Standard prøvingsmetode for måling av friksjonsegenskaper for bane/valse
ASTM G143 er en standardisert testmetode som brukes til å evaluere friksjonen mellom et fleksibelt banemateriale og en sylindrisk valseoverflate. Metoden måler både den statiske og kinetiske friksjonskoeffisienten (COF) under glidekontakt og hjelper produsenter med å forstå hvordan banematerialer samvirker med valser ved konvertering, trykking, emballering, belegning, laminering og andre kontinuerlige baneprosesseringsoperasjoner.
I motsetning til konvensjonelle friksjonstester på flate overflater, fokuserer ASTM G143 spesielt på måling av friksjon mellom rulle og nett, Det er mulig å simulere virkelige produksjonsforhold der filmer, papir, folier, tekstiler og andre fleksible materialer beveger seg over valser. De resulterende friksjonsdataene kan brukes til prosessoptimalisering, materialutvikling, utstyrsdesign og kvalitetskontroll.
Hvorfor ASTM G143-testing er viktig
I mange produksjonsprosesser transporteres fleksible materialer gjennom en serie med driv- og løpevalser. Friksjonsegenskapene mellom banen og valsen har direkte innvirkning på maskinens ytelse.
Hvis friksjonen er for lav:
Materialet kan skli på rullene
Registreringsfeil kan forekomme
Nettsporing kan bli ustabilt
Det kan oppstå skade på produktet
Hvis friksjonen er for høy:
Overdreven motorbelastning kan utvikle seg
Det kan oppstå problemer med styring og sporing
Overflateskader kan øke
Materialhåndteringseffektiviteten kan reduseres
Ved å utføre en ASTM G143 test av friksjonskoeffisient, kan produsentene kvantifisere samspillet mellom valse og nett og ta informerte beslutninger om materialvalg, valsebelegg, smøremidler og prosessparametere.
Hva måles i ASTM G143?
Testen avgjør:
Parameter
Beskrivelse
Statisk friksjonskoeffisient (statisk COF)
Motstand mot initiering av glidning
Kinetisk friksjonskoeffisient (dynamisk COF)
Motstand under kontinuerlig glidning
Friksjonskraft
Kraft som kreves for å flytte banen over valsen
Interaksjonsegenskaper mellom rulle og nett
Overordnet friksjonsoppførsel under simulerte driftsforhold
Disse målingene gir verdifull informasjon for:
Prosesskontroll
Valg av valser
Evaluering av overflatebelegg
Vurdering av smøremiddel
Produktutvikling
Kvalitetssikring
Testprinsipp for ASTM G143
Den cof-testmetode for rullebanesystemer er basert på friksjonsprinsippet.
En smal stripe av banemateriale vikles rundt en stasjonær sylindrisk rulle med en spesifisert viklingsvinkel. Den ene enden av prøven festes til en kraftmåler, mens en kjent spenning påføres den motsatte enden.
Etter hvert som prøven glir over rulleoverflaten, måles kontinuerlig kraften som kreves for å overvinne friksjonen. De statiske og kinetiske friksjonskoeffisientene beregnes deretter ut fra de målte spenningsverdiene.
Beregningen er basert på capstan-ligningen:
μ =
ln(T2/T1)
θ
Hvor?
μ = friksjonskoeffisient
T₂ = høyere strekkraft
T₁ = lavere spenningskraft
θ = omløpsvinkel i radianer
Denne tilnærmingen muliggjør realistisk simulering av banetransportsystemer som ofte brukes i industrielle produksjonsmiljøer.
ASTM G143 Testprosedyre
Klargjøring av prøven
Riktig prøveforberedelse er avgjørende for å få pålitelige resultater.
Typiske dimensjoner på prøvene er blant annet
Parameter
Typisk verdi
Bredde
25 mm
Lengde
500 mm
Minimum antall replikater
3
Viktige hensyn:
Bruk nytt materiale når det er mulig.
Unngå å berøre testoverflatene.
Unngå kantgraver på prøvene.
Oppretthold en konsekvent prøveorientering.
Test materialene i samme tilstand som de er produsert, med mindre annet er spesifisert.
Montering av prøven
Prøven er montert av:
Fest den ene enden til kraftgiveren.
Drapering av prøven over testrullen.
Bruk den spesifiserte strammevekten.
