Laboratorium für Material und (kryogene) tribologische Forschung, Reibung und Verschleiß Forschung

cryo tribological researchtribologisch onderzoek
Laboratorium für Material und (kryogene) tribologische Forschung

Das WMV Forschungslabor für Tribologie und Materialforschung liefert der Fachabteilung “Beschichtungen” leistungsstarke Unterstützung durch die Erforschung von maschinen- und materialspezifischen Problemstellungen. Ebenso führt WMV Versuchsreihen zur Entwicklung neuer Systeme für Dritte durch. Nicht zuletzt ist das Forschungslabor auch essentiell für die kontinuierliche Qualitätskontrolle des eigenen Beschichtungsprozesses.



Die konsequente Nutzung von Synergien zwischen den einzelnen Abteilungen führt einhergehend mit den in 27 Jahren von unserer Abteilung “Maschinen- Beschichtungen” gesammelten Erfahrungen dazu, dass WMV gegenüber anderen Unternehmen signifikante Vorteile bei der Durchführung von Versagensprüfungen und der Lösung von
tribologischen und materialspezifischen Problem-stellungen vorweisen kann; Unser Team zeichnet sich durch eine praxisbezogene, zügige und dennoch wissenschaftlich fundierte Herangehensweise an Projekte und Aufgaben aus. Ein Beispiel ist die Adaption bzw. die Herstellung von individuellen Prüfaufbauten gemäß Kundenspezifikationen.

 




1- Tribo-Tester (spezielle Atmosphären, niedrige Temperaturen, tiefkalte oder beheizte Umgebungsbedingungen)

cryo tribo tester



Dieses hochentwickelte Stift-Ring Tribometer ist das Ergebnis umfangreicher Entwicklungsarbeiten kombiniert mit einer kontinuierlichen Modernisierung der Prüfanlagen. Heute können gleitende Elemente unter stark variierenden Bedingungen getestet werden. Die große Anzahl zusammengefasster Messdaten bietet grundlegende Informationen über die aktuell vorliegenden Verschleiß- und Reibungsmechanismen des geprüften tribologischen Systems. Folgende Randbedingungen können variiert werden:

  • Geschwindigkeit
  • Bewegung (linear oder sinusförmig )
  • Drück
  • Temperatur: - 55°C - +260°C, elektronisch geregelt zwischen 2 °C oder konstant -196°C mit flüssigem Stickstoff (tiefkalte Bedingungen)
  • Flüssige oder atmosphärische Bedingungen (variable Feuchte, z.B. gesättigte oder “knochentrockene” Bedingungen), 99% Stickstoff / 99.99 % Argon / 99.9999% Wasserstoffatmosphäre, weitere Einstellungen auf Anfrage möglich.

Folgende Messdaten können aufgezeichnet werden (c = kontinuierliche Datenerfassung):

  • Stiftverschiebung ( c , hochgenaue online Verschleißmessung)
  • Finale Stifthöhenänderung (Genauigkeit +/- 1 µm)
  • Reibung ( c )
  • Stifttemperatur 1 mm hinter der Reibfläche( c )
  • Kraft auf den Stift ( c )
  • Temperatur innerhalb der Testkammer ( c )
  • Sauerstoffgehalt in der Testkammer
  • Relative Feuchte in der Testkammer ( c )
  • Änderung der Rauigkeit von Stift und Ring







wear and friction lock door bearings






















Beispiel einer Tribo-Messung an Lagern eines Schleusentores. Nach 52 Minuten kann ein plötzlicher Anstieg des Reibungskoeffizienten beobachtet werden (Versagen des PTFE-Schmiersystems), gefolgt von einem Anstieg des Verschleißes 1,5 Stunden danach.





Die Online-Datenerfassung liefert grundlegende Informationen über das Materialverhalten während seiner Betriebszeit. Verschleiß und Reibung können sich während der Einlaufphase stark ändern (kleine Änderungen der Bedingungen können Aufschluss über die Ursachen von hohem Verschleiß oder hoher Reibung geben). Verschleißpartikel können gesammelt und in unserem optischen Emissionsspektrometer analysiert werden, um quantitative und qualitative Aussagen über die Zusammensetzung machen zu können. Stift- und Ringoberflächenveränderungen können in unserem Rasterelektronen-Mikroskop oder unserem “Tally Surf” Oberflächenplotter begutachtet werden (Genauigkeit 0,4 µm). Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Lichtbewegungssensors ist der Tribo-Tester auch in der Lage, statische und dynamische (temperaturabhängige) Spannungs-Dehnungs Daten (Elastizitätsmodul) des Stiftmaterials zu ermitteln. Ein besonderes und einzigartiges Eigenschaftsmerkmal des Tribotesters ist die Möglichkeit der Einstellung von gut beherrschbaren tiefkalten Prüfbedingungen.






