo do banho (temperatura ambiente a 200 °C). O sistema de aquecimento integrado estabiliza a temperatura dentro de uma faixa de ±2 °C antes do início do teste.
• Configuração de velocidade e carga — Programe a velocidade do fuso (200–2000 rpm, sem incrementos) e o perfil de força normal (60 N–10 kN, automático). Defina a duração do teste (de 1 segundo a 99 horas).
• Execução automatizada de testes — O microcomputador executa o protocolo de teste: gira a esfera motriz, aplica carga automaticamente e mede continuamente a força de atrito durante todo o ciclo.
• Aquisição da Força de Atrito — A força de atrito máxima, até 300 N, é capturada em tempo real. O sistema registra o coeficiente de atrito durante toda a duração do teste de atrito e desgaste.
• Cálculo e Relatório de Resultados — O sistema calcula e relata os dados de PB, PD, ZMZ (para testes EP), diâmetro da cicatriz de desgaste e coeficiente de atrito em formato compatível com as normas.