ISO 8295: Współczynnik tarcia
Współczynnik tarcia COF (coefficient of friction) dostarcza między innymi informacji o strukturze powierzchni i możliwości zadruku folii z tworzyw sztucznych. To sprawia, że współczynnik tarcia statycznego i dynamicznego jest szczególnie interesujący w przypadku materiałów foliowych poddawanych dalszej obróbce na maszynach pakujących i drukujących. Ponadto odgrywają również ważną rolę w postaci folii separacyjnych w badaniu akumulatorów EV .
Wyznaczanie współczynnika tarcia folii z tworzyw sztucznych opisano w normach ISO 8295, ASTM D1894, JIS K7125 i DIN 53375 (wycofana).
Cel & Obszar stosowania Wyniki badawcze Próbka & Wymiary Przeprowadzenie badania & Środki pomiarowe Współczynnik tarcia folii separacyjnych Download FAQ Proszę poradę
Cel & Obszary stosowania ISO 8295
Wyznaczanie współczynników tarcia zgodnie z ISO 8295 jest szczególnie interesujące w przypadku materiałów foliowych poddawanych dalszej obróbce na maszynach pakujących i drukujących. Współczynnik tarcia folii z tworzyw sztucznych, w szczególności współczynnik tarcia statycznego i dynamicznego, dostarcza informacji o możliwości przetwarzania i strukturze powierzchni, co z kolei ma znaczenie dla możliwości drukowania. Są także ważnymi składnikami bardziej złożonych produktów, takich jak akumulatory do pojazdów elektrycznych.
W ISO 8295 oprócz zwykłych par folii z folią, przy użyciu tej samej metodologii badania można ocenić inne pary, takie jak folia z metalem, folia ze szkłem lub dwie folie o różnym charakterze. Z reguły jednak folie są identyczne, dzięki czemu można ocenić np. procesy poślizgu stosu folii lub rolki folii.
Wartości charakterystyczne / Wyniki badawcze zgodnie z ISO 8295
Współczynnik tarcia (μ) jest głównym wynikiem badania zgodnie z ISO 8295. Wskazuje, jak dobrze dwa materiały poruszają się względem siebie lub jak łatwo się do siebie przylegają. Współczynnik tarcia opisuje się zarówno jako współczynnik tarcia dynamicznego, jak i współczynnik tarcia statycznego. Im wyższy współczynnik tarcia, tym bardziej chropowata powierzchnia.
Statyczny współczynnik tarcia μS = Fs/FP
Dynamiczny współczynnik tarcia μD = FD/FP
| Skrót | Jednostka | Nazwa | Krótki opis |
| μs | Statyczna wartość tarcia Statyczny współczynnik tarcia |
| |
| Fs | N | Siła statycznego tarcia Statyczna siła tarcia | Fs to siła tarcia statycznego wyrażona w Newtonach |
| FP | N | Normalna siła | FP to siła normalna wywierana przez masę sanek, wyrażona w Niutonach (= 1,96 N) |
| µD | Ślizgowa wartość tarcia Dynamiczny współczynnik tarcia |
| |
| FD | N | Siła tarcia kinetycznego Dynamiczna siła tarcia | FD to siła tarcia dynamiczna wyrażona w Newtonach |
ISO 8295 Przeprowadzenie badania & Środki pomiarowe
Maszyna wytrzymałościowa COF i urządzenie badawcze:
- Przeprowadzenie badania do określenia współczynnika tarcia zgodnie z ISO 8295 można łatwo przeprowadzić na statycznej maszynie wytrzymałościowej zwickiLine z dodatkowym urządzeniem badawczym ZwickRoell.
- Urządzenie badawcze składa się z płaskiego stołu podporowego i wózka o znanej masie. Urządzeniem można określić właściwości tarcia między folią a folią, jak i między folią a materiałem płyty ze stali nierdzewnej lub szkła.
Przeprowadzenie badania:
- Pierwsza folia zostaje zakleszczona na sankach. Drugą folię można zacisnąć na stoliku badawczym ze stali nierdzewnej lub na dołączonej płycie szklanej, która jest umieszczona na stoliku ze stali nierdzewnej. Parę folii mocuje się pomiędzy stołem a wózkiem w taki sposób, aby na znanej powierzchni znajdowało się podparcie na całej powierzchni z takim samym rozkładem nacisku. Osiąga się to poprzez zastosowanie miękkiej warstwy filcu.
- Dla badania nie ma znaczenia, czy wózek przesuwa się po stole, czy też ruch ten odbywa się za pomocą stołu.
- Aby określić tarcie statyczne, wózek jest połączony z czujnikiem siły za pomocą znormalizowanej sprężyny naciągowej o stałym naprężeniu i gwintu. W ten sposób można dokładnie zmierzyć siłę ciągnącą wózka podczas ruchu. Przy pomiarze tarcia dynamicznego nie powinno wystąpić zjawisko stick-slip, dlatego nie stosuje się sprężyny naciągowej.
