تست سایش

تست سایش از جمله روش های آزمون های مکانیکی به منظور آنالیز قطعات به خصوص قطعات فلزی مختلف است. از این تست برای بررسی مقاومت مواد جامد در برابر سایش استفاده می شود. موادی که می توانند تحت آزمایش سایش قرار گیرند شامل فلزات، کامپوزیت ها، سرامیک ها و پوشش های ضخیم مانند پوشش های جوشکاری و پاشش حرارتی می باشند.

دستگاه تست سایش

از آنجا که در صنایع مختلف، سطح قطعات در تماس با ذرات ساینده دچار تخریب و کاهش کارایی می شود، این تست اهمیت پیدا می کند. ذرات ساینده هم می توانند از خود قطعه جدا شوند و هم مي توانند در محیط کاری وجود داشته باشند. عواملی که در این آزمون نرخ سایش را تحت تاثیر قرار می دهند، شامل میزان و نوع بارگذاری، سرعت و نوع حرکت پین، سیال مورد استفاده و درجه حرارت هستند. آزمون سایش برای پیش بینی شرایط یک قطعه در تریبوسیستم شبیه سازی شده کاربرد دارد.

انواع روش های تست سایش

روش های مختلف این تست بر حسب کاربرد مدنظر و دستگاه تست سايش به دو روش سایش پین روی دیسک و تست خراشان تقسیم بندی می شود. این دو نوع تست نیز به دو روش رفت و برگشتی و یا چرخشی می توانند انجام شوند.

تست سايش پین روی دیسک

یکی از روش های این آزمون، تست سايش پین روی دیسک است. دستگاه تست سایش پین روی دیسک می تواند به صورت چرخشی و یا رفت و برگشتی کار کند. مشخصه اصطکاک و سایش مواد (نرخ سایش و مقاومت سایش) با استفاده از انواع مختلف تریبومتر انجام می شود اما، تست سایش پین روی دیسک یکی از رایج ترین آن هاست. محبوبیت این روش به دلیل سادگی نسبی آن و زیاد بودن تماس تریبولوژیکی است که با کمک یک پین ساده و حرکت رفت و برگشتی یا چرخشی دیسک دستگاه تست سایش انجام می شود.

شماتیک تست سایش پین روی دیسک چرخشی

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، پین دستگاه تست سايش ثابت بوده و دیسک، در حال چرخش تحت بار داده شده است. پین دستگاه تست سایش می تواند شکل های گوناگونی داشته باشد اما پرکاربردترین اشکال، کروی (توپ یا لنز) یا استوانه ای هستند. دلیل استفاده از این اشکال، سهولت در تراز کردن آن هاست چرا که پین های صاف معمولا ناهماهنگی ایجاد می کنند که می تواند منجر به بارگذاری غیریکنواخت و مشکلاتی در تحلیل تئوریکی شود. در طول انجام آزمایش، نیروی اصطکاک، سایش و دما به طور مداوم کنترل می شوند. شکل زیر نمودار حاصل از این آزمایش که نمودار ضریب اصطکاک (Coefficient Of Friction) بر حسب زمان است را نشان می دهد.

نمودار ضریب اصطکاک بر حسب زمان حاصل از آزمون سایش

همانطور که از نمودار مشخص است در شروع آزمایش، ضریب اصطکاک (COF) بالاست و با گذر زمان و پیشرفت آزمایش، کاهش می یابد. در حین تست، توپوگرافی سطح تغییر می کند و تا زمانی که سیستم به حالت پایدار برسد، واکنش های شیمیایی صورت می گیرند. در نهایت COF حالت پایدار گزارش می شود.

آزمایش سایش پین روی دیسک را می توان در شرایط خشک یا روغن کاری انجام داد. در حالت روغن کاری شده، معمولا پین در حمام روغن غوطه ور است. پس از طی چند چرخه معین، آزمایش متوقف شده و مراحل بعدی پردازش داده ها شامل آنالیز توپوگرافی سطح به کمک آنالیز SEM به منظور تعیین حجم سایش و بررسی زبری سطح و آنالیز XRD برای تعیین ترکیب شیمایی، آنالیز ذرات و آنالیز ریزساختاری انجام می شوند.

