看到和解决摩擦学问题

唐博士科恩,密歇根州密歇根计量LLC的主要谈论如何计量的核心已经解决一些最令人费解的问题在美国汽车工业。在采访中他给一个消息灵通的人的看法需要识别和解决表面问题,摩擦学和摩擦。

你是怎么进入摩擦学吗?

我成长在密歇根州在60年代和70年代,当时汽车行业不断在下降。我记得人们随便破坏日本车,因为他们感到他们正在工作。我是一个工程师,技术员,一个物理学家。我想去硅谷,所以我离开了。

我搬到亚利桑那州和毕业后工作在物理和光学。我最终与IBM合作,在圣何塞很多。我和Wyko光学分析器。Wyko在摩擦学领域的参与。我的介绍在摩擦学,实际上,从磁盘驱动器行业。我遇到一些大的球员,行业通过IBM,开始我对摩擦学。摩擦学研究摩擦、磨损和润滑。磁盘驱动器行业,至少老磁盘驱动器,有小脑袋飞过磁盘和摩擦学问题。在Wyko,我们开发了仪器测量我们所谓的粗糙部分,因为我们越来越感兴趣我们可以提供汽车行业。

摩擦学:看到从AZoNetwork Vimeo和解决问题。

我们第一次的一些客户从我们开发的新技术是汽车行业。他们想要测量活塞和曲轴和离合器片,我们甚至不知道这些东西是什么。我们测量硅片和眼内镜头等等。

不管怎样,它在底特律重新点燃了我的兴趣。当我和Wyko我们确实是第一次演示在底特律,一个叫英镑的地方高度。我记得在从旧金山飞,降落在底特律机场,看着地图,说,“我在这里长大,但我真的不知道这个地方在哪里。”I realized I had grown up in my little square mile of Michigan, went to school and left. Where we had to go was a place called Sterling Heights where Ford has a huge factory. We did our first demo measuring clutch plates and I realized just how amazing the auto industry is from a tribology point of view. Tribology, the field of friction, wear and lubrication, it’s all about cars, particularly cars of this era. As we move into electric cars and new technology, the degree of tribology may decrease.

我最终回到底特律。我对自己说,“为什么不抓住机会,建立一个业务在这里我只是做摩擦学为人们从Wyko使用光学分析器测量吗?“Wyko现在力量的一部分。所以,我用这些光学分析器在汽车工业开发应用程序。

有不同的电子产品相比,汽车工业的问题吗?

有工程师在底特律地区人均比硅谷。这是令人惊叹的有多少技术在这里因为汽车需要很多技术,从基本的活塞和活塞环缸膛,上下滑动,一路方向盘。技术到那里是巨大的。我挖到技术,问道:“这个行业的动力是什么?“磁盘驱动器行业在硅谷是你能开多快和数据存储可以处理多少。令我惊讶的是,在汽车行业,不是我们喜欢的高科技的东西感兴趣,如转矩和功率。我的意思是这些是重要的事情,但有三件事真正驱使买方,因此这个行业。

信不信是样式。我说信不信是因为我真的不关心我的车看起来只要让我从A点到b点。然而,对于买方或消费者平均都是关于样式。那辆车看起来如何?油漆外观如何?感觉如何对他们的身体当他们坐在车吗?整个造型的概念就是一些最大的投资。我看到项目多年来,意乱情迷的强度和高层的人参与,超级高级博士科学家试图解决油漆问题等等。

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二是安全。这辆车是安全的,因为毕竟,你不想被杀死。现在,当你看看发生了什么,这是一个非常激动人心的时刻,因为我们最终要使用电子产品来避免事故的发生。我的意思是即使我们永远不会自主驾驶,认为我的车可以开车在路上,看到一个碰撞发生之前,我关上另一辆车和我的车所以我们不崩溃,这是巨大的。正在开发,这将会发生。安全是一个大问题。我们所做的事情改善安全是惊人的。从安全带,安全气囊,所涉及的技术是巨大的。当你思考你如何做一个安全气囊的工作,你怎么这么快就做出部署,你不崩溃,在这个过程中你不爆炸。这需要大量的技术、小传感器的面料。

