4D-Tribologie

In situ Messungen an Schleifspur

4D-Tribometer heisst die jüngste Entwicklung in der Tribologie, die das fortlaufende Messen der sich mit jeder Umdrehung vertiefenden Schleifspur mit dem DHM® erlaubt. In der hier beschriebenen Anwendung misst ein DHM® von oben durch ein Fenster die sich in hohem Vakuum und hoher Temperatur drehende Scheibe (Anton Paar) und misst in situ und in Echtzeit die fortlaufende Entwicklung der Schleifspur.

Um die Aufnahmen bei jeder Umdrehung an exakt derselben Stelle zu machen, ohne die Rotation zu stoppen, synchronisiert ein Trigger präzise Umdrehung und Aufnahme.

Beschreibung

  • Courtesy : EMPA – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
  • Material : Metall (100Cr6 Stahl)
  • 4D Tribometer:
    • DHM 2100
    • Hohes Vakuum, hohe Temperatur, Tribometer mit Topsicht von Anton Paar
  • Aufnahmerate : synchronisiert mit der Drehzahl der Scheibe
  • Objektiv: 20x

Publikation:

„A new ball-on-disk vacuum tribometer with in situ measurement of the wear track by digital holographic microscopy“, Surf. Topogr.: Metrol. Prop. 5 (2017) 044004

 

Animation der Entwicklung der Schleifspur von Runde 1 bis 500
Foto vom 4D Tribometer sowie die Entwicklung der Schleifspur von Runde 1 bis 500
Spurrillenmessung unter Erhitzung bis 800°C und nachfolgender Abkühlung

Live Topographie

Einzigartige Echzeit 3D-Aufnahmen mit dem DHM® erlauben das Messen der fortlaufenden Oberflächen-Änderung während eines dynamischen Experiments.
Die DHM® Technologie ist eine ideale Messmethode in einem Experiment, bei dem die Konditionen extrem und das präzise Timing der Aufnahmen wichtig ist.
Hier wurden die Aufnahmen in der Grösse von 330μm x 330μm gemacht mit einem DHM®-R2100.

Messen in Flüssigkeit:

Das Reibung/Abrieb Experiment fand in Öl als Schmiermittel statt, mit eingetauchtem Objektiv während dem ganzen Messvorgang. Die DHM® Technologie und ihre einzigartige optische Konfiguration erlaubt die Verwendung von Objektiven spezifisch gebaut fürs Eintauchen in Öl aus der Standard-Mikroskopie, fürs Messen mit optimaler optischer Qualität.

Nicht-scannende Messungen

Für diese Art von Messungen, nach jedem Durchgang der schleifenden Kugel deren Schleifspur zu vermessen, ist eine nicht-scannende Methode, d.h. in einem Schuss die Topographie aufgenommen, eine Voraussetzung. Nicht nur wird der fortlaufende Abrieb erfasst, sondern ebenso die Delamination der schützenden Oberflächenschicht, über das gesamte Bildfeld, in einem Schuss. Des Weiteren wird die laufende Reibungskraft erfasst und kann direkt mit der Oberflächenmodifikation in Bezug gebracht werden.

Publikation

„A new approach to link the friction coefficient with topography measurements during plowing“, Spyridon Korres, Tim Feser, Martin Dienwiebel

Entwicklung der Oberflächen-Abnutzung gemessen mit dem DHM®