Obliczenie współczynnika tarcia:
- Współczynnik tarcia wyraża się jako iloraz siły rozciągającej zmierzonej na wózku i siły podparcia wózka spowodowanej jego własnym ciężarem: Współczynnik tarcia μ = Fs/FD
- Statyczny współczynnik tarcia (Tarcia statyczne) oblicza się na podstawie pierwszej wartości wierzchołkowej siły ciągnącej na suwak, natomiast dynamiczny współczynnik tarcia (Tarcia dynamiczne) oblicza się na podstawie średniej wartości siły rozciągającej wózka na zdefiniowanej drodze ślizgowej.
ISO 8295 Właściwości tarcia folii separacyjnych w badaniu akumulatorów
W akumulatorze litowo-jonowym folie separacyjne oddzielają anodę i katodę od siebie, aby zapobiec zwarciom elektrycznym. Jednocześnie separator umożliwia przepływ zjonizowanych nośników ładunku, niezbędnych do zamknięcia obwodu w ogniwie elektrochemicznym.
Oprócz separatorów ceramicznych i włóknin z włókna szklanego stosuje się przede wszystkim membrany polimerowe. Określenie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu pozwala wyciągnąć wnioski na temat integralności folii separatora pod wpływem mechanicznych naprężeń eksploatacyjnych. Mocniejsze folie separacyjne skutecznie i bezpiecznie zapobiegają kontaktowi anody z katodą, natomiast cieńsze folie pozwalają na zmniejszenie masy akumulatora i poprawę gęstości energii.
Ważnym aspektem jest także zachowanie separatora pod względem współczynnika tarcia pomiędzy powłoką elektrody a separatorem. Parametry te wpływają na wydajność ogniwa i są szczególnie ważne przy ustalaniu parametrów produkcyjnych w procesach nawijania. ZwickRoell umożliwia badania w temperaturze pokojowej oraz, przy pomocy komór temperaturowych ZwickRoell, badania w temperaturach bliskich operacyjnych w zakresie od -20°C do +50°C. Zapewnia to kompleksową charakterystykę folii separacyjnych w różnych warunkach.
ISO 8295 i ASTM D1894 są często stosowane jako normy zastępcze do charakteryzowania ich właściwości ciernych, ponieważ nie ma jeszcze konkretnych norm badania akumulatorów EV. Badania przeprowadza się także w stanie zwilżonym elektrolitem w celu uzyskania realistycznych właściwości mechanicznych. Aktywny udział w dalszym opracowywaniu norm, zwłaszcza dotyczących materiałów akumulatorowych, gwarantuje, że procedury badawcze ZwickRoell będą w przyszłości nadal spełniać wszystkie wymagania.
Skorzystaj z wiodącego oprogramowania badawczego w badaniu materiałów
Oprogramowanie badawcze testXpert firmy ZwickRoell oferuje:
- Prosta obsługa: Rozpocznij badanie natychmiast i po prostu bądź ekspertem – z maksymalną ochroną.
- Bezpieczne i wydajne badanie: Skorzystaj z wiarygodnych wyników badań i maksymalnej wydajności badania.
- Elastyczna integracja: testXpert idealnie pasuje do wszystkich Twoich aplikacji i procesów – po prostu zapewnia bardziej efektywny Workflow
- Przyszłościowy Design: Oprogramowanie badawcze na cały cykl życia, gotowe na przyszłe zadania badawcze!
Często zadawane pytania, dotyczące wyznaczania współczynnika tarcia zgodnie z ISO 8295
Im bardziej chropowata powierzchnia, tym wyższy jest jej współczynnik tarcia. Wskazuje, jak dobrze dwa materiały poruszają się względem siebie (współczynnik tarcia dynamicznego) lub jak łatwo się do siebie przylegają (współczynnik tarcia statycznego). Współczynnik tarcia statycznego wskazuje, ile siły potrzeba, aby 2 materiały się poruszały, współczynnik tarcia dynamicznego opisuje siłę niezbędną do utrzymania ich w ruchu. Współczynnik tarcia (μ) jest głównym wynikiem badania zgodnie z ISO 8295.
Współczynnik tarcia oblicza się jako iloraz siły rozciągającej zmierzonej na wózku i siły nacisku wózka na podstawie jego własnego ciężaru. Wzór do obliczeń to:
- Statyczny współczynnik tarcia: μS = Fs/FP
- Dynamiczny współczynnik tarcia: μD = FD/FP
gdzie FS i FD to odpowiednio statyczna ewent. dynamiczna siła tarcia (w Newtonach) i FP o normalna siła wywierana przez masę wózka, wyrażona w Newtonach (= 1,96 N).
ISO 8295 i ASTM D1894 to dwie międzynarodowe normy określające współczynnik tarcia folii z tworzyw sztucznych. Normy różnicują m.in. wielkość i wagę wózka oraz materiał, jakim wózek musi być pokryty ewent. przykryty. Ponadto wielkość próbek do badań jest różna. W przeciwieństwie do ASTM D1894, ISO 8295 wymaga użycia sprężyny podczas badania.