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- Vakuum (12) (entfernen)
Organisationseinheit der BAM
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Spacers and supports belong to the critical elements in the structure of a nuclear fusion device, particularly, when they are installed in the vacuum or superconducting magnet system of the reactor. These supports have to sustain high loads while allowing a certain amount of tangential movement with low friction and without any stick-slip motion. Vacuum and cryogenic environments are extremely hostile for smooth sliding systems, because conventional liquid lubricants cannot be employed, and only a very limited number of materials for dry sliding systems under these conditions are available. In order to test the friction behaviour of support elements in the field coils of the fusion experiment WENDELSTEIN 7-X, a test rig was build which allows testing in liquid helium environment at 4.2 K, with a normal force up to 150 kN, and a sliding velocity of 0.1 mm/s in oscillating motion. First tests have shown that the apparatus is appropriate for simulating the sliding behaviour of support elements. As an example, a result of an earlier model test of an MoS2-coating is shown.
In diesem Beitrag wird der Einfluss der Umgebung auf das Reibungs- und Verschleißverhalten von Polymerwerkstoffen präsentiert. Dabei wurden reine und mit Graphit gefüllte Polymere an Luft, im Vakuum und in einer Wasserstoffumgebung bei Raumtemperatur sowie in flüssigem Wasserstoff bei – 253°C untersucht.
Die tribologischen Eigenschaften von graphitgefüllten Polyimiden gegen Stahl 100Cr6 wurden an Luft, im Hochvakuum (l0⁻ ³ Pa) und in Wasserstoffumgebung bei verschiedenen Drücken (10³ Pa, 10⁴ Pa und 10⁵ Pa) untersucht. Zwei unterschiedliche Polyimid-Typen wurden eingesetzt, wobei Typ und Menge des Graphits variiert wurden.
Die Experimente wurden bei 3,1 MPa Kontaktdruck und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,2 m/s bzw. 1 m/s durchgeführt. Die verschlissenen Oberflächen und die Morphologie des Materialübertrags auf die Stahl-Gegenfläche wurden mittels Lichtmikroskopie, REM, TEM und FTIR untersucht. Die Untersuchung zeigt, dass sowohl die Matrix als auch der Graphitanteil einen deutlichen Einfluss auf das Reibverhalten von Verbundwerkstoffen in Wasserstoffumgehungen haben können.
Die Reibeigenschaften von PEEK-Materialien gegen Stahlscheiben wurden in Luft, Vakuum und Wasserstoffumgebung untersucht. PEEK-Verbundwerkstoffe wurden mit Graphit, CNT oder TiO2-Partikeln gefüllt. Die Ergebnisse zeigen, dass reines PEEK umgebungsabhängig ist und die Desorption von Gasen im Vakuum zur hohen Verschleißraten führt. Durch Zusatz von Graphit bzw. CNT wird eine sehr geringe Reibung in Wasserstoff erreicht (0,04), während mit TiO2-Partikeln die niedrigste Verschleißrate sowohl in Vakuum als auch in Wasserstoffumgebung erzielt wird. Chemische Prozesse treten in den Materialien und im Tribokontakt auf und interagieren miteinander. Insbesondere die Bildung und die Adhäsion eines dünnen und homogenen Transferfilms sind stark von den Umgebungen abhängig.
Impiego di un dispositivo per il vuoto locale di tipo mobile nell'applicazione del processo laser.
(2016)
Lo sviluppo del pennacchio di vapore durante la saldatura laser
di metalli con direzioni di propagazione lungo l'asse del
fascio laser comporta una riduzione della potenza del laser
assorbita nel keyhole. Questi effetti negativi possono essere
notevolmente attenuati mediante l'applicazione di una ridotta
pressione ambientale, diminuendo così l'interazione
tra il fascio laser ed i prodotti dell'evaporazione, condizione
che favorisce la stabilità del processo di saldatura e si traduce
in una maggiore profondità di penetrazione. Una tecnica
convenzionale utilizza il principio della camera a vuoto, simile
a quello utilizzato per la saldatura a fascio elettronico.
L'applicazione di questa tecnica è limitata dalle dimensioni
della camera e riduce quindi i vantaggi di questo approccio,
particolarmente per componenti di grandi dimensioni. Abbiamo
dimostrato la possibilità di applicazione del vuoto in
forma localizzata con apparecchiature mobili, che consentono
di generare una pressione ridotta solo in una piccola zona
attorno al keyhole. Utilizzando un dispositivo di chiusura
appositamente progettato per la pressione, di tipo mobile,
che può essere spostato lungo l'asse del giunto è possibile ottenere
una pressione assoluta di circa 200 mbar. Questo è
sufficiente per aumentare la profondità di penetrazione di
circa il 50%. I campioni di acciaio grado S355 sono stati
saldati con una potenza laser incrementale da 5 kW a 12
kW a pressione atmosferica e confrontati con quelli saldati
a pressione ambiente di 200 mbar. La valutazione della sezione
longitudinale ha rivelato un aumento della profondità
di penetrazione dei giunti di circa il 35%. Inoltre, sono stati
eseguiti test di saldatura in configurazione di giunti testa a
testa con lamiere di 15 mm di spessore con diverse potenze
associate al fascio laser eseguiti a pressione atmosferica ed
a pressione ambiente ridotta di circa 200 mbar. L'aumento
nella profondità di penetrazione fino al 40% è relativo alla
pressione ridotta. In particolare, basse velocità di saldatura
con pressione ridotta si sono rivelate particolarmente vantaggiose
in termini di aumento della penetrazione.
Influence of solid lubricant fillers on the tribological behaviour of peek composites in vacuum
(2009)
Influence of the Temperature on the Tribological Behaviour of PEEK Composites in Vacuum Environment
(2008)
This paper describes tribological experiments carried out with polyetheretherketone (PEEK), filled with carbon fibres and solid lubricants (polytetrafluoroethylene (PTFE), graphite or MoS2), against steel discs. Oscillating sliding tests were performed in high vacuum environment in the temperature range between -40°C and +160°C. Results indicate that MoS2 filled PEEK show the best tribological performance in vacuum. Particularly, in the lower temperature range and at higher loads the friction behaviour is improved by the MoS2 content.
Aim of the investigation is to characterize selected PEEK-composites in vacuum environment. Oscillating sliding friction was investigated with a pin-on-disc configuration in high vacuum (10-5 mbar) at room temperature, -40 °C, +100 °C and +160 °C. The contact pressure was 1 MPa and 7 MPa respectively , the maximum sliding velocity 0.1 m/s. Furthermore, tests in ultra high vacuum (10-9 mbar) were carried out with flat and spherical pins at 1 MPa and 60 MPa respectively. Among the tested materials MoS2 filled PEEK shows the best tribological performance in vacuum. Particularly, in the lower temperature range and at higher loads the friction behaviour is improved by MoS2 content.
For tribological components working under extreme
conditions, such as vacuum, or broad temperature
ranges, it is often a problem to achieve acceptable
durability of their friction parts. Thus, new material
requirements are involved for these tribo-systems, in
particular regarding operability and reliability. At BAM,
several projects were conducted in the recent years,
dealing with the tribological properties of friction
couples at cryogenic temperature and in vacuum
environment. This paper describes the vacuum and ultra
high vacuum tribometers constructed at BAM and
presents experiments carried out with polymer
composites. The experiments presented were performed
with PEEK, filled with solid lubricants, against 304
steel with a pin-on-disc configuration in oscillating
sliding. Friction tests were carried out in vacuum in the
temperature range between -40°C and +160°C and in
ultra high vacuum at room temperature.