Sikrer riktig justering.
Unngå skarpe bøyninger eller rynker.
Korrekt montering minimerer testvariabiliteten og forbedrer repeterbarheten.
Stille inn skyveparametere
Glidehastighet
ASTM G143 anbefaler å velge hastigheter som simulerer den faktiske påføringen.
Typiske testhastigheter varierer fra:
5 mm/min til 100 mm/min for simuleringer med lav sklisikkerhet
Høyere hastigheter når spesifikke bruksområder krever det
Valg av hastighet bør gjenspeile reelle driftsforhold når det er mulig.
Glidende avstand
For statisk COF-bestemmelse:
Glidningen kan stoppe kort tid etter at bevegelsen begynner.
For statisk og kinetisk COF-bestemmelse:
Lengre glideavstander anbefales.
ASTM interlaboratoriestudier som ofte brukes:
150 mm glideavstand
Nettspenning
Banespenningen skal representere de faktiske prosessforholdene.
Typisk testing kan omfatte:
Flere spenningsnivåer
Maksimal spenning på opptil 150 N på en 25 mm stripe
Repeterbarhetsstudier rundt 45 N
Stille inn skyveparametere
Omviklingsvinkelen påvirker friksjonsberegningene i betydelig grad.
Vanlige verdier inkluderer:
Wrap Angle
Søknad
90°
Anbefalt av ASTM G143
180°
Maksimalt tillatt
Tilpassede vinkler
Simulering av prosesser
En 90° omviklingsvinkel er mye brukt fordi den balanserer praktisk bruk og repeterbarhet.
ASTM G143 vs. ASTM D1894
Mange brukere sammenligner ASTM G143 med ASTM D1894.
Funksjon
ASTM G143
ASTM D1894
Kontaktgeometri
Roller-Web
Flat overflate
Primær applikasjon
Webtransportsystemer
Generell materialfriksjon
Friksjonsmodell
Capstan-basert
Slede-basert
Simulering av prosesser
Høy
Moderat
Evaluering av emballasjefilm
Utmerket
Vanlig brukt
ASTM D1894 er fortsatt den mest brukte COF-metoden for emballasjefilm, mens ASTM G143 gir en mer realistisk simulering av rulledrevne produksjonsmiljøer.
Utstyr for ASTM G143-testing
Utførelse av ASTM G143-testing krever:
Presis kraftmåling
Kontrollert forskyvning
Justerbar testhastighet
Kapasitet for datainnsamling
Spesialiserte rullefiksturer
Justerbar konfigurasjon av omslutningsvinkelen
System for strekkbelastning
Mange laboratorier bruker en universell strekkprøvingsplattform utstyrt med tilpassede friksjonsfiksturer for å måle friksjonen mellom ruller og nett.
Cell Instruments-løsning
Den TST-01 Strekkprøvetester kan fungere som kjerneplattform for ASTM G143-testing når den kombineres med en spesialtilpasset rulle-/nettfriksjonsfikstur.
Viktige fordeler inkluderer:
PLS-styrt drift med 7-tommers berøringsskjerm
Drivsystem med kuleskruer med høy presisjon
Justerbar hastighet fra 1-500 mm/min
Kraftkapasitet på opptil 1 kN
Nøyaktig måling av forskyvning
Kraftkurvevisning i sanntid
Integrering av tilpasset inventar
Fleksibel konfigurasjon for spesialiserte testkrav
For laboratorier som evaluerer flere materialer og friksjonsforhold, kan spesialtilpassede fiksturer og flerstasjonsløsninger forbedre testeffektiviteten og repeterbarheten ytterligere.
Forståelse av friksjonsegenskapene til valser og baner er avgjørende for å sikre stabil banehåndtering, effektiv produksjon og jevn produktkvalitet. ASTM G143 gir verdifulle data for evaluering av materialer, valseoverflater, belegg og prosesseringsforhold. Cell Instruments tilbyr strekkprøvingsplattformer, tilpassede friksjonsfiksturer og applikasjonsspesifikke testløsninger som er utformet for å støtte ASTM G143 og andre krav til friksjonskoeffisienttesting. Enten du utvikler nye materialer eller forbedrer produksjonsytelsen, kan valg av riktig testsystem bidra til å generere pålitelige og handlingsrettede friksjonsdata.