إتقان اختبار معامل الاحتكاك: شرح معايير ASTM D1894 وISO 8295

تعتمد الصناعات المختلفة، مثل التصنيع والنسيج، على معامل الاحتكاك (COF) لضمان سلاسة عملها. وتضمن اختبارات معامل الاحتكاك المناسبة المواد الموثوقة التي يمكنها تحمل الظروف في الحياة الواقعية حيث يكون الاحتكاك الساكن قوة حيوية. تعد ASTM D1894 وISO 8295 طريقتين قياسيتين معترف بهما دوليًا تحددان الوسائل لتحديد الاحتكاك الانزلاقي للمواد. في هذه الورقة، سنأخذك خلال هذه المعايير، مع تسليط الضوء على الاختلافات الكبيرة بينهما، وبالتالي تمكينك من تحديد الطريقة التي تناسب تطبيقك بشكل أفضل. تعد المعرفة الشاملة باختبار معامل الاحتكاك أمرًا بالغ الأهمية لمسؤولي مراقبة الجودة أو مصممي المنتجات أو أي شخص آخر يعمل في هذه الصناعة ويريد فهم القضايا المختلفة بشكل أفضل.

ما هو معامل الاحتكاك ولماذا هو مهم؟

معامل الاحتكاك هو قيمة عددية تمثل مقاومة الانزلاق بين سطحين متلامسين. يتم الحصول عليه عن طريق قسمة قوة الاحتكاك على القوة العمودية عند نقطة التلامس. هذه المعلمة ذات أهمية قصوى في العديد من الصناعات لأنها تؤثر على وظائف المواد والسلامة والإنتاجية. على سبيل المثال، قد يُظهر الاحتكاك العالي أو معامل الاحتكاك قوة تماسك أو جر أفضل، وهي متطلبات أساسية للإطارات أو معدات التسلق؛ من ناحية أخرى، يعد معامل الاحتكاك المنخفض مفيدًا لأنظمة مثل أحزمة النقل ومواد التشحيم. تضمن المعرفة بمعامل الاحتكاك وإدارته الأداء المثالي للمواد والأنظمة في بيئاتها الخاصة.

فهم الاحتكاك الساكن والحركي

يحدث الاحتكاك الساكن عندما لا يتحرك سطحان بالنسبة لبعضهما البعض. يجب التغلب عليه قبل أن تبدأ الحركة وعادة ما يتجاوز الاحتكاك الحركي. على النقيض من ذلك، يحدث الاحتكاك الحركي بين الأسطح المتحركة بالنسبة لبعضها البعض ويكون أقل عمومًا لأنه يتطلب قوة أقل للحفاظ على شيء في الحركة من تحريكه. تحدد المواد المشاركة في مثل هذا الحدث، بالإضافة إلى القوى العمودية التي تضغط على أسطحها، كلا النوعين من الاحتكاك. يتطلب التنبؤ الدقيق بالحركات والتحكم فيها داخل الأنظمة الميكانيكية فهمًا لكيفية اختلاف الاحتكاك الساكن والحركي عن بعضهما البعض.

تطبيقات معامل الاحتكاك في الصناعات المختلفة

يعتبر COF عاملاً مهمًا في مجموعة واسعة من الصناعات حيث يكون التحكم في الاحتكاك أو استخدامه ضروريًا لأغراض الكفاءة والسلامة والأداء.

1. صناعة السيارات

من وجهة نظر هندسة السيارات، من الأهمية بمكان إدارة الاحتكاك، وخاصة عند تصميم الإطارات والفرامل. على سبيل المثال، تعتمد قوة التوقف على معامل الاحتكاك المرتفع بين وسادات الفرامل والأقراص. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن المواد المستخدمة في وسادات الفرامل النموذجية تظهر معامل احتكاك يتراوح بين 0.3 و0.4 في ظل الظروف الجافة. وعلى العكس من ذلك، تتطلب الإطارات تركيبات مطاطية خاصة توفر احتكاكًا طوليًا عاليًا للتسارع والكبح مع ضمان الثبات الجانبي الكافي المطلوب لاستقرار المنعطفات. وقد تحقق ذلك من خلال استخدام المطاط الصناعي مع معامل احتكاك محسن بسبب التقدم في علم المواد، وبالتالي تحسين كل من القوة والتحمل.

2. صناعة الطيران

تتطلب صناعة الطيران إدارة الاحتكاك المطلق في مكوناتها المعرضة لضغوط ودرجات حرارة شديدة، مثل أجزاء محرك التوربينات أو أنظمة معدات الهبوط. تعد مركبات الجرافيت والطلاءات ذاتية التشحيم مواد متقدمة تستخدم في التحكم في الاحتكاك من أجل جعل العمليات مستقرة وأكثر أمانًا. تُظهر الدراسات أن استخدام هذه المواد يمكن أن يقلل من معدلات التآكل بنحو 50٪ وبالتالي إطالة عمر المكونات في نفس الوقت وتقليل نفقات الصيانة.

3. التصنيع والروبوتات

السبب الرئيسي للحركة في العمليات المستخدمة لإنتاج السلع، مثل العمل بالآلات، أو صب البلاستيك، أو حركة المواد، هو الاحتكاك. على سبيل المثال، يؤثر معامل الاحتكاك بين القاطع وقطعة العمل على عمر الأداة واستهلاك الطاقة في قطع المعادن. في تكنولوجيا الروبوتات، يتم اعتماد مواد وأنسجة سطحية هندسية ذات معامل احتكاك منخفض لتقليل معدلات التآكل وتحسين كفاءة الحركة. قدمت Tribology مؤخرًا طلاءات نانوية قللت قيم معامل الاحتكاك حتى 0.005 للأنظمة الدقيقة.

4 البناء والبنية التحتية

تعتمد مواد البناء مثل الخرسانة والصلب والبوليمرات على معامل مقاومة الانزلاق المعروف جيدًا لتحقيق الاستقرار الهيكلي. تتيح هذه الطلاءات المضادة للانزلاق للأرضيات أو الأرصفة تحقيق معامل مقاومة الانزلاق الأمثل ضد السقوط الذي يتراوح عادةً من 0.6 إلى 0.8 على مقياس متوسط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون معرفة معامل مقاومة الانزلاق مفيدة في تصميم أنظمة النقل الآمنة، مثل تحسين تفاعلات السكك الحديدية والعجلات في مسارات السكك الحديدية من أجل تحقيق التوازن بين الجر والتآكل.