3号是我所说的保证,但它实际上是可靠性。我不希望我的车来分解。如果我的车坏了,我想确保我的安全,我可以回来。我们现在在我们的汽车模式称为跛行回家模式。我不知道你们是否知道,但是如果有一辆车失败,你的车希望不会停止。你应该能够一瘸一拐地回家来,到达一个安全的地方,得到一个干燥的地方,在那里他们可以修理小汽车。也发生在我的车,一些传感器之类的东西,突然间,我的车不会再超过每小时30英里。但这是不够好。你可以下车。你可以得到一个加油站。 That kind of technology is here.

你有什么是一个普遍的问题,研究和解决?

一个好的问题,每个人都能与遮阳帽。当你想想看,这是一个非常典型的摩擦学问题,因为它几乎所有的方面:摩擦、磨损和润滑。基本上,当你防晒板,你的目标是尝试和面罩,当你需要它的位置在一个特定的位置,并让它留在那里。你需要移动顺利。你不想让它squeak当它移动时,和你想要呆在你离开它。如果不呆在你离开它,那么它实际上就变成了一个安全问题。有安全问题,以及pleasability和客户满意度。这个行业很重视遮阳帽。你看看机制时,你有一个棒和管周围旋转,摩擦是关键,但是你不想让它穿出来。这是穿问题。 You want to maintain a certain degree of friction, so it stays in place. If there's too much friction, it would be very hard to move the thing. If there's too little friction, of course it will fall. There's quite a lot that goes on in the design of that mechanism. They treat the surfaces of those rod elements by shock blasting them to create different surface textures and also, they might coat them with different coatings. Sometimes they apply lubricants although they try and stay away from these because they will degrade.

摩擦学无处不在。是什么类型的问题,我们可以通过了解摩擦学修复和调整摩擦学吗?

的一个很好的例子,我曾在很多年前是我的一些早期的亮点在底特律,它展示了多么严重的汽车行业需要诸如噪音。尤其是制动噪音。这恰巧是一个严重的问题。这是一个全新的汽车会组装线。他们会踩刹车,刹车会使这个巨大的噪音。有趣的是,如果你踩刹车也许30岁,40倍,它最终会消失。但是如果你买一个50000美元的车,他们说,“别担心刹车,踩刹车的30倍,噪声就会消失,”这是不会发生的。他们没有船车。

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这是一个非常严重的事件,他们测试车工厂的地板上。如果它使噪音,他们会开车到很多直到他们能够解决刹车。发现有什么问题,所以很多开始填满与汽车制造噪音。事发生时变得非常可怕。事实证明这是一个伟大的摩擦学问题的工作,因为它必须处理摩擦。不是因为表面是光滑的,他们实际上制动表面很粗糙。不幸的是,他们不以这样一种方式,它创造了噪音。

发生了什么是,每隔几百转子,他们改变了工具设置。四、五百年/工具设置。每隔一段时间,一些转子将线脱落,导致这噪音问题。他们不明白这是什么。我们看着最好的表面纹理和之后一段时间,我们有聪明,我们说,“当它开始使噪音,停车制动转子并得到我。”Don't drive it anymore because after 10, 20 brake pushes it would go away. We were working around the clock to solve the problem. We looked at a brake that wasn't making the noise. We looked at the brake rotor that was making the noise, and there was a clear difference in the surface texture. They all met the surface texture specification at the plant. They were well within the specification. One happened to have a different looking surface texture. As a result, the rougher one was grabbing the brake pad and driving that brake pad across the face of the rotor. The noise was the brake pad hitting the end of its top, clicking, and then breaking free and continually cycling.

