Standardowa metoda pomiaru charakterystyki tarcia wstęgi/rolki
ASTM G143 to znormalizowana metoda testowa stosowana do oceny tarcia między elastycznym materiałem wstęgi a cylindryczną powierzchnią walca. Metoda ta mierzy zarówno statyczny, jak i kinetyczny współczynnik tarcia (COF) podczas kontaktu ślizgowego i pomaga producentom zrozumieć, w jaki sposób materiały wstęgowe oddziałują z rolkami podczas przetwarzania, drukowania, pakowania, powlekania, laminowania i innych operacji ciągłego przetwarzania wstęgi.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych testów tarcia na płaskiej powierzchni, ASTM G143 koncentruje się w szczególności na Pomiar tarcia rolka/taśma, symulując rzeczywiste warunki produkcji, w których folie, papier, tekstylia i inne elastyczne materiały przemieszczają się po rolkach. Uzyskane w ten sposób dane dotyczące tarcia można wykorzystać do optymalizacji procesów, opracowywania materiałów, projektowania sprzętu i kontroli jakości.
Dlaczego testy ASTM G143 są ważne
W wielu procesach produkcyjnych elastyczne materiały są transportowane przez szereg rolek napędzanych i zwrotnych. Charakterystyka tarcia między wstęgą a rolką ma bezpośredni wpływ na wydajność maszyny.
Jeśli tarcie jest zbyt niskie:
Materiał może ślizgać się na rolkach
Mogą wystąpić błędy rejestracji
Śledzenie w sieci może stać się niestabilne
Może to spowodować uszkodzenie produktu
Jeśli tarcie jest zbyt wysokie:
Może dojść do nadmiernego obciążenia silnika
Mogą wystąpić problemy z kierowaniem i śledzeniem
Uszkodzenia powierzchni mogą się zwiększyć
Wydajność obsługi materiałów może się zmniejszyć
Poprzez wykonanie Test współczynnika tarcia ASTM G143, Producenci mogą określić ilościowo interakcję wałka z taśmą i podejmować świadome decyzje dotyczące wyboru materiału, powłok wałków, środków smarnych i parametrów procesu.
Co jest mierzone w ASTM G143?
Test określa:
Parametr
Opis
Statyczny współczynnik tarcia (Static COF)
Odporność na inicjację poślizgu
Kinetyczny współczynnik tarcia (dynamiczny COF)
Opór podczas ciągłego przesuwania
Siła tarcia
Siła wymagana do przesunięcia wstęgi nad rolką
Charakterystyka interakcji rolki ze wstęgą
Ogólne zachowanie tarcia w symulowanych warunkach pracy
Pomiary te dostarczają cennych informacji dla:
Kontrola procesu
Wybór rolki
Ocena powłoki powierzchniowej
Ocena środka smarnego
Rozwój produktu
Zapewnienie jakości
Zasada testowania ASTM G143
The metoda badania cof systemów rolkowych opiera się na zasadzie tarcia kabestanu.
Wąski pasek materiału jest owijany wokół nieruchomego cylindrycznego walca pod określonym kątem. Jeden koniec próbki jest przymocowany do urządzenia do pomiaru siły, podczas gdy do przeciwległego końca przykładane jest znane naprężenie.
Gdy próbka przesuwa się po powierzchni rolki, siła wymagana do pokonania tarcia jest stale mierzona. Statyczne i kinetyczne współczynniki tarcia są następnie obliczane na podstawie zmierzonych wartości naprężeń.
Obliczenia oparte są na równaniu capstan:
μ =
ln(T2/T1)
θ
Gdzie:
μ = współczynnik tarcia
T₂ = większa siła naciągu
T₁ = niższa siła naciągu
θ = kąt opasania w radianach
Takie podejście umożliwia realistyczną symulację systemów transportu sieciowego powszechnie stosowanych w przemysłowych środowiskach produkcyjnych.
Procedura testowa ASTM G143
Przygotowanie próbki
Prawidłowe przygotowanie próbki jest niezbędne do uzyskania wiarygodnych wyników.
Typowe wymiary próbek obejmują:
Parametr
Typowa wartość
Szerokość
25 mm
Długość
500 mm
Minimalna liczba replik
3
Ważne uwagi:
W miarę możliwości używaj materiałów pierwotnych.
Unikać dotykania powierzchni testowych.
Zapobieganie powstawaniu zadziorów na krawędziach próbek.
Utrzymanie spójnej orientacji próbki.
Testuj materiały w stanie, w jakim zostały wyprodukowane, chyba że określono inaczej.
Montaż próbki
Próbka jest montowana przez:
Podłączenie jednego końca do przetwornika siły.
Nałożenie próbki na rolkę testową.
Zastosowanie określonego ciężaru napinającego.
Zapewnienie prawidłowego wyrównania.
