Correlating acoustic emission energy and friction

Abstract

Um einen quantitative Zusammenhang zwischen akustischer Emission (AE) und der Reibzahl darzustellen, wurden Testläufe an einem Prüfstand durchgeführt. Das System bestand aus einer zylindrischen Stahlwelle, die auf einem Quader aus Messing rotiert. Der AE-Sensor war auf der Unterseite des Probenhalters montiert, gegenüber dem tribologischen Kontakt. Die Gleitgeschwindigkeit von 0.13 m/s wurde ebenso wie die Last von 30 N während des Experiments konstant eingehalten. Alle Testläufe dauerten 2 Stunden, inklusive Einlaufvorgang. Um die Stabilität des Zusammenhanges zu bestätigen, wurden zwei verschiedene Prüfstände mit verschiedenen breitbandigen AE-Sensoren verwendet. Zur Schmierung wurden zwei verschiedene Öle verwendet, eines davon mit Additiv. Außerdem wurde ein Testlauf ohne Schmierung durchgeführt. Sowohl eine lineare als auch eine halblogarithmische Fit-Funktion führten zu einer guten Approximation der Messpunkte mit Korrelationskoeffizienten R 2 zwischen 0.69 und 0.93 über alle Testläufe, auch ohne Schmiermittel. Dabei bildeten beide Fit-Funktionen den Zusammenhang ähnlich gut ab. Eine Frequenzanalyse der Signale des zweiten Prüfstandes (SLPG-2) zeigte, dass die Signale der AE hauptsächlich im Bereich zwischen 100 und 300 kHz auftraten.

To establish a quantitative relationship between acoustic emission (AE) and coefficient of friction (CoF), sliding friction experiments using a rotating steel cylinder on a fixed brass block test rig were conducted. The AE sensor was placed on the bottom side of the sample holder, adjacent to the tribological contact. Experiments were performed at a fixed sliding speed of 0.13 m/s, load of 30 N and for a pre-set time of two hours, including run-in effects. In order to confirm the robustness of the relationship, two different testing assemblies were used, combined with two different wideband AE transducers. Lubricity was provided by two different oils, one with additive. A dry rubbing test run was performed as well. Both a linear and a semilogarithmic fitting functions resulted in a good approximation with coefficients of determination R 2 between 0.69 and 0.93 for all combinations, including dry rubbing. Both fitting functions performed equally well. Furthermore, frequency analysis on signals from the second AE system (SLPG-2) showed that most of the energy was concentrated between 100 and 300 kHz.