Одредување на коефициентот на триење (адхезија/лизгачко триење)

Коефициентот на триење е фундаментален концепт во физиката што мери колку две површини се спротивставуваат на лизгањето една кон друга. Тоа е бездимензионален (бездимензионален) број што го претставува односот на силата на триење кон нормалната сила што ги притиска површините заедно.

Постојат два главни типа на коефициенти на триење:

• Коефициент на статичко триење: Ова се однесува кога површините не се движат релативно една во однос на друга (во мирување). Тој е генерално поголем од кинетичката вредност. Силата на статичко триење не е константна; ​​таа е прилагодена на максимална вредност. Затоа, за да се започне со движење на тешка кутија, потребна е поголема сила отколку за да се одржи во движење.
• Коефициент на кинетичко (или лизгачко) триење: Ова се однесува кога површините веќе се лизгаат релативно една во однос на друга. Силата на триење е приближно константна. Типично, коефициентот на кинетичко (или лизгачко) триење е помал од коефициентот на статичко триење (обично за 10-30 проценти), па затоа предметите имаат тенденција да забрзуваат малку полесно откако ќе започне движењето.

Коефициентите варираат во зависност од грубоста на површината, чистотата, подмачкувањето, температурата и брзината. Вредностите се приближни и можат значително да варираат во реални услови. Еве ги типичните опсези (суви површини освен ако не е поинаку наведено):

• Мраз на мраз или тефлон на тефлон: Коефициент на триење 0,04-0,1 (многу лизгаво)
• Челик на челик (сув): Коефициент на статичко триење 0,7-0,8, коефициент на кинетичко триење 0,4-0,6
• Сув бетон на гума (како автомобилски гуми): Коефициент на статичко триење 0,8-1,0, коефициент на кинетичко триење 0,6-0,8
• Дрво на дрво: Коефициент на статичко триење 0,4-0,6, коефициент на кинетичко триење 0,2-0,4
• Метал-на-метал (подмачкан): Коефициентот на кинетичко триење може да се намали на 0,05-0,15.

Триењето е изненадувачки комплексно на микроскопско ниво (вклучувајќи грубост на површината, адхезија, а понекогаш и подмачкувачки филмови), па затоа вредностите во реалниот свет честопати бараат експериментално мерење, наместо да се потпираат само на табели.

Коефициентот на триење ги објаснува секојдневните феномени, од тоа како чевлите се држат за земјата и како функционираат сопирачките, до тоа како маслата го намалуваат абењето кај моторите и зошто некои материјали создаваат добри површини што не се лизгаат.

Коефициентот на триење се мери со користење на различни експериментални методи во прецизни, стандардизирани лабораториски процедури. Изборот зависи од материјалот (на пр., пластика, метал, хартија, подови, гума), дали се потребни статички или кинетички вредности и потребната точност.

• Метод на наклонета рамнина (вообичаен во лабораториите): Овој метод е еден од наједноставните и најкласичните начини за мерење на коефициентот на статичко триење. Блок или предмет се поставува на рамна рамнина (на пр., дрво, метал или материјалот од интерес). Аголот на рамнината постепено се зголемува сè додека предметот не почне да се лизга. Во моментот кога ќе започне лизгањето, гравитационата компонента паралелна со рамнината е еднаква на максималната сила на статичко триење. За кинетичко триење, аголот може да се прилагоди така што предметот ќе се лизга со константна брзина (потребна е внимателна контрола или мала вибрација за да се надмине лизгањето од стап).
• Метод на хоризонтално влечење/санкање (најчестиот индустриски метод): Овој метод ја формира основата на многу стандарди и користи тежинска санка (или блок) влечена по површина. Едниот материјал е прикачен на фиксна хоризонтална рамнина, а другиот на санка со позната тежина. Користејќи мерач на сила, оптоварувачка ќелија или универзална машина за тестирање, санката се влече хоризонтално со константна брзина. Се мерат максималната сила потребна за да се иницира движењето (статичко триење) и константната сила за време на лизгањето (кинетичко триење). Брзината обично се контролира (на пр., 150 mm/min во многу стандарди). Во тестовите се користат машини за тестирање на коефициент на триење, уреди за тестирање на триење или универзални машини за тестирање со тела за коефициент на триење. Овој метод се користи во два од најчесто референцираните меѓународни стандарди:
• Стандардот „ASTM D1894 Стандарден метод за тестирање на коефициенти на статичко и кинетичко триење на пластични филмови и листови“ најчесто се користи за филмови за пакување, ламинати и листови. Лизгачот се влече по фиксна рамнина или во спротивна насока. Овој стандард подоцна беше укинат, но продолжува да се користи како референца.
• Стандардот „ISO 8295 Пластика - Филмови и листови - Одредување на коефициенти на триење“ е сличен на стандардот ASTM D1894, но постојат некои разлики во големината на примерокот, употребата на пружините и постапката. Резултатите не се директно споредливи помеѓу двата.
• Стандардот „TAPPI T 549 Определување на коефициенти на статичко и кинетичко триење на необложени хартии за пишување и печатење со користење на методот на хоризонтална рамнина“ опишува постапка што се применува во хоризонтална рамнина за да се одредат коефициентите на статичко и кинетичко триење мерени додека хартијата се лизга врз себе.
• Метод со баланс на пружина/мерач на сила: Ова е практична варијанта на хоризонтално влечење. На предметот е прикачен баланс на пружина или дигитален мерач на сила. Тој се влече со константна брзина паралелна со површината. Силата се отчитува непосредно пред да започне движењето (статичко) и за време на постојаното лизгање (кинетичко). Ова се дели со нормалната сила (обично тежина) за да се добие вредноста на коефициентот на триење. Овој метод е вообичаен кај теренските инспекции.
• Методи базирани на трибометри (напредни/прилагодени): Современите трибометри обезбедуваат висока точност, контрола врз оптоварувањето, брзината, медиумот (сува, маслена, температура), а понекогаш и повеќекратни поминувања. Тие имаат механизми со игла-диск, топчеста рамнина или линеарно реципрочни механизми (на пр., за метали, премази, полимери). Преносните трибометри се користат за површини на земја/пат. За отпорност на смолкнување, се следи стандардот „ASTM E303 Стандарден метод за тестирање за мерење на својствата на површинско триење со употреба на англиски тестер на нишало“. За смолкнување со мокро/суво дејство, се следи стандардот „ASTM C1679 Стандардна практика за мерење на кинетиката на хидратација на хидраулични цементни мешавини со употреба на изотермален калориметар“.

За индустриски апликации, се следат стандардите ASTM D1894 или ISO 8295 со употреба на специјализиран уред за тестирање на коефициентот на триење за да се добијат сигурни и повторувачки податоци.

Со години, нашата организација, со својот компетентен и искусен персонал, ги разбира потребите на своите клиенти, обезбедувајќи им напредни услуги за тестирање што им се потребни и помагајќи во воспоставувањето, имплементацијата и подобрувањето на системите за управување. Во оваа рамка, ние исто така нудиме услуги за одредување на коефициентот на триење (адхезија/лизгачко триење) за бизнисите.