5. التطبيقات الصحية والميكانيكية الحيوية

الاحتكاك هو عامل مهم في تقنية الأطراف الاصطناعية والزرعات التقويمية. على سبيل المثال، تستفيد المفاصل الاصطناعية من معامل احتكاك منخفض للغاية (COFs)، والذي يمكن تحقيقه باستخدام البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE). تشير الدراسات إلى أنه من خلال تقليل هذه المعلمة، هناك انخفاض كبير في احتمال إجراء جراحة المراجعة بسبب تدهور المواد وما إلى ذلك بين هذه الغرسات

6. قطاع الطاقة

إن الاحتكاك له أهمية قصوى في الحفر وإدارة التدفق في خطوط الأنابيب لصناعة النفط والغاز. وكثيراً ما يتم غرس سوائل الحفر بالبوليمرات، وهي أدوية تعمل على تقليل الاحتكاك لتقليل معامل التكسير وزيادة سرعة الحفر عبر المواد الصلبة. وعلى نحو مماثل، يمكن طلاء الأنابيب لتقليل احتكاك السطح، وبالتالي زيادة معدلات حركة السوائل والحد من استخدام الطاقة فضلاً عن نفقات التشغيل.

ومن خلال هذه الأمثلة، يمكننا أن نرى أنه عندما يتم تطبيق دراسة عوامل الاحتكاك بجدية عبر الصناعات، فإنها تساعد على تحسين النتائج الوظيفية والاستدامة على مدى فترة أطول من خلال تقليل التآكل والطاقة المستخدمة وهدر الإنتاج.

كيف يؤثر معامل الاحتكاك على أداء المنتج

يُعد معامل الاحتكاك (COF) عاملاً حاسماً لفهم التفاعل بين سطحين. تؤثر قيمته بشكل مباشر على كفاءة المنتجات المختلفة وطول عمرها ووظائفها. على سبيل المثال، في قطاع السيارات، يلزم وجود معامل احتكاك مرتفع في مواد وسادات الفرامل للسماح بأقصى قدرة على التوقف مع قيم معامل احتكاك نموذجية تتراوح من 0.3 إلى 0.6، وفقًا لبحث حديث. يسمح هذا النطاق بالفرملة الفعالة ومعدلات التآكل المتوقعة بمرور الوقت.

وعلى نحو مماثل، تشكل قيم COF الدقيقة في إعدادات الإنتاج أهمية بالغة لنقل المواد بكفاءة وسلاسة باستخدام أحزمة النقل. وقد يؤدي الاحتكاك الشديد إلى التآكل أو التشويش، في حين قد يؤدي الاحتكاك المنخفض إلى الانزلاق، وبالتالي تعطيل ظروف تدفق التشغيل. وأخيرًا، تم تطوير البوليمرات منخفضة الاحتكاك من خلال تكنولوجيا هندسة المواد الحديثة، مما يدل على انخفاض مستويات استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 15% بواسطة أنظمة النقل.

علاوة على ذلك، فإن استخدام المعدات الرياضية هو مجال آخر حيث يكون معامل الاحتكاك مهمًا جدًا للأداء الرياضي. يتم تصنيع نعال الأحذية الرياضية باحتكاك محسن، مما يسمح لها بالتماسك دون الضغط على المفاصل، من بين عوامل أخرى. أظهرت الاختبارات المعملية لنعل حذاء الجري الرطب، والذي كان متوسط ​​معامل الاحتكاك فيه 0.8-1.2، تحسنًا في الجر والمتانة مقارنة بالظروف الجافة مع الحفاظ على قبضة مناسبة على الأسطح، وهو ما يرغب فيه أي شخص في مثل هذه الظروف.

وفي مجال الطاقة، حقق تحسين معامل COF تقدماً كبيراً في الأنظمة الميكانيكية. فبعض زيوت التشحيم عالية الأداء التي تصل إلى 0.01 COF تسمح للآلات الصناعية بتوفير ما يصل إلى 20% من استهلاكها المعتاد للطاقة من خلال تقليل الاحتكاك الداخلي وتوليد الحرارة. ويؤكد هذا التطور على دور معامل COF في تحقيق كل من التوفير والاستدامة.

من خلال فهم معامل الاحتكاك والتحكم فيه بعناية، يمكن للصناعات تحسين تصميم المنتج, دورات الحياة، والأمان مع زيادة كفاءة الطاقة والموثوقية التشغيلية.

كيف يتم إجراء اختبار معامل الاحتكاك؟

نظرة عامة على طريقة اختبار ASTM D1894

يقوم ASTM D1894 بتوحيد هذا الاختبار وهو إجراء موحد يستخدم لقياس معامل الاحتكاك (COF) للأغشية والصفائح البلاستيكية. كما يقيس كل من COF الثابت، الذي يشير إلى المقاومة ضد الحركة الأولية، وCOF الحركي، المقاومة التي تواجهها بمجرد بدء الحركة.

إجراء اختبار

• إعداد العينة: تتضمن الخطوة الأولى قطع العينات من الفيلم البلاستيكي أو المادة الورقية. يتبع ذلك التكييف في ظروف جوية عادية عادة عند 23 درجة مئوية (73 درجة فهرنهايت)، ورطوبة نسبية 50% لضمان بقاء نفس المعيار طوال الوقت.
• معدات الاختبار: يستخدم الاختبار سطحًا أفقيًا مستويًا مع زلاجة تكون كتلتها معروفة بالفعل، وعادة ما تكون 200 جرام. يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ كغطاء للزلاجة لإظهار الشكل الذي ستبدو عليه إذا لامست سطحًا آخر.

تنفيذ اختبار:

يتم تثبيت العينة على مستوى الاختبار ثم وضعها فوقه.

يمكن تحقيق قوة سحب في اتجاه واحد من خلال ترتيب البكرات التي تربط الزلاجة بأداة الاختبار.

يقوم الجهاز بحساب معامل التأثير الثابت المطلوب للحركة الأولية للزلاجة ومعامل التأثير الديناميكي أو الحركي المطلوب للحركة المستمرة.

