Friktion för diamantbelagda gripverktyg

ARTIKEL

Jan Skogsmo 2021-08-24

Fixtur för friktionsmätning i dragprovrigg.

50000 40000 Diamantbelagd yta.

Gripverktyg av olika slag som används för att klämma fast komponenter, för till exempel bearbetning, kan definieras genom den geometri och storlek på ytan som klämmer komponenten, friktionen mellan gripverktyget och komponenten samt den kraft som man klämmer med. Detsamma gäller skruvförband som är till för att sammanfoga komponenter och förhindra att de glider, roterar eller glappar mot varandra. De krafter som behövs för att säkert hålla komponenterna på plats för de avsedda belastningarna beror på friktionen mellan ytorna. Krafterna är ofta i storleksordningen flera tiotals kiloNewton (kN) eller i dagligt tal flera tons kraft (10 kN ≈ 1 ton). Vid högre friktion kan kraften hållas lägre och givetvis tvärtom, om friktionen är låg måste kraften ökas. RISE IVF har tagit fram en metodik och fixtur för att mäta friktion under höga krafter. Den baseras på ett skruvstäd där en känd kraft kan appliceras. Skruvstädet klämmer två rektangulära provbitar runt en tredje som står vertikalt. Detta är placerat i en dragprovutrustning där kraften på mittbiten läggs på och man registrerar Jan Skogsmoförloppet och kraften när mittbiten börjar glida. Denna rigg är tidigare presenterad i Ytforum (nr 4-2020). En stor fördel är att provbitarna är enkla att ta fram då de endast är rektangulära plattor med storlek cirka 40 x 20 x 3 mm. På plattorna kan relevanta ytor, smörjning och ytskikt appliceras.

Företaget Diamantprofil tillverkar i huvudsak avancerade slipprodukter, som slipar i hårda och besvärliga material. De har utvecklat en elektrokemisk beläggningsteknik, där de bygger upp diamantbelagda friktionsytor för att säkerställa greppet för hållande verktyg som chuckar, spännhylsor, spännbackar, gripdon etc.

RISE IVF har utfört en omfattande utvärdering av Diamantprofils diamantbeläggningar. Den har utförts på olika typer och storlekar på diamanterna och mot olika material, främst stål av olika klass och hårdhet. Olika tryck på komponenterna har också utvärderats. Resultaten tillhör Diamantprofil och här visas endast en kort sammanfattning.

Vi har låtit komponenterna glida en ganska lång sträcka, omkring 2 mm. Detta har gjorts för att efterlikna ett slitage av ytorna för att se om de försämras efter användning. För ett hållande verktyg måste givetvis all glidning förhindras och det är egentligen endast när det börjar glida som är av intresse. Friktionsmätningarna och inspektion av diamantytorna efter 0 upprepad provning visar inte på någon markant förändring av egenskaperna eller utseendet.

Som synes är de diamantbelagda ytorna flera gånger effektivare än de spårslipade eller blästrade ytorna för att hålla fast de undersökta komponenterna. Detta oavsett hårdhet på dessa.

De diamantbelagda ytorna har en friktion mot olika hårda stål på nära eller över 1,0. Glidningen sker också väl kontrollerat och konsistent.

Spårslipad eller blästrad yta har betydligt lägre friktion mot stålytorna, cirka 0,36 respektive 0,21 och glidningen sker inte lika kontrollerat utan med klara inslag av stick-slip.

50000 40000 30000 20000 10000 0 ARTIKEL Sida 3 (4) 2021-08-24 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Displacement (mm)

Force (N) 20000 30000 10000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Displacement (mm)

Bild. 3. Typiska kraft-förskjutningskurvor för en diamantbeläggning.

Vi har låtit komponenterna glida en ganska lång sträcka, omkring 2 mm. Detta har gjorts för att efterlikna ett slitage av ytorna för att se om de försämras efter användning. För ett hållande verktyg måste givetvis all glidning förhindras och det är egentligen endast när det börjar glida som är av intresse.

Friktionsmätningarna och inspektion av diamantytorna efter upprepad provning visar inte på någon markant förändring av egenskaperna eller utseendet. 20 bar 50000 45000 40000 35000 Force (N) 20000 25000 30000 D76 D126 grooves 15000 grit blasted 10000 5000 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Displacement (mm)

Bild 4. Jämförelse mellan diamantbelagda ytor och blästrad eller spårslipad yta.Jämförelse mellan diamantbelagda ytor och blästrad eller spårslipad yta. Ytforum Friktion för gripverktyg 210824.docx 1 2 3 FÖR MER INFO OM FRIKTIONSMÄTNINGAR, KONTAKTA JAN SKOGSMO, JAN.SKOGSMO@RI.SE FÖR MER INFO OM DIAMANTBELÄGGNINGAR, KONTAKTA DIAMANTPROFIL, INFO@DIAMANTPROFIL.COM