一旦我们确定了,然后这是一个问题,如何解决这个问题。这就是在摩擦学,有时事情会糟糕。使转子的人说,“嗯,我们会议规范,我们可以做些什么不同?”所以他们说,“嗯,这是我们要做的。我们不要等到500年转子改变的工具。让我们改变每200转子的工具。”那一刻他们改变了工具从200年500转子旋翼,问题也越来越严重。结果是早期的零件在生产过程中有问题,一旦穿的工具,他们开始制造刹车转子,以后的工作得很好。原始工具,干净的锋利工具切割这些非常,非常好的纹理模式看起来像牙齿,牙齿咬的刹车片和驾驶它在表面。这是一个典型的例子,假设一个古老的工具是一个糟糕的工具。实际上,这是导致问题的好工具,但最终感到奇怪的不是真正的工具。

这是真正的挑战在这个问题上,因为它发生季节性。它似乎来来去去。它将发生在2月,3月,4月,然后消失。最后,一位同事解决了这个问题。他说,“今年,我们会解决它,因为我们有两个吸烟的枪,”他工作很努力。他发现问题与工具无关,因为他们会为今年余下的工作。它实际上是在冶金学。发生了什么是由于天气条件,铸造车间的温度和湿度,使铸铁的冶金的轻微变化。因此,自冶金不同,切削加工性能是不同的。被创建的表面纹理模式不同,所以问题与温度会来来去去,等等,这是一个相当大的挑战。

解决方案是使加工操作更健壮的冶金变化。所做与一些工具的变化,还有一些额外的过程,是确保这些锋利的牙齿在转子没有制造过程中创建的。这是一个从1997年开始我的生意。

摩擦学无处不在,这是什么意思,为什么它如此重要?

壁虎蜥蜴是一个很好的例子。它可以爬上看似完全光滑的玻璃。怎么能这样做呢?它是如何得到这个摩擦力?让我们记住,这是能爬,所以实际上可以把和释放一遍又一遍。是一回事,做一个坚持玻璃胶,但是一个棍子然后释放,允许您移动了?

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事实证明,表面纹理起到了很重要的作用,但它也小微绒毛。这些小“手指”出来提供坚实的纤维和玻璃之间的附着力。这不是它的债券的真正实力。它的工作是这些纤维的长度,因为他们正在做一个非常长期债券在整个表面纹理,尽管每个小债券实际上是小的力量。这就是允许他们沿着像毛毛虫。他们只需要发射一个债券,由于个人债券并不强,他们只是移动它,一次一个像地毯里的涟漪。每个键是非常微弱的,但有很多。他们能打开一个债券就沿着玻璃。

另一个例子是使用铅笔。这经典的摩擦学是因为你怎么铅笔芯形成一条线吗?你基本上使用磨损。一定量的穿,穿了适量的石墨。因为这是石墨,它有自己的润滑性能,所以它很好写。这是一个经典的例子摩擦学的日常生活。

在医学领域,大量的摩擦问题。在过去的20年里我们所说的非侵入性手术的数量一直在增加。因此,而不是开放的人进入他们的心,他们实际上饲料通过动脉导管。这是一个巨大的挑战从摩擦学的角度来看。通常,一些金属材料像一个线的作用是非常光滑的表面光洁度。他们喂线通过你的动脉系统。它不像动脉系统是直管,这是一个非常曲折的道路。导线在各种奇怪的方向去,而不是穿透任何动脉。然后他们通过你的身体得到线到你的心,这只是一个准绳。现在,他们滑在这线的一个渠道。 All that sliding, that's serious tribology. You want to make sure that there is as little friction as possible both on the metal guide wire on the inside, the lumen of the tube, and on the exterior, which is sitting on the blood vessel wall. The actual physics that goes in to the development of those surfaces, their surface texture as well as the chemistry of the material is phenomenal. The friction coefficients quoted are ultra-low. They feed little tools and instruments up through the conduit, and they're able to do surgery on you without massively opening up your body. It's all about tribology and being able to feed the wire and tube through.