ما هو COF:

• يتم حساب معامل التأثير عن طريق قياس القوة وقسمتها على وزن الزلاجة. يبدأ معامل التأثير من ذروة القوة عند بدء الحركة، بينما يرتبط معامل التأثير الحركي بالقوة المتوسطة أثناء الحركة المستمرة.
• أهم الرؤى والتطبيقات في الصناعة

يقدم اختبار ASTM D1894 معامل أداء دقيقًا لصناعات مثل التعبئة والتغليف والطباعة والتصنيع. على سبيل المثال:

• أغشية التغليف: في الآلات الآلية، تعتبر معاملات COF المنخفضة مرغوبة بالنسبة للأغشية التي تمر بسهولة دون تشويش.
• سلامة المنتج: تساعد القياسات الدقيقة لـ COFs على منع الانزلاق أثناء التكديس أو النقل، مما يعزز السلامة العامة.
• تشير البيانات المستمدة من الدراسات الحديثة إلى أن معاملات الاحتكاك الساكن (COFs) لأغشية البولي إيثيلين النموذجية تتراوح بين 0.1 - 0.4 اعتمادًا على معالجة السطح والمواد المضافة المستخدمة. وعلى العكس من ذلك، قد تكون للأغشية غير المعالجة قيم أعلى قليلاً، مما يعني مدى أهمية تخصيص خصائص المواد لتطبيقات محددة.

من خلال تطبيق بروتوكول اختبار ASTM D1894، يمكن للصناعات ضمان الجودة الثابتة وتحسين وظائف المنتج وتلبية المعايير التنظيمية الصارمة.

رؤى رئيسية وتطبيقات الصناعة

يمكن أن يوفر اختبار ASTM D1894 قيم COF الدقيقة المطلوبة في صناعات التعبئة والتغليف والطباعة والتصنيع. مثل:

• أغشية التغليف: بالنسبة للأغشية المستخدمة في الآلات الآلية، فإن معامل COF المنخفض يعد جيدًا للمعالجة السلسة من خلال منعها من التشويش.
• سلامة المنتج: من المهم قياس معامل COF بشكل صحيح لتجنب الانزلاق أثناء التكديس أو النقل، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين السلامة العامة.

أظهرت الدراسات الحديثة أن الاحتكاك الساكن لأغشية البولي إيثيلين النموذجية دون أي تعديل يتراوح بين 0.1 و0.4 اعتمادًا على معالجة السطح والمواد المضافة المستخدمة. ومع ذلك، قد تعطي الأغشية غير المعالجة قيم COF أعلى قليلاً، وبالتالي تسليط الضوء على الحاجة إلى تصميم مواد لتطبيقات معينة.

يمكن للصناعات ضمان الجودة الثابتة وتعزيز أداء المنتج وتلبية المعايير التنظيمية من خلال تطبيق بروتوكول اختبار ASTM D1894.

معيار ISO 8295 للأغشية والألواح البلاستيكية

تحدد المواصفة ISO 8295 طريقة لقياس معامل الاحتكاك للأغشية والصفائح البلاستيكية. وتُطبق هذه الطريقة على نطاق واسع لاختبار خصائص الاحتكاك الساكن والحركي، والتأكد من أن المواد تلبي الغرض المقصود منها. يتم تمرير عينة من الصفائح أو الأغشية فوق عينة أخرى في ظل ظروف خاضعة للرقابة لقياس القوة المطلوبة للتغلب على الاحتكاك.

يتم استخدام زلاجة ذات كتلة ثابتة وفقًا لمنهجية ISO 8295 لتطبيق قوة عمودية ثابتة عليها بينما تسجل معدات الاختبار القوة اللازمة لبدء حركة الزلاجة والاستمرار في الحركة. تتضمن ظروف الاختبار النموذجية سرعة انزلاق تبلغ 100 ± 10 مم/دقيقة ومتغيرات بيئية محددة مثل درجة الحرارة والرطوبة، والتي تؤثر بشكل كبير على قيم معامل التكلس.

على سبيل المثال، تحتوي أفلام البولي إيثيلين على معامل انكماش ثابت يتراوح بين 0.2 و0.4، اعتمادًا على معالجات السطح والمواد المضافة المدمجة أثناء الإنتاج. عادة ما تكون معامل انكماش ديناميكي أقل قليلاً من معامل انكماش ثابت بسبب الجهد الأقل اللازم لبدء مثل هذه الحركات (بهرامي وآخرون، 2016). ومع ذلك، قد تحدث انحرافات بسبب اختلافات التركيب الكيميائي أو المواد المضافة الانزلاقية أو عوامل منع الانسداد المستخدمة في إنتاجها.

من خلال تطبيق معيار ISO 8295، تساعد البيانات المكتسبة المنتجين على تحسين أفلامهم وطبقاتهم من أجل التعامل بكفاءة أكبر أثناء الترقق أو التعبئة. وهذا مهم في تغليف المواد الغذائية والمواد الطبية والتصنيع الصناعي، حيث تكون التفاعلات السطحية المستمرة ضرورية للوظائف والسلامة.

المعدات المستخدمة في اختبار COF

عادةً ما يتم استخدام جهاز اختبار ذو مستوى أفقي ومزلجة لإجراء اختبارات COF. توفر المستوى سطحًا مستقرًا في ظل ظروف خاضعة للرقابة، وتنزلق الزلاجة، التي تحتوي دائمًا على مادة التغطية الخاصة بها، عبرها. علاوة على ذلك، يجب دمج خلية الحمل أو مستشعر القوة في النظام لقياس مقاومة الاحتكاك بدقة. العديد من الآلات المعاصرة لاختبار COF أوتوماتيكية، مما يتيح التحكم الدقيق في سرعة الزلاجة والضغط وظروف الاختبار، مما يضمن أن تكون النتائج التي تم الحصول عليها موثوقة ومتسقة.

ما هي المكونات الرئيسية لجهاز اختبار COF؟

اعتبارات الزلاجة والوزن

تعتبر الزلاجة مكونًا أساسيًا في جهاز اختبار معامل الاحتكاك لمحاكاة سطح التلامس المادي بين جسمين. عادةً ما تحتوي الزلاجة التي يتم إجراء الاختبار عليها على مواد من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم يتم اختيارها لأنها يمكن أن تدوم وتعمل بشكل ثابت طوال دورة حياتها بالكامل. إذا كان لابد من الحفاظ على ظروف اختبار دقيقة، فيجب أن تكون الزلاجة بوزن قياسي يطبق قوة طبيعية محددة بالفعل أثناء الاختبار.

وفقًا لإرشادات ASTM D1894، من الشائع أن تزن هذه الأوزان القياسية 200 جرام، ولكن قد تستخدم الصناعات الأخرى أحجامًا مختلفة من الأوزان، مثل 100 جرام إلى 1 كيلوجرام، اعتمادًا على متطلبات الاختبار المحددة الخاصة بها.

