Raziskovalci Laboratorija za tribologijo in površinsko nanotehnologijo (TINT) so izvedli analizo razvoja realne kontaktne površine med drsenjem pri različnih obremenitvah in površinskih hrapavostih. Uporabili so lastno razvito optično preizkuševališče s sub-mikrometrsko lateralno resolucijo analize vršičkov, kar je najboljše objavljeno v literaturi doslej. S tem so pridobili najnatančnejše podatke o realni kontaktni površini med drsenjem, kar jim je omogočilo primerjavo in validacijo enega temeljnih mehanizmov trenja, t.j. Taborjevega modela rasti velikosti kontaktov vršičkov. Na osnovi teh ugotovitev v laboratoriju TINT že razvijajo tudi nove modele za določitev trenja v suhih kontaktih v odvisnosti od realne kontaktne površine.
Kontakti med površinami so pomembni za učinkovito načrtovanje in zagotavljanje dolge življenjske dobe strojnih delov. Ker so vse realne površine hrapave, dejanski kontakt nastopi kot vsota vseh lokalnih mikro-kontaktov med vršički hrapavosti na površinah, tj. na diskretnih točkah med površinami, kar je znano kot realna ali dejanska kontaktna površina. Realna kontaktna površina je vedno manjša od nominalne površine, kar lahko močno vpliva na izračune kontaktnih pogojev, kot so električna in toplotna prevodnost, kontaktni tlak, nosilnost itd. Ker je realna kontaktna površina »skrita« v kontaktu, odvija se na nivoju le nekaj mikrometrov ter je zelo odvisna od kontaktnih pogojev in lastnosti materialov in površin, je ni enostavno izmeriti. To še posebej velja, če obravnavamo kontakte z relativnim gibanjem, kot so npr. drsni kontakti.
Slika: Shematski prikaz vzorca za analizo realne kontaktne površine med drsenjem.
V literaturi je na voljo veliko poskusov vzpostavitve zanesljivega teoretičnega modela, ki bi omogočil napovedovanje realne kontaktne površine kot vhodnega podatka za načrtovanje kontaktov. Vendar pa še vedno ni dovolj podrobnih eksperimentalnih dokazov o razvoju realne kontaktne površine v kontaktu večih vršičkov med drsenjem, ki bi jih lahko primerjali z modeli in tako zagotovili potrjen vpogled v dejansko vedenje kontaktov na mikro-nivoju, kjer vršički hrapavosti prenašajo večino obremenitve v kovinskih kontaktih. Poznavanje realne kontaktne površine pa je ključno za uspešno modeliranje tako obrabe, kot trenja, kar ostaja pomemben izziv v tribologiji. Raziskovalci TINT so z objavljeno raziskavo pripomogli k novemu znanju na tej poti.
Celoten članek je dostopen na povezavi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.109171