摩擦学和润滑。你有他们相互作用的一个例子吗?

可能是一个更明显的滑雪板。这是一个巨大的摩擦学领域,有各种各样的技巧,人们使用滑雪板来减少摩擦。但是我最近读的润滑方面的关系。基本上,润滑是解决所有的摩擦磨损问题发生在1800年代。一旦男人发现矿物油,我们不再担心摩擦,我们只是担心保持石油的接口。这基本上就是发生了什么。大量的润滑问题与表面纹理和表面纹理的能力持有润滑剂和控制流。通常人们会使部分将正常工作。但当他们重复制造部分的过程中,开始的部分失败。有时结果是一台机器将参加一个顺时针方向,但随着新机器,他们将参加一个逆时针方向。 As a result, the lubricant is pumped in one side and pumped out in the other. Simple little problems like that determine whether they keep the lubricant in.

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一个例子是企鹅和他们游泳的方式。如何降低摩擦通过水吗?企鹅是很有趣的。一些研究表明,他们实际上游泳在一个空气轴承。实际上,一个更好的润滑系统使用空气作为润滑剂。这样做是在磁盘驱动器行业,飞过头磁盘和使用空气垫。同样,企鹅冒出海面,捕捉空气在他们的羽毛,然后当他们潜到他们使用空气层小空气轴承。

你确定你可以如何帮助客户?

我的很多工作是通过推荐产生。这个问题可以是我的刹车是制造噪音。第一个是我称之为交互的规模。你知道噪音来自哪里吗?确实是刹车片与刹车,或有振动从别的地方吗?因为如果这是振动,可能与我的工作无关,它可能是一个结构性问题。如果噪音是来自两部分合在一起,然后我问:“什么尺寸的零件一起吗?我甚至可以测量这些部分?”Or "Can we cut a piece of the part away?" Or do we have to make what we call a replica of the part, where we actually make an impression of the part and measure it?

你怎么知道你的力量可以处理仪器什么尺寸的?

典型的工具可以处理样品大约10英尺10英寸3英寸。我们通常可以测量它很好只要不是太重,也许低于30磅。通常它归结为几部分之间的接口,我们可以得到的关键部分,他们可能并不是那么大。在一个典型的汽车刹车片几乎是最大的件我要处理的事情。甚至卡车转子像是F150卡车转子可以得到相当大的,这并不是那么容易处理。在大多数情况下,力量的仪器我们可以处理几乎任何材料。它可能是高度反映。可能是无聊的完成。我可以测量黑橡胶表面,得到一个很好的测量。

大多数材料亚博网站下载我们可以测量。唯一要注意的是,如果材料是由多层的电影是透明的。可能会导致一些问题,当我们使用一个光学仪器。除此之外,只要它能在显微镜下,我们可以测量它。一旦我可以测量它,那么这是一个问题的理解潜在的机制是什么,如果它是一个噪音的问题,如果是穿的问题,如果它是一个泄漏问题,如果它是一个外观问题等实际问题是什么?他们如何描述它?

如果有人的部分太大,你告诉他们什么?

事实上,我只有一个这样的问题。部分本身,这是传播的一部分,重达150磅,是巨大的。我没有办法把我的显微镜,但我可以,在这个特殊的轴承表面,使表面的复制品。有一个叫Reprorubber材料。它只是一个两部分的材料表面喷射。它集表面上。你等待大约10 - 15分钟。你剥掉它让一个复制的表面。然而,我宁愿测量原始表面来消除一个变量。在这种情况下,我们做了几个项目副本,结果很有趣。 In the end we cut a section from the sample to put under the microscope.

有这么一个常规测量吗?你能给一个例子吗?

