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Tribologische Charakterisierung von Polymerfasern unter Trockenreibung, Mischreibung und Hydrodynamik mittels einer optimierten Pin-on-Disc-Prüfmethode

  • Ausgehend von der herkömmlichen Pin-on-Disc-Prüfmethodik wurde ein Tribologieprüfstand hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erläutert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Prüfungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich während der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Prüfmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Flächenlast durch Änderung der Auflagefläche der Faser während der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden können. Die Abhängigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberflächenrauheit der Gegenkörper und Schmiermittelraten wird dargestellt.
  • Based on the conventional pin-on-disc test method, a tribology test rig was adapted and optimized regarding its ability to characterize polymer fibers. The method is explained and first applications in the field of tribological characterization of single fibers are presented. The test sequence to investigate the polymer fibers (diameters of only a few 100 µm) is generated in such a way that data can be recorded continuously as a function of time in the wear range from a few 10 µm to several 100 µm even during the first few minutes. The test mode starts by applying line load and dynamically progresses to area load by changing the contact area during the measurement. It is shown that single fibers can be characterized with respect to their friction and wear properties in different tribological systems. The dependence of the wear rates of fiber material, surface roughness of the counter bodies and lubrication rates is presented.

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Metadaten
Author:Regine Schmitz, Frank Haupert, Justus Rüthing, Michael SigrünerORCiD, Nicole Strübbe
URL:https://doi.org/10.24053/TuS-2021-0015
Parent Title (German):Tribologie und Schmierungstechnik
Document Type:Article (peer reviewed)
Language:German
Publication Year:2021
Tag:Oberflächenrauheit; Pin-on-Disc; Polymerfasern; Reibung; Wasserschmierung; abrasiver Verschleiß
abrasive wear; friction; polymer fibers; surface roughness; water lubrication
Volume:68
Issue:3-4
First Page:13
Last Page:21
Peer reviewed:Ja
faculties / departments:Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Zentrum für Forschung, Entwicklung und Transfer