لتقليل الاختلافات في الاختبار، يجب أن يكون توزيع الوزن موحدًا، في حين يجب أن يكون سطح الزلاجة واضحًا بشكل موحد. علاوة على ذلك، يتم تحديد أحجام موحدة للزلاجات: 63.5 مم × 63.5 مم في كثير من الحالات بحيث يكون هناك وسيلة متساوية لتقييم جميع الأساليب. ونتيجة لذلك، يصبح من الممكن إعادة إنتاج آلات اختبار COF المختلفة والمرافق الموجودة داخلها بسبب هذا التوحيد القياسي. تساعد المعايرة الصحيحة في منع الأخطاء الناتجة عن التآكل والعوامل البيئية وسوء المحاذاة، والتي غالبًا ما تؤثر على قياسات الأداء الاحتكاكي الناتجة عن مكونات مثل الزلاجة والوزن.

إعداد سطح الاختبار

من الضروري تحضير سطح الاختبار بشكل صحيح للحصول على نتائج معامل احتكاك (COF) جديرة بالثقة وقابلة للتكرار. يجب أن يكون السطح خاليًا من الأوساخ أو الماء أو المواد الأخرى التي يمكن أن تؤثر على سلوكه الاحتكاكي، مثل الغبار والزيت والبقايا وما إلى ذلك. استخدم عوامل التنظيف المعتمدة والتزم بفترات التجفيف المحددة لضمان التوحيد. في حالة احتياج مادة السطح إلى بعض المعالجة، مثل التلميع أو المعالجة المسبقة، فيجب تنفيذ كل هذه الخطوات بطريقة مماثلة لكل عينة تم اختبارها. قم بتدوين ملاحظات كافية حول كيفية إجراء هذا التحضير لتمكين التكرار لاحقًا أثناء الاختبارات الأخرى.

أجهزة قياس القوة

يتم قياس القوى بمساعدة أجهزة قياس القوة. ومن بين أكثر الأجهزة استخدامًا خلايا الحمل ومقاييس القوة وأجهزة استشعار عزم الدوران لتطبيقات محددة. للحصول على هذه المعلومات، يتم تحويل القوة الميكانيكية إلى إشارة كهربائية بواسطة خلايا الحمل، والتي تُستخدم على نطاق واسع في الصناعات والمختبرات. هناك إصدارات رقمية وتناظرية من مقاييس القوة يمكن أخذها في أي مكان وهي شائعة بشكل أساسي للقياسات السريعة التي يتم إجراؤها على الفور. يؤثر مستوى الدقة المطلوب ونطاق السعة المطلوبة وما سيتم استخدامه من أجله على اختيار الجهاز المناسب.

كيف تفسر نتائج اختبار معامل الاحتكاك؟

حساب معاملات الاحتكاك الساكنة والحركية

يتم تقسيم أقصى قوة ساكنة (أقل قوة مطلوبة لبدء الحركة) على القوة العمودية بين الأسطح لحساب معامل الاحتكاك الساكن، والذي يعطي رقمًا بدون وحدات. الصيغة هي: يمكن للمرء تحديد الاحتكاك من خلال تحليل القوى المؤثرة على الأسطح المتلامسة.

معامل الاحتكاك الساكن (μs) = Fs / N

حيث Fs هي القوة الساكنة، و N هي القوة العمودية.

من ناحية أخرى، عندما نقسم القوة الثابتة المطبقة للحفاظ على الحركة على الفعل الطبيعي، نحصل على معامل الاحتكاك الحركي كما هو مذكور في الصيغة.

معامل الاحتكاك الحركي (μk) = Fk / N

حيث Fk هي القوة الحركية، و N هي القوة العمودية.

تعطي هذه الحسابات مقاييس كمية لخصائص الاحتكاك للمواد، مما يساعد في اختيار المواد وتقييم الأداء.

العوامل المؤثرة على قياسات COF

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على قياسات معامل التأثير، وسأضع في اعتباري الجوانب الرئيسية التالية. تلعب خشونة السطح دورًا مهمًا؛ فالأسطح الأكثر نعومة تؤدي عمومًا إلى انخفاض قيم معامل التأثير، في حين تزيد القوام الأكثر خشونة من الاحتكاك. يعد تكوين المواد عاملًا بالغ الأهمية آخر حيث تتفاعل المواد المختلفة بشكل فريد عند أسطح التلامس. علاوة على ذلك، قد تؤثر الظروف البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والتلوث على النتائج وبالتالي يجب التحكم فيها بدقة أثناء القياسات. أخيرًا، يعد الحمل المطبق وسرعة الحركة من المعلمات المهمة التي تحدد قيم معامل التأثير؛ لذلك، من الضروري الحفاظ على بيئة اختبار ثابتة للحصول على بيانات موثوقة.

قيم COF النموذجية للمواد المختلفة

تتسبب تركيبات المواد والظروف التي يتم فيها إجراء مثل هذه القياسات في حدوث اختلافات في قيم معامل الاحتكاك (COF). فيما يلي قيم معامل الاحتكاك لبعض أزواج المواد النموذجية:

فولاذ على فولاذ

• السطح الجاف: ~0.5 – 0.8
• السطح المشحم: ~0.05 – 0.1
• يتمتع الفولاذ الجاف بمعامل COF مرتفع بسبب الالتصاق القوي عند نقاط التلامس، ولكن عندما يتم تشحيمه، يتم تقليل الاحتكاك بشكل كبير وبالتالي تقليل تآكل المكونات الميكانيكية.

المطاط على الخرسانة

• الظروف الجافة: ~0.6 – 0.85
• الظروف الرطبة: ~0.4 – 0.6
• يؤدي الجمع بين المطاط والخرسانة غالبًا إلى ارتفاع معامل الاحتكاك، وهو أمر رائع للإطارات والأحذية. تقلل الأسطح الحية من الاحتكاك بشكل معتدل، مما قد يؤثر على الأداء والسلامة.

خشب على خشب

• السطح الجاف: ~0.3 – 0.5
• السطح المشمع: ~0.1 – 0.2
• تعتمد نعومة تفاعل الخشب مع الخشب على السطح الشمعي الناعم عن طريق تقليل الاحتكاك عند الواجهة.

