Стандартный метод испытания для измерения характеристик трения полотна и валков
ASTM G143 это стандартизированный метод испытаний, используемый для оценки поведения трения между гибким рулонным материалом и цилиндрической поверхностью вала. Метод измеряет статический и кинетический коэффициент трения (COF) во время скользящего контакта и помогает производителям понять, как материалы полотна взаимодействуют с валами при конвертировании, печати, упаковке, нанесении покрытий, ламинировании и других операциях непрерывной обработки полотна.
В отличие от обычных испытаний на трение по плоской поверхности, ASTM G143 уделяет особое внимание измерение трения между роликами и полотном, Имитация реальных производственных условий, в которых пленки, бумага, фольга, текстиль и другие гибкие материалы перемещаются по валам. Полученные данные о трении могут быть использованы для оптимизации процесса, разработки материалов, проектирования оборудования и контроля качества.
Почему испытания по стандарту ASTM G143 важны
Во многих производственных процессах гибкие материалы перемещаются через ряд приводных и натяжных роликов. Характеристики трения между полотном и роликом напрямую влияют на производительность машины.
Если трение слишком мало:
Материал может проскальзывать на роликах
Возможны ошибки при регистрации
Веб-слежение может стать нестабильным
Это может привести к повреждению изделия
Если трение слишком велико:
При чрезмерных нагрузках на двигатель может развиться
Могут возникнуть проблемы с рулевым управлением и отслеживанием
Повреждения поверхности могут увеличиться
Эффективность обработки материалов может снизиться
Выполнив Тест на коэффициент трения ASTM G143, Производители могут количественно оценить взаимодействие ролика и сетки и принять обоснованные решения относительно выбора материала, покрытия ролика, смазки и параметров процесса.
Что измеряется в ASTM G143?
Тест определяет:
Параметр
Описание
Статический коэффициент трения (Static COF)
Сопротивление началу скольжения
Кинетический коэффициент трения (Dynamic COF)
Сопротивление при непрерывном скольжении
Сила трения
Усилие, необходимое для перемещения полотна по валу
Характеристики взаимодействия ролика и сетки
Общее поведение фрикционного материала при моделировании условий эксплуатации
Эти измерения дают ценную информацию для:
Управление процессом
Выбор ролика
Оценка покрытия поверхности
Оценка смазочных материалов
Разработка продукта
Обеспечение качества
Принцип испытания ASTM G143
Сайт Метод испытания рулонных систем на прочность Основан на принципе трения накидного колеса.
Узкая полоска материала наматывается на неподвижный цилиндрический ролик под заданным углом. Один конец образца прикрепляется к устройству для измерения силы, а к противоположному концу прикладывается известное натяжение.
По мере скольжения образца по поверхности ролика непрерывно измеряется сила, необходимая для преодоления трения. Затем на основе измеренных значений натяжения рассчитываются статический и кинетический коэффициенты трения.
Расчет основан на уравнении капстана:
μ =
ln(T2/T1)
θ
Где:
μ = коэффициент трения
T₂ = большая сила натяжения
T₁ = сила нижнего натяжения
θ = угол поворота в радианах
Такой подход позволяет реалистично моделировать системы транспортировки полотна, обычно используемые в условиях промышленного производства.
Процедура испытания ASTM G143
Подготовка образцов
Правильная подготовка образцов необходима для получения надежных результатов.
Типичные размеры образцов включают:
Параметр
Типичное значение
Ширина
25 мм
Длина
500 мм
Минимальное количество реплик
3
Важные соображения:
По возможности используйте первичный материал.
Избегайте прикосновения к испытуемым поверхностям.
Испытывайте материалы в том состоянии, в котором они были изготовлены, если не указано иное.
Крепление образцов
Образец крепится с помощью:
Прикрепите один конец к датчику силы.
Накладывание образца на испытательный валик.
Применяйте указанный вес натяжителя.
Обеспечение правильного выравнивания.
Избегайте резких изгибов и складок.