آزمایش سایش خراشان

آزمایش سایش خراشان یکی دیگر از متداول ترین روش های این تست بوده و در آن، سطح یک جسم سخت روی سطح جسم نرمتر حرکت لغزشی داشته و یا اصطلاحا سر میخورد. این تست باعث ایجاد فرورفتگی و شیار روی سطح قطعه می شود و نمونه را با کاهش وزن مواجه می کند. ایجاد خراش و شیار روی قطعه در این روش معمولا توسط صفحه و سمباده انجام می شود.

دستگاه تست سایش و تجهیزات مربوط به آن

آماده سازی نمونه برای انجام آزمون سایش

نمونه مورد نظر باید کل یک قطعه و یا قسمتی از آن با حداقل ابعاد 100×70 میلی متر و شامل وجه فوقانی با ضخامت 10±60 میلی متر برای حرکت دیسک یا سمباده باشد. باید توجه داشته باشید سطح نمونه تمیز و خنک باشد. اگر وجه بالایی قطعه سطح زبر و ناصافی دارد باید به آرامی ساییده شود. سطح قطعه مورد نظر قبل از انجام آزمایش باید با یک برس تمیز شده و برای مثال با استفاده از یک ماژیک، سطح رنگی روی آن ایجاد شود تا اندازه گیری و بررسی شیار آسان تر شود.

کاربرد آزمایش سایش

امروزه روند کاهش سایز المان های ماشین، افزایش توان، کاهش نیاز به تعمیر و بهبود قابلیت اطمینان با توجه زیادی روبرو است. این الزامات محدودیت های طراحی را افزایش می دهند و درنتیجه نیاز به راه حل های نوآورانه احساس می شود.

آزمون سایش پین روی دیسک رفت و برگشتی

بررسی این راه حل ها در مقیاس یک ماشین کامل نه تنها گران قیمت است، بلکه زمان بر نیز می باشد. در نتیجه آزمون هایی مانند آزمایش سایش به صورت شبیه سازی شرایط کاری قطعه در مرحله نمونه سازی و قبل از آزمایش های مقیاس کامل، استفاده می شود تا از هزینه های گزاف تعمیرات و تولید نادرست قطعات جلوگیری شود.  

هزینه تست سایش

هزینه تست سایش به عواملی مختلفی مانند تعداد نمونه های مورد نظر، میزان نیروی وارده، زمان انجام آزمایش، آماده سازی نمونه و یا پوشش دهی روی سطوح و مواردی از این دست بستگی دارد. لازم به ذکر است هر چه دستگاه تست سايش مدرن تر و دارای تجهیزات دقیق تر باشد، نیروی وارده و ثبت داده های حاصل از آزمایش با کیفیت و بدون خطای کمتری انجام شده و درنهایت هزینه تست سایش نیز افزایش پیدا می کند. برای مثال امروزه دستگاه های آزمون سایش مجهز، امکان تعریف تعداد دور موردنیاز، امکان تعریف تست جدید بر حسب نیاز کاربر و دارای کنترل پنل و شمارنده دور دیجیتال هستند. وجود عواملی از این قبیل، هزینه تست سایش و دستگاه آن را بالا می برد.  

خدمات تست سایش

کارگاه ها، مراکز تحقیقاتی و صنعتی مختلفی خدمات تست سايش را در اختیار متقاضیان قرار می دهند. اگر به دنبال دریافت خدمات تست سایش برای نمونه ها و قطعات خود هستید، می توانید پس از آماده سازی نمونه ها و انتخاب روش مناسب با قطعه و کاربرد آن، با مراکز ارائه دهنده این خدمت ارتباط برقرار کرده و پس از تحویل قطعات و انجام تست، نتایج آن را دریافت کنید.

دستگاه آزمون سایش مربوط به پوشش های سطحی

امروزه خدمات تست سایش در صنایع اهمیت شایان توجهی پیدا کرده اند چرا که قبل از تولید قطعاتی مانند ریل ها، قطعات اتومبیل و غیره، تست آن ها برای بررسی رفتار و مقاومت سایشی در حین کار اهمیت زیادی داشته و توجه به این موضوع از هزینه ها و آسیب های ناشی از سایش قطعات به میزان زیادی می کاهد. درنتیجه خدمات تست سایش به بخش صنعتی و هم چنین علمی حوزه تولید و آنالیز قطعات کمک ویژه ای میکند.