DEEL TWEE:

TRIBOLOGIE

De wetenschap van op elkaar inwerkende oppervlakken

Tribologie is de studie van wrijving, slijtage en smering; de wetenschap van op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging. Een Fiets ketting heeft een groot aantal bewegende en op elkaar inwerkende oppervlakken die allemaal gesmeerd moeten worden. En smeermiddelen moeten worden geoptimaliseerd voor de vele soorten interacties die optreden.

Weinig onderdelen van Fiets zouden met de gewenste mate van efficiëntie functioneren zonder het gebruik van geoptimaliseerde formules. Smeermiddel is een stil en vaak onzichtbaar hulpmiddel voor prestaties en bescherming. De complexiteit van de tribologie van een Fiets ketting kan niet worden overschat. De constante beweging en het gelijktijdig optreden van talrijke en vaak tegenstrijdige factoren - een vaste pen in een bewegende rol, bijvoorbeeld - maken het tot een boeiend interessegebied. Het doel van tribologie bij het verminderen van wrijving en slijtage levert voordelen op, van verbeterde mechanische efficiëntie tot corrosiebestrijding. Het is te lang over het hoofd gezien en dit hoofdstuk probeert dat recht te zetten.

Duurzaamheid

De complexiteit van een Fiets ketting dicteert dat een formule moet worden geoptimaliseerd voor prestaties of duurzaamheid. De eerste overweging van de triboloog bij het creëren van een smeermiddel om de duurzaamheid te verbeteren is het verminderen van de snelheid waarmee slijtage - een helaas onvermijdelijk gevolg van contact - plaatsvindt. Dit doel verschilt van het optimaliseren van een smeermiddel voor prestaties, waarbij het doel is om wrijving te verminderen.

Slijtage kan worden verminderd door smeermiddelen die een tribofilm vormen. Een tribofilm wordt over het algemeen gebruikt om te verwijzen naar een beschermlaag tussen twee parende oppervlakken; in dit geval tussen elementen van de Aandrijflijn die slechts nanometers dik zijn. Op microniveau is de aanvulling van een formule waarvan de componenten afbreken om een tribofilm te creëren automatisch en intrinsiek. Het fenomeen, dat berust op een proces van moleculaire vorming en hervorming, uitputting en aanvulling, wordt beschreven als chemische kinetiek.

Smeermiddelen kunnen ook worden geoptimaliseerd voor duurzaamheid door het gebruik van chemische verbindingen met een hoog moleculair gewicht. Polymeren en andere componenten met 'lange ketens' vormen een dichte laag die Aandrijflijn componenten met slechts microns scheidt en dit vermindert contact en slijtage. De aanwezigheid van de organische wrijvingsmodificator in het contact zorgt voor microscopische scheiding van de wrijvende tegendelen waardoor direct contact wordt voorkomen/verminderd, wat uiteindelijk slijtage vermindert.

Prestaties

Het belangrijkste doel van een performance smeermiddel is het verminderen van wrijving. Het doel van de triboloog ( ultimate ) is het minimaliseren van de kracht die de rijder moet uitoefenen om de weerstand te overwinnen die ontstaat bij het rollen van een ketting over aandrijfringen en tandwielen. Onze experts beschikken over een reeks chemische hulpmiddelen om te helpen bij deze taak, die we in detail zullen beschrijven in het volgende hoofdstuk. Hier, waar onze focus ligt op tribologie, geven we een overzicht van de populairste types en de manier waarop ze werken.

Organische wrijvingsmodificatoren met hun gepolariseerde 'koppen' en niet-gepolariseerde staarten hechten zich aan weerszijden van het oppervlak van de basisolie om een wrijvingsarm glijvlak te vormen. Polymere wrijvingsmodificatoren gedragen zich op een vergelijkbare manier. Er is ook oplosbaar organo-molybdeen als een andere klasse wrijvingsmodificatoren die kan worden gebruikt in Fiets smeermiddel.

Nanodeeltjes verminderen ook wrijving. Sommige, zoals grafeen, maken gebruik van gelaagde, gestructureerde deeltjes om een afschuifvlak te creëren. Andere 'rollen' tijdens het proces van tribologisch contact en verminderen de wrijving intrinsiek, zoals PTFE- of metaaloxidedeeltjes. Viscositeit is een ander prestatieprobleem dat in de formule wordt behandeld. Dikkere smeermiddelen bieden betere prestaties door hun vermogen om stofdeeltjes en andere microscopische deeltjes te weerstaan, maar de viscositeit moet zorgvuldig worden aangepast omdat zeer viskeuze smeermiddelen het negatieve effect kunnen hebben dat de viscositeit toeneemt door viskeuze weerstand.