Unikanie ostrych zagięć lub zmarszczek.
Prawidłowy montaż minimalizuje zmienność testów i poprawia powtarzalność.
Ustawianie parametrów przesuwnych
Prędkość przesuwu
ASTM G143 zaleca wybór prędkości, które symulują rzeczywiste zastosowanie.
Typowe prędkości testowe wahają się od
5 mm/min do 100 mm/min dla symulacji niskiego poślizgu
Wyższe prędkości wymagane przez określone aplikacje
Wybór prędkości powinien w miarę możliwości odzwierciedlać rzeczywiste warunki pracy.
Odległość przesuwu
Do statycznego określania COF:
Poślizg może zatrzymać się wkrótce po rozpoczęciu ruchu.
Do statycznego i kinetycznego określania COF:
Zalecane są dłuższe odległości przesuwu.
Powszechnie stosowane badania międzylaboratoryjne ASTM:
Odległość przesuwu 150 mm
Naprężenie sieci
Naprężenie wstęgi powinno odzwierciedlać rzeczywiste warunki procesu.
Typowe testy mogą obejmować:
Wiele poziomów napięcia
Maksymalne naprężenie do 150 N na taśmie 25 mm
Badania powtarzalności około 45 N
Ustawianie parametrów przesuwnych
Kąt opasania znacząco wpływa na obliczenia tarcia.
Typowe wartości obejmują:
Kąt opasania
Zastosowanie
90°
Zalecane przez ASTM G143
180°
Maksymalny dozwolony poziom
Kąty niestandardowe
Symulacja procesu
Kąt opasania 90° jest powszechnie stosowany, ponieważ równoważy praktyczność i powtarzalność.
ASTM G143 vs. ASTM D1894
Wielu użytkowników porównuje ASTM G143 z ASTM D1894.
Cecha
ASTM G143
ASTM D1894
Geometria kontaktu
Roller-Web
Płaska powierzchnia
Aplikacja podstawowa
Systemy transportu internetowego
Ogólne tarcie materiału
Model tarcia
Oparte na kabestanie
Na sankach
Symulacja procesu
Wysoki
Umiarkowany
Ocena folii opakowaniowej
Doskonały
Powszechnie używane
ASTM D1894 pozostaje najczęściej stosowaną metodą COF dla folii opakowaniowej, podczas gdy ASTM G143 zapewnia bardziej realistyczną symulację środowisk produkcyjnych napędzanych rolkami.
Sprzęt do testów ASTM G143
Przeprowadzenie testów ASTM G143 wymaga:
Precyzyjny pomiar siły
Kontrolowane przemieszczenie
Regulowana prędkość testu
Możliwość pozyskiwania danych
Specjalistyczne uchwyty rolkowe
Regulowana konfiguracja kąta opasania
System obciążenia naprężeniem
Wiele laboratoriów wykorzystuje uniwersalną platformę do prób rozciągania wyposażoną w niestandardowe uchwyty cierne do wykonywania pomiarów tarcia rolki/taśmy.
Rozwiązanie Cell Instruments
The Tester rozciągania TST-01 może służyć jako podstawowa platforma do testów ASTM G143 w połączeniu z niestandardowym oprzyrządowaniem do pomiaru tarcia rolka/taśma.
Kluczowe zalety obejmują:
Sterowanie PLC z 7-calowym ekranem dotykowym
Precyzyjny układ napędowy ze śrubą kulową
Regulowana prędkość od 1-500 mm/min
Wytrzymałość do 1 kN
Dokładny pomiar przemieszczenia
Wyświetlanie krzywej siły w czasie rzeczywistym
Integracja niestandardowych urządzeń
Elastyczna konfiguracja dla specjalistycznych wymagań testowych
W przypadku laboratoriów oceniających wiele materiałów i warunków tarcia, niestandardowe oprzyrządowanie i rozwiązania wielostanowiskowe mogą dodatkowo poprawić wydajność i powtarzalność testów.
Zrozumienie charakterystyki tarcia wałka o taśmę jest niezbędne do zapewnienia stabilnej obsługi taśmy, wydajnej produkcji i stałej jakości produktu. ASTM G143 dostarcza cennych danych do oceny materiałów, powierzchni rolek, powłok i warunków przetwarzania. Cell Instruments oferuje platformy do prób rozciągania, niestandardowe oprzyrządowanie do badań tarcia oraz rozwiązania do badań specyficznych dla aplikacji, zaprojektowane w celu spełnienia wymagań normy ASTM G143 i innych wymagań dotyczących badań współczynnika tarcia. Niezależnie od tego, czy opracowujesz nowe materiały, czy poprawiasz wydajność produkcji, wybór odpowiedniego systemu testowego może pomóc w wygenerowaniu wiarygodnych i praktycznych danych dotyczących tarcia.