تفلون على الفولاذ

• السطح الجاف:~0.04
• الألومنيوم على الألومنيوم
• السطح الجاف: ~1.05

يرجع ذلك إلى معاملات الاحتكاك العالية التي يكتسبها الألومنيوم عند ملامسته للجو الجاف، مما يجعل من الضروري تشحيم أجزاء الألومنيوم المنزلقة.

جليد على جليد

• ~0.01 – 0.1 (يعتمد على درجة الحرارة)
• تنتج قيم COF المنخفضة للجليد عن طبقة رقيقة من الماء تتولد بفعل الضغط ودرجة الحرارة، والتي تعمل كمواد تشحيم. وإذا وصلت درجات الحرارة إلى ما يقرب من التجمد، فقد يحدث تغير كبير.

تُستخدم هذه القيم كدليل تقريبي فقط، وقد تعتمد أيضًا على معالجات السطح المحددة والظروف البيئية وطرق الاختبار المستخدمة. يجب التوصية بإجراء الاختبار في ظل ظروف خاضعة للرقابة لكل مادة معينة عند تطبيقها بدقة.

ما هي التحديات الشائعة في اختبار معامل الاحتكاك؟

ضمان ظروف اختبار متسقة

يجب أن تكون ظروف الاختبار ثابتة إذا كان من المقرر إجراء قياسات دقيقة وقابلة للتكرار لمعامل الاحتكاك (COF). يمكن أن تؤثر الاختلافات المحتملة في العوامل البيئية، مثل درجة الحرارة والرطوبة، فضلاً عن نظافة السطح، بشكل كبير على قيم معامل الاحتكاك. أشارت التحقيقات إلى أن حتى أدنى تغير في درجة الحرارة يمكن أن يؤثر على خصائص تزييت الأسطح، وخاصة عندما يتعلق الأمر بمواد مثل الجليد أو البوليمرات، مما يؤدي إلى انحرافات في الاختبار. على سبيل المثال، تعتبر الرطوبة المتحكم فيها مهمة عند اختبار المواد الماصة للرطوبة لأن امتصاص الماء يمكن أن يغير خصائص السطح، وبالتالي يؤثر على الاحتكاك.

علاوة على ذلك، يجب أيضًا الحفاظ على الدقة في معدات الاختبار والإجراءات. في الوقت الحاضر، يتم تصميم أجهزة قياس الاحتكاك واختبار الاحتكاك بأنظمة آلية تتحكم في المعلمات بما في ذلك زاوية التلامس وقوة التحميل والسرعة، والتي تهدف إلى تقليل التفاوتات. تُظهر الأبحاث أن الحفاظ على هذه العوامل ضمن حدود ضيقة يقلل من التباين بنسبة 20٪. علاوة على ذلك، فإن جعل تقنيات مثل بروتوكولات التنظيف أو الكشط موحدة يضمن وجود مستويات مماثلة من تحضير السطح بين الاختبارات المختلفة.

يساعد الالتزام بإرشادات الاختبار المعترف بها مثل ASTM G115 أو ISO 19239 في تبسيط العمليات مع توفير معايير للمقارنة. يعمل الاتساق على تحسين موثوقية بيانات COF، وخاصة في قطاعات مثل صناعة الطيران وتصنيع السيارات، حيث يجب ضمان الدقة.

التعامل مع الاختلافات المادية

يمكن أن تؤثر الاختلافات في المواد بشكل كبير على وظائف النظام وموثوقيته. وبالتالي، فإن فهم خصائص المواد أمر مهم من خلال طرق الاختبار القياسية مثل اختبار قوة الشد وتقييم الصلابة لضمان الاتساق في البيانات. يجب تنفيذ تدابير مراقبة الجودة مثل الفحص الدوري وأخذ العينات على دفعات للتحكم في التباين في وقت مبكر. يمكن القضاء على خطر سلوك المواد غير المتوقع من خلال اختيار الموردين الذين لديهم معايير جودة تم التحقق منها. لذلك، تتطلب التطبيقات الحرجة اختبارات مقارنة مكثفة للمواد البديلة للتأكد من التوافق والأداء المكافئ.

معايرة وصيانة معدات الاختبار

تعتمد النتائج الدقيقة والموثوقة على اختبار المعدات التي تمت معايرتها وصيانتها بشكل صحيح. وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة أو معايير الصناعة، يجب إجراء المعايرة بانتظام. وهذا يعني مقارنة المعدات بمعيار مرجعي معترف به لتحديد وتصحيح أي اختلافات. يُنصح بأن تتضمن روتينات الصيانة أيضًا التنظيف والتحقق من التآكل أو التلف واستبدال المواد الاستهلاكية بعد مرور بعض الوقت. سيساعد سجل المعايرة والصيانة المتقن في تتبع الأداء لأنه يضمن الامتثال لبروتوكولات ضمان الجودة. من خلال جعل هذه الممارسات عادة، يكون هناك انخفاض في الأخطاء، في حين يمكن أن تكون مدة صلاحية الأجهزة أطول من المتوقع.

كيف يمكنك تحسين دقة قياسات COF؟

أفضل الممارسات لإعداد العينات

لتحسين دقة قياسات معامل الاحتكاك (COF) عن طريق تحضير العينة، يجب مراعاة الإرشادات التالية:

1. تنظيف العينات جيدًا - تأكد من أن جميع أسطح الاختبار خالية من الملوثات، مثل الغبار والزيوت والبقايا التي قد تتداخل مع دقة القياس. لكل مادة، ضع عوامل التنظيف المناسبة.
2. تأكد من تجانس ظروف السطح - تحقق من التجانس من حيث ملمس السطح، والمسطح، والخشونة في جميع العينات. تؤدي المخالفات على السطح إلى اختلاف في القياس.
3. التحكم في العوامل البيئية - قم بإعداد العينات في ظل ظروف بيئية خاضعة للرقابة مثل درجة الحرارة والرطوبة المستقرة لتقليل التأثيرات الخارجية على النتائج.
4. التعامل مع العينات بشكل مناسب - تجنب إدخال الملوثات من خلال الاتصال المباشر باستخدام القفازات أو الأدوات عند التعامل مع العينات.

ومن خلال القيام بذلك، يتم تقليل التناقضات وتصبح القياسات موثوقة.