Chemie is echter maar één aspect van een prestatie smeermiddel. De tribologische omstandigheden die in het eerdere hoofdstuk over duurzaamheid zijn beschreven - snelheid, belasting, richting, spanning en meer - zijn net zo goed van toepassing. Aandrijflijn materialen zijn ook belangrijk.

De effectiviteit van een smeermiddel is sterk afhankelijk van de oppervlaktechemie van het staal waarvan de ketting is gemaakt. Sommige samenstellingen bieden een hoge mate van absorptie. Andere, zoals keramiek, niet. Op dezelfde manier is de afwerking die de fabrikant op de ketting aanbrengt een belangrijke bepalende factor voor de contactdruk.

Nauwkeurig testen vereist dat, waar mogelijk, de onderdelen die worden toegepast bij de ontwikkeling Smeren in elk opzicht overeenkomen met de onderdelen die in de echte wereld worden gebruikt. We testen met Shimano en SRAM Aandrijflijn onderdelen en ook met niet-standaard afwerkingen. Anodiseren heeft bijvoorbeeld een diepgaand effect op de absorptie van smeermiddelen. Muc-Off werkt samen met externe partners om testmaterialen met de hoogste nauwkeurigheid te creëren.

Tribologen beschouwen wrijving en slijtage als afzonderlijke fenomenen. Er worden verschillende additieven aan het smeermiddel toegevoegd om de wrijving of de slijtage te verbeteren. In sommige gevallen kan hetzelfde additief worden gebruikt om beide eigenschappen te verbeteren.

Corrosie en temperatuur

Een Fiets ketting beschermen tegen corrosie is ook een kwestie van tribologie. Zodra een metalen onderdeel, met name de stalen schakels van een Fiets ketting, zo versleten raakt door wrijving dat het ontdaan is van een coating of zijn oorspronkelijke oxidelaag, wordt het onbeschermde ("nascente") oppervlak zeer reactief en dus kwetsbaar voor oxidatie - ook bekend als roest.

Smeermiddelen die voor dit doel zijn ontwikkeld, maken gebruik van corrosieremmers; additieven die moleculen bevatten die het genereren van elektronen voorkomen en het elektrolytische proces vertragen waardoor roest ontstaat. Muc-Off gebruikt corrosieremmers in een reeks producten, waaronder sprays en smeermiddelen.

Extreme temperaturen (of druk, in tribologische termen) vormen een andere uitdaging. De meeste smeermiddelen worden in vloeibare vorm geproduceerd en kunnen kristalliseren of verdampen. PAO-moleculen (polyalfaolefine) zijn zeer goed bestand tegen hoge temperaturen. Sommige van Muc-Off's nieuwe producten gebruiken esters die bestand zijn tegen bevriezing boven -20° en een minimale wasvorming vertonen die omkeert als de temperatuur stijgt.

Chemie en tribologie: een gelijkwaardige relatie

De onderlinge afhankelijkheid van chemie en tribologie ligt aan de basis van ons streven om alle aspecten van de ontwikkeling van Fiets smeermiddelen in huis te halen. Van zeer geavanceerde apparatuur tot ingenieurs van het hoogste kaliber, we hebben dit strategische doel ondersteund met actie en investeringen.

Wanneer beweringen over de prestaties van smeermiddelen gebaseerd zijn op pseudowetenschappelijke tests - bijvoorbeeld uitgevoerd met een turbotrainer - dreigt het verlies aan geloofwaardigheid de categorie te schaden. Alle marktdeelnemers delen de verantwoordelijkheid om mythes en anekdotes achter zich te laten. Het leggen van dezelfde nadruk op het testen (tribologie) als op het product (chemie) is essentieel voor het verkrijgen van de geloofwaardigheid die de sector nodig heeft.

Renault F1

Als gevolg van Muc-Off's ongelooflijke werk binnen de tribologie, begon het merk de aandacht te trekken buiten de Fiets industrie.

Muc-Off zette zijn tribologie-expertise en -apparatuur in om Renault F1 te helpen met een uniek en ongebruikelijk probleem. Op dat moment had Muc-Off meer dan een kwart miljoen pond aan nieuwe tribologie- en witlichtinterferometrieapparatuur in ontvangst genomen, waardoor de flexibiliteit van dit geavanceerde systeem kon worden gebruikt in dit zeer veeleisende project. Hoewel het project geen specifieke resultaten opleverde, was Muc-Off vereerd om in gesprek te zijn over zo'n prestigieuze en technisch geavanceerde sport, waarbij ze opnieuw lieten zien hoe hun apparatuur en expertise nieuwe grenzen verlegden.