Правильная установка сводит к минимуму вариативность испытаний и улучшает воспроизводимость.
Настройка параметров скольжения
Скорость скольжения
ASTM G143 рекомендует выбирать скорости, которые имитируют реальное применение.
Типичные скорости тестирования варьируются от:
От 5 мм/мин до 100 мм/мин для моделирования слабого скольжения
Более высокие скорости, если это требуется для конкретных применений
Выбор скорости должен по возможности отражать реальные условия эксплуатации.
Расстояние скольжения
Для определения статического COF:
Скольжение может прекратиться вскоре после начала движения.
Для статического и кинетического определения COF:
Рекомендуется использовать более длинные расстояния скольжения.
Обычно используются межлабораторные исследования ASTM:
Расстояние скольжения 150 мм
Натяжение полотна
Натяжение полотна должно соответствовать реальным условиям процесса.
Типичные испытания могут включать в себя:
Несколько уровней натяжения
Максимальное натяжение до 150 Н на ленте 25 мм
Исследования повторяемости при 45 Н
Настройка параметров скольжения
Угол обхвата существенно влияет на расчеты трения.
Общие значения включают:
Угол обертывания
Приложение
90°
Рекомендовано ASTM G143
180°
Максимально допустимый
Нестандартные углы
Моделирование процессов
Угол обхвата 90° широко используется, поскольку в нем сбалансированы практичность и воспроизводимость.
ASTM G143 против ASTM D1894
Многие пользователи сравнивают ASTM G143 с ASTM D1894.
Характеристика
ASTM G143
ASTM D1894
Контактная геометрия
Роликовая сетка
Плоская поверхность
Первичное применение
Транспортные веб-системы
Общее трение материалов
Модель трения
На основе шпинделя
Сани на базе саней
Моделирование процессов
Высокий
Умеренный
Оценка упаковочной пленки
Превосходно
Часто используемые
ASTM D1894 остается наиболее широко используемым методом COF для упаковочной пленки, в то время как ASTM G143 обеспечивает более реалистичное моделирование производственных условий с использованием роликов.
Оборудование для испытаний ASTM G143
Для проведения испытаний по стандарту ASTM G143 требуется:
Точное измерение силы
Контролируемое перемещение
Регулируемая скорость тестирования
Возможность сбора данных
Специализированные роликовые крепления
Регулируемая конфигурация угла обхвата
Система нагружения при растяжении
Многие лаборатории используют универсальную платформу для испытаний на растяжение, оснащенную специальными фрикционными приспособлениями для измерения трения ролика/ткани.
Решение Cell Instruments
Сайт Испытатель на растяжение TST-01 может служить основной платформой для проведения испытаний по стандарту ASTM G143 в сочетании с индивидуальным приспособлением для трения ролика/ткани.
Ключевые преимущества включают:
Управление с помощью ПЛК с 7-дюймовым сенсорным экраном
Высокоточная система шарико-винтовой передачи
Регулируемая скорость от 1-500 мм/мин
Усилие до 1 кН
Точное измерение перемещений
Отображение кривой силы в реальном времени
Интеграция специальных приспособлений
Гибкая конфигурация для специальных требований к тестированию
Для лабораторий, проводящих испытания нескольких материалов и условий трения, индивидуальные приспособления и решения для нескольких станций могут еще больше повысить эффективность и воспроизводимость испытаний.
Понимание характеристик трения между валом и полотном необходимо для обеспечения стабильной работы полотна, эффективного производства и стабильного качества продукции. ASTM G143 позволяет получить ценные данные для оценки материалов, поверхности роликов, покрытий и условий обработки. Компания Cell Instruments предлагает платформы для испытаний на растяжение, специализированные приспособления для трения и решения для испытаний в конкретных условиях, разработанные для поддержки ASTM G143 и других требований к испытаниям на коэффициент трения. Независимо от того, разрабатываете ли вы новые материалы или улучшаете производственные показатели, выбор подходящей испытательной системы поможет получить надежные и практичные данные о трении.