تحسين معلمات الاختبار

لتحسين معلمات الاختبار بشكل فعال، من الضروري اختيار التكوينات التي تزيد من الدقة والكفاءة والقدرة على التكرار. المعلمات الشائعة التي يجب مراعاتها هي سرعة القياس والدقة ونطاق التباين المسموح به. في دراسة حديثة حول اختبار المواد، يؤدي ضبط مثل هذه المعلمات بما يتماشى مع خصائص العينات إلى أداء أفضل أثناء الاختبارات، مما يعزز الدقة. على سبيل المثال:

1. سرعة القياس - تعتبر القياسات عالية السرعة مرغوبة لمجموعات العينات الأكبر حجمًا ولكنها قد تؤثر على الدقة. عندما تكون هناك حاجة إلى نتائج مفصلة، ​​فيجب تقليل سرعات القياس وزيادة الدقة لتحديد التغييرات التي تحدث على مستويات الميكرون.
2. الدقة – يجب اختيار الدقة بناءً على مستويات التسامح للاختبار المحدد الذي يتم إجراؤه. وفقًا للدراسات التي أجريت على المواد المستخدمة في تكنولوجيا النانو، من الأهمية بمكان الحفاظ على دقة لا تقل عن 0.1 نانومتر لسهولة اكتشاف الاختلافات الطفيفة على الأسطح.
3. حدود التباين - تحديد حدود تباين مقبولة اعتمادًا على ما يهدف الاختبار إلى تحقيقه. ومع ذلك، في المواد عالية الأداء مثل السبائك المستخدمة في صناعة الطائرات لأغراض مراقبة الجودة، تتراوح التفاوتات عادةً بين ±0.01% و±0.02%. قد يعني الفشل في تلبية هذه الحدود تناقضات في تركيبة المواد أو أوجه قصور في التحكم في العملية.
4. ظروف درجة الحرارة والرطوبة – للحفاظ على مقاييس اختبار متسقة وقابلة للتكرار، من المهم أن تعمل البيئة الخاضعة للرقابة على تحسين المعلمات. وقد أظهرت الأبحاث أن الاختلافات في درجات الحرارة يمكن أن تؤدي إلى اختلافات في قياسات الاختبار بنحو 0.05% لكل تغيير بمقدار 10 درجات مئوية، مما يؤكد أهمية الظروف المستقرة.

كما أنه يزيد من موثوقية عملية الاختبار وتوافقها مع معايير ASTM من خلال تطبيق هذه المعلمات المحسنة. يمكن أن يساعد المعايرة، عند دمجها مع التعديلات التي يتم إجراؤها على هذه العوامل، في تحقيق نتائج موحدة بشكل متكرر.

استخدام التحليل الإحصائي للحصول على نتائج موثوقة

لضمان موثوقية وتناسق الاختبارات، يعتبر التحليل الإحصائي أداة مهمة. تحليل الانحدار، وتحليل التباين، واختبار الفرضيات هي منهجيات متقدمة يمكن استخدامها لتحديد الأخطاء والتناقضات والتحكم فيها بدقة. على سبيل المثال، يوفر تحليل الانحدار رؤى حول كيفية ارتباط المتغيرات من أجل تحسين المعلمات الرئيسية.

وقد أبرز التقدم الأخير في تحليلات البيانات أهمية كفاية العينات. فوفقاً لصيغة كوشران، التي تحظى بقبول واسع النطاق، فإن حجم العينة الذي يبلغ 30 أو أكثر سيكون كافياً بشكل عام لمعظم العمليات الصناعية لتحقيق الأهمية الإحصائية. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى أحجام عينات أكبر تتجاوز 100 في بعض الصناعات عالية المخاطر، مثل الأدوية أو الفضاء، لتقليل أخطاء النوع الأول والثاني.

كما أن أساليب التحكم الإحصائي في العمليات (SPC) مثل مخططات التحكم تسهل المراقبة المستمرة لبيانات الاختبار. وكثيراً ما تستخدم معايير سيجما ستة في التطبيقات الواقعية حيث يتم الاحتفاظ بالعمليات ضمن عتبة 3.4 عيب لكل مليون فرصة (DPMO) للحفاظ على الجودة المثلى. وقد وجد أن هذا المستوى من الدقة يقلل من التباين في المواد والإجراءات، مما يجعل من الممكن لها أن تتوافق مباشرة مع اللوائح الصارمة للصناعة. ويمكن أن يساعد التحليل الإحصائي المنظمات في إدارة المتغيرات الخارجية، والتحكم في القيم المتطرفة، واختبار أساليبها بثقة. وهذا الاعتماد على البيانات يجعل من السهل تحديد مجالات عدم اليقين في البحث ويقلل من المخاطر والامتثال للمعايير الدولية للموثوقية والقدرة على التكرار.

ما هي أحدث التطورات في اختبار معامل الاحتكاك؟

أنظمة اختبار COF الآلية

لقد أدى التقدم في أجهزة اختبار الاحتكاك الآلية إلى تحسين دقتها وكفاءتها. في الوقت الحاضر، تستخدم هذه الأجهزة أجهزة استشعار دقيقة وبرامج متطورة تساعد في تقديم النتائج في الوقت الفعلي (ستوكس 2002). وهذا يعني أن الشركات المصنعة التي تستخدم مثل هذه الأنظمة قادرة على الالتزام بمعايير الجودة المتزايدة باستمرار لمنتجاتها. على سبيل المثال، جعلت أتمتة الاختبارات من الممكن محاكاة التطبيقات الواقعية بشكل أكبر من خلال النظر في متغيرات مثل أسطح التلامس والضغط والسرعة، من بين أمور أخرى.

كان أحد التحسينات هو تنفيذ خوارزميات التعلم الآلي للاختبار التكيفي. توفر هذه الخوارزميات الوقت الضائع في إعادة الاختبار اليدوي عندما تؤكد النتائج الأولية أنه يجب أيضًا اختبار ظروف أخرى. كما يتم تسريع عملية اتخاذ القرار بفضل التكامل السريع بين البيانات التي تولدها هذه الأنظمة والبرامج الإحصائية القياسية المستخدمة في مختلف الصناعات.