有常规测量的需求,所以我将给你一个例子。这发生在医疗行业。这是一个特定的应用程序的一个电极,用于电疗法设备。这是植入人的身体。这可能是一个心脏移植,但它是一个电极。电极必须有一个非常特殊的表面纹理,所以它变成了积分的肌肉组织。对于这个项目的第一阶段,我们尝试了不同的表面纹理,直到客户同意规范。然后他们进入生产。然后经常,每月一次,我会得到一系列测量部分之前释放大量投入生产。我们已经把这段历史的测量和数据分析的年,所以他们可以告诉是否他们漂流在他们的生产,和相关设备的性能。

你也会植入行业回忆说。一个很好的例子可能髋关节植入物。突然间,成髋关节植入物材料的骨头和它变得松散,这并不是一件好事。这主要涉及到的基本部分的表面粗糙度,表面纹理上的规范。通常是显而易见的,一个是不正确的纹理。公司将通过开发过程和他们将决定一个测量协议,材料,和被发表时,FDA批准他们的设备。

最疯狂的是什么,最奇怪的,最有趣的东西你测量?

总是蛋糕的是土耳其的皮肤。这是最伟大的故事。再一次,表面纹理,摩擦学在很多地方出现。想到吃的摩擦学。当我们咬成,我们经历当我们考虑“这味道很好,这是脆脆的,”这是摩擦学。摩擦和磨损,磨损的磨损部分我们吃,分解,和摩擦,感觉我们有在我们的嘴巴,这是摩擦学。原来这个人我们都参与了家禽科学工作。亚博老虎机网登录他们饲养火鸡食品和皮肤的质地影响我们感知的方式,土耳其的味道。再次,我认为这是一种奇怪的东西,但我们测量。

同时另一个例子:一位女士从美国农业部打电话给我一个主意。她的理论是,也许你可以检测鸡蛋是否受到外壳的表面纹理。她说有一些证据表明,壳需要在不同的纹理,如果它有一个疾病。她问道,“你认为你的机器可以测量它吗?”我买了一些鸡蛋。我带他们到实验室。我测量了他们在这里,他们有最有趣的表面。我不知道这个项目是否取得进展。她可能已经买了一台机器。我不知道。

多少部分可靠的仪器在帮助克服一个不断变化的市场吗?

在密歇根州的计量,我所谓的力量NPFLEX,这是一个3 d光学分析器允许测量和一小部分,大部分都在极光滑的情况下像一个超级抛光镜子一直到非常粗略的部分,如刹车片或商店的抨击。我使用的一个仪器的表面计量。然后一起力量,我们建立了一个实验室,有力量的城市轨道交通,万能力学试验机,它允许通过摩擦摩擦磨损的测量组件在不同配置,磁盘上的销、四球试验,或任何你想要的类型的配置。全年,力量专家在这里演示的机器和做项目的人,以及开发应用程序不同的人在汽车行业。

力量的NPFLEX

我有奢侈的被卷入这个从一开始,第一个三维光学分析器,被称为皇家莎士比亚剧院。它经历了许多代,每次获得越来越多的功能。在NPFLEX几乎拥有一切谁能要求。鉴于其能力和灵活性,你可以测量较大的部分。我们可以移动部件很容易。我们可以很容易地改变炮塔和使用长工作距离镜头对于成像大部分地区,整个架构更容易使用。这台机器也非常快速和早期的机器相比,其扫描空间和基本的数据处理。我发现它更有效使用这台机器。我可以得到项目快完成很多NPFLEX比其他类型的机器。我已经NPFLEX超过三年了,我一直在使用其他光学分析器约30年。

了解在唐的实验室仪器

关于唐科恩

科恩博士物理学本科学位密歇根大学迪尔伯恩和研究生学位从亚利桑那大学的物理和光学科学。亚博老虎机网登录在他职业生涯的早期,科恩博士与IBM在光盘驱动器的发展。他后来加入WYKO公司作为最终产品经理和副总裁,开发三维表面纹理计量仪表。科恩博士在1994年建立了密歇根计量,LLC帮助工程师和科学家解决问题”泄漏,尖叫声、摩擦磨损、外观、附着力和其他问题”,使用3 d表面显微组织的测量和分析。