2- Raster Elektronen Mikroskop und XRF



scanning electron microscope sputtering


xrf analyse











Mit unserem Cambridge Rasterelektronenmikroskop (REM) haben wir die Möglichkeit, Proben um das 40.000-fache zu vergrößern und Bilder digital abzuspeichern. Die Abmessungen von wichtigen Details können vermessen und im Bild dargestellt werden. Neben der immensen Vergrößerung sind REM für ihren sehr hohen Kontrast der Aufnahmen sowie die Tiefenschärfe bekannt. Wegen der Elektron/Proben-Interaktion sind REM in der Lage, verschiedene Elemente in einer Probe zu charakterisieren. Aufgrund der Feinbereichsbeugung können verschiedene kristalline Strukturen ermittelt werden. Wenn Proben nicht leitfähig sind, haben wir die Möglichkeit sie in einer Vorbehandlung zu bedampfen (7). Auf diesem Wege können auch von diesen, meist anorganischen, Proben scharfe Bilder aufgenommen werden. REM Aufnahmen. Unsere XRF analyse ist fähig Elementen ab Kalium zu erkennen und Schichtdicke (einer unbekannten Schicht) zu ermitteln.






3- Plasma Atomemissionsspektrometrie




AES material research

ICP (induktiv gekoppeltes Plasma) Atomemissionsspektrometrie ist ein gut geeignetes (ppb-Level) und schnelles Verfahren, um die exakte elementare Zusammensetzung von festen oder flüssigen Stoffen zu bestimmen (außer Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Chlor und Fluor). Ebenso wie Proben von unseren Kunden werden die WMV Beschichtungsbäder und Beschichtungen kontinuierlich mit diesem Messgerät überwacht. Zunächst lösen wir die Metalle oder Legierungen in starken (gemischten) hochreinen Säuren. Hierfür benötigen wir weniger als 1 Gramm des Materials. Der Einsatz von Bearbeitungswerkzeugen (wie z.B. Sägen), die den Prüfling verunreinigen könnten, sollte unbedingt vermieden werden. Mit dieser Technologie kann durch Elementabtastung des Substrats der Porengehalt einer Beschichtung ermittelt werden. Mehrlagige Strukturen können durch chemisches Peeling charakterisiert werden. Ebenso kann die Korrosionsgeschwindigkeit in Medien wie Säuren oder Meerwasser sehr genau ermittelt werden. Die Richtigkeit unserer Ergebnisse wird durch die Anwendung zertifizierter Standards gewährleistet.





4- Zugprüfmaschine



tensile tester






Mit der Instron Zugprüfmaschine entwickeln wir eine neue Generation von Beschichtungen mit verbesserten duktilen Eigenschaften.













5-Oberflächenenergie Messgerät


surface energy tester Kontaktwinkelmikroskope liefern Informationen über die disperse und polare Oberflächenenergie eines Materials (steht in engem Bezug zum Antihaft-Effekt). Lunac-Beschichtungen haben die Fähigkeit, die Oberflächenenergie erheblich zu verringern. Durch einige weiterführende Messungen kann dieser Antihaft-Effekt noch optimiert werden. Die Optimierung des Antihaft-Effekts wirkt sich besonders positiv bei Extrusions- und Spritzgießmaschinen sowie bei der Reinigung und Entformbarkeit von Teilen aus verarbeitungsanlagen der Lebensmittelindustrie aus. Die Oberflächenenergie kann darüber hinaus Aufschluss über den Verschmutzungsgrad der Oberfläche geben oder ein Indiz sein, ob („vercrackte“-) organische Produkte in die Stahloberfläche eingedrungen sind.




Weitere Testmöglichkeiten

  1. Ermittlung der Dicke von nichtmagnetischen Beschichtungen auf Eisensubstraten (Elco-Prüfmessgerät). Wirbelstromprüfung zur Ermittlung der Dicke von magnetischen Beschichtungen auf Eisensubstraten (wie z.B. Nickel auf Stahl oder Messing).
  2. Direkte Lichtbogen Elementanalyse (auch in der Lage Kohlenstoff nachzuweisen).
  3. Hochleistungsflüssigkeitschromatographie zur Analyse verschiedener chemischer Bindungen.
  4. Mikro Vickers Härteprüfgerät zum Testen von (dünnen, 25 µm) Beschichtungen auf Substraten mit begrenzter Härte.
  5. Verschiedene elektronische Härte- und Rauigkeitsprüfgeräte.
  6. Aufnahme der elektrischen Potentialdifferenz von Beschichtung und Substrat.