يمكن لبعض هذه الآلات الآن تحقيق دقة قياس في حدود ±0.001 لقيم COF وفقًا لمعايير الأداء الحديثة، وهي الدقة التي لم يكن من الممكن تحقيقها حتى وقت قريب بالطرق اليدوية (Kratz 2005). كما أدى التشغيل الآلي إلى تقليل مدة الاختبار بشكل كبير، حيث تستغرق بعض الآلات أقل من نصف دقيقة لإكمال دورة كاملة من الاختبارات (van der Houwen et al.، 2001). وبالتالي توفير خطوط إنتاج عالية الإنتاجية مع ضمان جودة سريع يتماشى مع اللوائح الدولية، أي ASTM D1894 أو ISO 8295

التكامل مع طرق اختبار المواد الأخرى

لا شك أن دمج اختبار معامل الاحتكاك مع طرق أخرى لاختبار المواد يحسن الفهم العام لخصائص المواد. ومن الأمثلة على ذلك عندما أجمع بين اختبار معامل الاحتكاك واختبارات قوة الشد ومقاومة التآكل لتقييم الأداء الكامل لمادة ما في ظروف متنوعة. وهذا يمنحني الفرصة لرؤية كيفية تصرف المواد أثناء التطبيقات الحقيقية، مما يسمح لي باتخاذ خيارات تصميم وتصنيع أكثر ذكاءً من خلال دمج البيانات من هذه التقنيات.

المعايير الناشئة وبروتوكولات الاختبار

لا يزال مجال معاملات اختبار الاحتكاك (COF) يطور معايير عالمية جديدة ويحسن بروتوكولات الاختبار. تقوم المنظمات مثل ISO وASTM بمراجعة معاييرها الحالية لتكون ذات صلة بعمليات التصنيع الحالية. على سبيل المثال، في الماضي القريب، وضعت ASTM إرشادات من شأنها تمكين التحكم بشكل أكثر دقة في الظروف البيئية أثناء اختبار COF، بما في ذلك التغيرات في درجات الحرارة والرطوبة التي تؤثر على النتائج. كما تم تطوير تحليل الاحتكاك متعدد الأبعاد وفقًا لـ ISO 13155، مما يسمح بإجراء تقييمات أكثر تعقيدًا فيما يتعلق بتفاعل المواد داخل الأحمال الديناميكية.

وتشمل التطورات الحديثة تطبيق نماذج احتكاكية قادرة على نمذجة أنماط التآكل المميزة لصناعات محددة مثل صناعة السيارات أو الفضاء، حيث يمكن للمرء حساب قوة الاحتكاك الناتجة لتوقع الأداء. تمزج هذه النماذج قيم COF مع الخوارزميات التنبؤية التي تتنبأ بسلوك المواد على المدى الطويل أثناء الاستخدام لفترات طويلة. وعلاوة على ذلك، أصبحت تحليلات البيانات بمساعدة الذكاء الاصطناعي جزءًا لا يتجزأ من معدات الاختبار الآلية، مما يتيح تحديد الأنماط أو الانحرافات بدقة استثنائية. وهذا لا يتيح التوافق مع الأطر التنظيمية الأكثر صرامة فحسب، بل يعزز أيضًا موثوقية المنتج مع تقليل تقلبات الاختبار.

إن تبني بروتوكولات محدثة يمكن أن يكون مهمًا جدًا لتحسين الاختبارات. على سبيل المثال، وجد أن أنظمة العينات المتعددة الآلية تقلل من التباين بنسبة 25-40% مقارنة بالطرق اليدوية، وفي الوقت نفسه، يزيد إنتاجها بأكثر من 50%. مع هذه التحسينات، يصبح من الضروري اتباع المعايير الناشئة دائمًا لأن هذا سيمكن الشركات من البقاء في صدارة المنافسين وتجنب التحديات التنظيمية في السوق العالمية.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما أهمية تقييم معامل الاحتكاك في اختبارات البلاستيك؟

ج: يُعرف مقياس القوة بين سطحين باسم معامل الاحتكاك (COF). في اختبار البلاستيك، من المهم معرفة مقدار الاحتكاك بين الأغشية والصفائح البلاستيكية. من ناحية أخرى، قد يشير معامل الاحتكاك المرتفع إلى التصاق قوي بين الأسطح، في حين أن القيمة المنخفضة قد تعني سهولة الانزلاق. تعد المعرفة بمعامل الاحتكاك أمرًا بالغ الأهمية لمراقبة الجودة وتطوير المنتجات وضمان أداء المنتجات بشكل جيد في مجالات مختلفة.

س: كيف ترتبط معايير ASTM D1894 و ISO 8295 باختبار معامل الاحتكاك؟

ج: يتم اختبار معاملات الاحتكاك باستخدام ASTM D1894 وISO 8295، وهي طرق اختبار مخصصة لقياس جوانب الاحتكاك الساكن مثل تلك الموجودة على أفلام أو صفائح البولي فينيل كلوريد (PVC). كما تستخدم هذه البروتوكولات على نطاق واسع في هذه الصناعة، وهي تتعلق بالتوحيد القياسي بالإضافة إلى توصيف المواد لأنها تقدم أيضًا قواعد لإجراءات الاختبار ومواصفات المعدات وطرق الحساب لضمان نتائج متسقة في أي مركز اختبار. وقد تم قبول هذه المعايير عالميًا لضمان الجودة بالإضافة إلى مواصفات المواد في الصناعات الخاصة بها.

س: ما الذي يجعل معامل الاحتكاك الساكن (COF) مختلفًا عن معامل الاحتكاك الحركي (COF)؟

معامل الاحتكاك الساكن (الثابت COF) هو النسبة بين القوة المطلوبة لبدء الحركة بين سطحين والقوة العمودية عليهما. وهو يشير إلى صعوبة بدء الحركة. من ناحية أخرى، يقيس معامل الاحتكاك الحركي (الحركي COF) القوة المطلوبة للحفاظ على الحركة بين سطحين متلامسين مقسومًا على القوى العمودية الخاصة بكل منهما. يصف هذا المقاومة أثناء الانزلاق، والمعروفة باسم مقاومة السطح أو الانزلاق. بشكل عام، يظل معامل الاحتكاك الساكن أعلى من معامل الاحتكاك الحركي.

س: ما نوع آلة الاختبار المستخدمة لاختبار معامل الاحتكاك؟

ج: تجمع آلة الاختبار المتخصصة المستخدمة عادة في اختبار معامل الاحتكاك بين عناصر جهاز اختبار الشد وآلية الانزلاق. وعادة ما تتكون هذه الآلة من سطح ثابت تمارس عليه زلاجة متحركة ذات وزن معروف ضغطًا وبالتالي تنتج أشكالًا ثابتة وديناميكية على العينة التي يتم اختبارها في وقت واحد. كما تحسب الآلة الاحتكاك الثابت والديناميكي أثناء تحركها عبر عينة الاختبار بزلاجتها.

