降低摩擦:先进表面涂层如何节能、降本、提升工业效率
提到摩擦,Lars Pleth Nielsen 是个多话之人。
“摩擦取决于表面特性——平整度、圆度、粗糙度,”丹麦技术学院摩擦学中心经理 Pleth Nielsen 说,“也取决于表面所处介质——湿或干、存在何种颗粒。这是跨力学、化学、流体动力学的多学科领域,需深入原子层面分析才能完全理解发生了什么。”
摩擦学中心开发可降低摩擦、腐蚀、磨损的表面涂层,广泛应用于多个领域。涂层设施全周运行,主要为丹麦工业提供定制方案。
Pleth Nielsen 职业生涯大多致力于表面研究。他获表面物理博士,专攻单个原子在表面的行为。如今除在学院任职外,还担任 ENIWEP 主席——欧洲工业磨损预防网络。
ENIWEP 是 EUREKA 旗下专注工业磨损预防的统筹行动。该项目强化工业与摩擦学研究协作,加速科学发现向工业技术转化。
一显著项目由西班牙、德国、比利时联合资助,团队开发用于真空与太空应用的低摩擦类金刚石碳涂层。
Pleth Nielsen 指出,摩擦与机械磨损约占高度工业化国家 GDP 的 2-4%。
“我们在食品与汽车制造等主要领域看到磨损、撕裂、摩擦问题,”他说,“摩擦是部件寿命有限的主要原因。涂低摩擦涂层虽有前期成本,但长期收益——更高产出质量、延长刀具寿命、减少维护——远超投入。许多公司最初低估摩擦隐性成本,直到意识到先进涂层带来的节约。”
他以丹麦罐头制造商为例。无涂层时,折叠冲压工具 30 分钟磨损报废。采用学院涂层后,工具可免润滑运行数月,省去化学润滑剂及成品罐高耗水电清洗。
摩擦的必要性
摩擦是两表面相互摩擦时阻碍运动的力。虽可能阻碍性能,但摩擦对日常任务——行走、坐、爬楼——必不可少,因它防止滑倒。
降低摩擦
降低摩擦是 Trelleborg 许多解决方案的核心目标。密封应用中,密封功能必须在不过度摩擦降低系统性能的前提下实现。无论加速逃生滑梯运动、优化轮胎在多地形表现,有效摩擦管理至关重要。
在摩擦减少可影响 GDP 的工业场景,工程密封件与软管聚焦通过设计与材料配方实现最优摩擦特性。Trelleborg 开发的 Turcon PTFE 基密封材料提升动态液压应用效率,Scirocco II 软管采用的摩擦技术显著降低固体加工作业成本。
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