Attrito ed usura di materiali metallici, ceramici,
semi-ceramici, compositi, plastici e guarnizioni
Possibili miglioramenti grazie all'utilizzo di
accoppiamenti
tribologici ottimizzati (ovvero incompatibili):
Coefficiente di attrito prevalente:
| identico | incompatibile | lubrificato | |
| Metallo su metallo | 051 - 0.82 | 023 - 0.31 | <0.03 |
| (Non)metallo su nonmetallo | 0.09-0.21 (0.03 PTFE optimo) | <0.03 |
Il materiale ideale o la combinazione di materiali ideale per un utilizzo a basso attrito ed anche a bassa usura semplicemente non esiste. Tuttavia, durante il nostro laborioso programma di ricerca tribologica, sono state identificate una quantità impressionante di possibili ottimizzazioni. In molte applicazioni i rivestimenti Lunac 2+ sono in grado di ridurre l'attrito e l'usura in particolare in sistemi di assi e guarnizioni lubrificati ad acqua, grazie alla natura altamente incompatibile. Non abbiamo testato unicamente soluzioni Lunac, ma moltissime combinazioni di altri materiali. A causa della sostanziale infinita possibilità di combinazioni, una consistente quantità di buone soluzioni di |
accoppiamenti con altri materiali è stata altresì identificata. Questo ci ha offerto una ulteriore possibilità di essere consulenti per lo sviluppo di nuovi sistemi. I seguenti diagrammi mostrano una parte dei dati di usura e attrito di guarnizioni e cuscinetti acquisiti dal nostro tribo-tester. I tribo-test WMV offrono informazioni sull'influenza di variazione degli accoppiamenti così come di velocità relativa, tipo di movimento, temperatura, pressione, umidità e tipo di lubrificazione. In conclusione, i risultati hanno dimostrato che guarnizioni e cuscinetti utilizzati in nuove applicazioni devono essere sempre preventivamente testati, perché risultati imprevisti possono emergere sovente. |
Sistemi tribologici con lubrificazione
ad acqua
e sistemi di attrito a secc
Sistemi con lubrificazione ad acqua e sistemi di attrito a secco seguono essenzialmente diversi percorsi tribologici. Questa immagine rappresenta due perni in polimero PA 12 che sono stati testati con il nostro tribo-tester a parità di condizioni, ma con mezzi di lubrificazione diversi. Il perno di sinistra mostra l'effetto della prevalente tribo-ossidazione dell'accoppiamento a secco PA 12 / acciaio inox 1.4404. Nel perno di destra emerge l'effetto di usura adesiva nell'accoppiamento con lubrificazione ad acqua di PA 12 / acciaio inox 1.4404. Il tasso di usura del sistema a lubrificazione umida di destra è risultato essere 7 volte superiore. Ne consegue che la tribo-ossidazione non è da considerarsi sempre indesiderata. Nel sistema lubrificato ad acqua l'acciaio inossidabile deve essere
sostituito o placcato con un rivestimento anti-usura o la plastica deve essere sostituita da una plastica con minore tendenza a creare legame covalente come UHMWPE (entro un livello di sollecitazione accettabile).
Attrito in sistemi lubrificati ad acqua:
Attrito in sistemi lubrificati ad acqua:
Test in apparecchiatura Tribo-Tester WMV a Perno e Anello in accordo con la normativa GLP.
Materiali del perno: Poliuretano, viton®, ecopur®, x-ecopur®, HT-HNBR, Fluoroloy 45, P6000, GUR 4120 PE, Duralion PE
Materiali dell'anello: Flame sprayed Cr2O3, Lunac 2+, Acciaio W. n. 1.8550 nitrurato, Acciaio inox 18-8
Data: Settembre 2007
Diagramma 1: Click per ingrandire (nuovo click per ridurre)
Questa immagine mostra gli effetti di alberi di trasmissione rivestiti su 3 guarnizioni simili realizzati in HT-HNBR (versione per impieghi ad alta temperatura della gomma NBR). È chiaramente visibile l'effetto della bassa conducibilità termica di un rivestimento ceramico integrale (quale è l'ossido di cromo). Un esame più attento ha rivelato microfratture nella zona di contatto nera della guarnizione, visibile dopo piegatura. L'elevata conducibilità termica del Lunac 2+ abbassa la temperatura dell'interfaccia eliminando l'insorgere delle microfratture superficiali nella guarnizione: nel sistema con albero rivestito in Lunac 2+ essendo assenti tali danneggiamenti non si origina nessuna perdita. Di conseguenza, Lunac 2 + permette una migliore preservazione delle guarnizioni.
Attritto a secco:
Test in apparecchiatura Tribo-Tester WMV a Perno e Anello in accordo con la normativa GLP.
Materiali del perno: Poliuretano, viton®, ecopur®, x-ecopur®, POM, PEEK, Ertalyte Tx®, PTFE, C-PTFE, Fluoroloy gold®, Fluoroloy 45®, HT-HNBR, GUR 4120 PE, epossifenolo.
Materiali dell'anello: Flame sprayed Cr2O3, Lunac 2+, Acciaio W.n. 1.8550 nitrurato, Acciaio Inox 18-8
Data: Novembre 2007
Esempio di un inaspettato comportamento tribologico lesivo del rivestimento ceramico Cr2O3 su guarnizione in HT-HNBR asciutta. L'usura della gomma è minore, ma l'usura del più duro Cr2O3 è molto più severa, particelle verdi sono state depositate sulla gomma HT-HNBR. In questo caso superfici in metallo duro hanno un comportamento più favorevole.
PEEK è un materiale molto utilizzato nei sistemi di cuscinetti metallo-plastica. E' tuttavia quasi sconosciuto che possa insorgere un severo grippaggio, nonostante in tale sistema si abbia un basso coefficiente di attrito ed inizialmente un basso tasso di usura. Nei nostri test questo grippaggio è insorto in meno di 2 ore! In conclusione, PEEK è in grado di strappare particelle dalla superficie di acciaio inossidabile 18-8! Rivestimenti duri (semi)ceramici possono efficacemente fermare questo problema del PEEK.
Diagramma 2: Click per ingrandire (nuovo click per ridurre)
Tuttora i laboratori WMV stanno testando quasi continuamente accoppiamenti di materiali nuovi ed ampliando la loro esperienza. Non esitate a contattarci per uno scambio tecnico di idee senza alcun obbligo.