س: كيف يتم حساب معامل الاحتكاك في هذه الاختبارات؟

ج: قوة الاحتكاك المقاسة بالرطل مقسومة على القوة العمودية (وزن الزلاجة) تعطي معامل الاحتكاك. عادة ما يتم استخدام أقصى قوة أولية مطلوبة لبدء الحركة كعامل احتكاك ثابت. يتم أخذها، في المتوسط، كعامل احتكاك حركي أثناء الانزلاق. وبالتالي، فإن معامل الاحتكاك = قوة الاحتكاك / القوة العمودية. في بعض الأحيان، يتم إجراء هذه الحسابات تلقائيًا بواسطة آلة الاختبار بناءً على قياسات قوة الزلاجة والوزن المعروف.

س: ما هي العوامل التي يمكن أن تؤثر على قياسات معامل الاحتكاك في اختبار البلاستيك؟

ج: تحت هذه الفئة، توجد عوامل مختلفة مثل خشونة السطح ودرجة الحرارة والرطوبة وسرعة الاختبار والحمل المطبق وإعداد العينة. كما أن طبيعة تلامس الأسطح المعنية، على سبيل المثال، طبقة معدنية أو طبقة معدنية، لها أهمية أيضًا. يجب التأكد من التحكم فيها وفقًا للمعايير التي وضعتها ASTM أو ISO للحصول على نتائج متسقة وقابلة للتكرار.

س: ما هو الفرق بين ASTM D1894 و ISO 8295 في إجراءات الاختبار الخاصة بهما؟

ج: على الرغم من أن ASTM D1894 وISO 8295 يحددان معامل الاحتكاك للأغشية البلاستيكية، إلا أن هناك بعض الاختلافات في أساليبهما. على سبيل المثال، تزن زلاجة ASTM D1894 200 جرام بسرعة اختبار تبلغ 150 مم/دقيقة، بينما تزن زلاجة ISO 8295 200 جرام إذا كانت الأغشية أقل من 0.075 مم سمكًا و500 جرام للأغشية الأكثر سمكًا بسرعة اختبار تبلغ 100 مم/دقيقة. بالإضافة إلى ذلك، قد نلاحظ اختلافًا طفيفًا في منهجيات الحساب ومتطلبات الإبلاغ بين هذين المعيارين.

مصادر مرجعية

1. Beschorner et al. (2019) "التنبؤ بالانزلاقات بناءً على مقياس الاحتكاك الكامل للأحذية STM 603 في ظل ظروف اختبار معامل الاحتكاك المختلفة" (بيشورنر وآخرون، 2019، الصفحات من 668 إلى 681).

النتائج الرئيسية:

• عند اختباره باستخدام الملوثات السائلة، تمكن جهاز STM603 من شركة SATRA Technology الذي يقيس الاحتكاك من التنبؤ بالانزلاقات البشرية.
• وبالمقارنة بمعيار ASTM F2913، فإن زيادة زاوية اختبار أرضية الحذاء إلى 13 درجة والقوى الرأسية إلى 400 أو 500 نيوتن أدى إلى تحسين توقعات الانزلاق إلى حد ما.

المنهجية:

• تم اختبار زوج واحد من الأحذية باستخدام مجموعة من تسعة تصميمات للأحذية، بما في ذلك اثني عشر ظروفًا تجريبية مختلفة تختلف من حيث القوة الرأسية والسرعة وزاوية الحذاء باستخدام معامل الاحتكاك المتاح.
• وقد قاموا بحساب مدى تكرار الانزلاق من بيانات مشية الإنسان، وحددوا معامل الاحتكاك المطلوب لكل حالة؛ وتضمن ذلك تحليل 124 حالة تعرض فيها الأشخاص للسوائل.

2. Iragi et al. (2018)، "معلمات تقييم معامل الاحتكاك وعلاقتها بالتنبؤ بانزلاقات البشر" (العراقي وآخرون، 2018، ص 118-126).

النتائج:

• وُجد أن ACOF تأثر بشكل كبير بظروف الاختبار، حيث كانت هناك حالة مثالية يمكنها تحديد خطر الانزلاق في دراسات المشي بقوة منتظمة تبلغ 250 نيوتن، وزاوية أرضية الحذاء 17 درجة، وسرعة انزلاق 0.5 متر/ثانية.

الطريقة:

• تم استخدام ظروف اختبار مختلفة لقياس ACOF ومقارنتها بالبيانات المتعلقة بخطر الانزلاق من دراسات المشي البشري.

3. بوراوسكي (2022) "كيف تؤثر مدة اختبار وقت الاستغلال لوسادات الفرامل في سيارة الركاب على قيم معامل الاحتكاك ومعدل التآكل الكاشط الذي تم تقييمه بطريقة الدبوس على القرص" (بوراوسكي، 2022).

النتائج الرئيسية التي تم الحصول عليها:

• مع تآكل وسادات الفرامل، تنخفض معاملات الاحتكاك ومعدلات التآكل الكاشطة.

المنهجية:

• لقياس معامل الاحتكاك ومعدل التآكل الكاشط، تم أخذ عينات من وسادات الفرامل الجديدة والمستعملة واختبارها باستخدام اختبار الاحتكاك على القرص.

4. Lomas et al. (2018) "الاختبار الاحتكاكي للفحم المعدني: معامل الاحتكاك والعلاقة بخصائص الفحم" (لومس وآخرون، 2018)

النتائج الرئيسية:

• أجرى المؤلفون اختبارات وتحليلات احتكاكية. وتم تفسير طبيعة سطح الفحم المعدني من خلال الاستفادة من تأثيره على مقاومة الفحم للتآكل.

المنهجية:

• تم إجراء اختبارات احتكاكية على عدة عينات من الفحم المعدني لتحديد معاملات الاحتكاك ومعدلات التآكل.

5. جاو وليو (2020) "كيف يمكن أن يتأثر معامل الاحتكاك عن طريق اختبار الخدش بحمل ثابت للنحاس باستخدام مسنن كروي بإمالة العينة" (جاو وليو، 2020)

النتائج الرئيسية:

• عند زوايا ميل صغيرة، زادت معاملات الاحتكاك المقاسة تجريبياً مع ميل ارتفاع السطح أو زاوية ميل السطح؛ وعندما عبر المثقب سطح العينة، زادت أكثر.

المنهجية:

• تم إجراء اختبار الخدش الدقيق للنحاس على مثقب كروي محمل باستمرار بالنحاس لفحص كيفية تأثير إمالة العينة على قياس معامل الاحتكاك.