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Verschleiß &Tribologie Tribo-Effekte unter der Lupe

Verschleiß &Tribologie

Die Lösung von Verschleißproblemen beginnt mit der genauen Betrachtung des jeweiligen tribologischen Systems samt allen beteiligten Einflussfaktoren. Daraus lässt sich ableiten, welche Reibungszustände und Verschleißmechanismen wann auftreten und wirksam werden.

In der Praxis wirken mehrere dieser Mechanismen gleichzeitig oder folgen während des Verschleißprozesses aufeinander. Meist spielt aber einer davon eine dominante Rolle beim verschleißbedingten Versagen.

Die Erfahrung zeigt, dass jedes tribologische System durch die Wahl der richtigen Beschichtung optimiert werden kann.

Typische Verschleißmechanismen sind:

Abrasiver Verschleiß

Abrasiver Verschleiß kommt zustande durch Materialabtrag aufgrund harter oder kantiger Partikel, die zwischen die Reibpartner gelangen. Auch harte oder kantige (abrasive) Oberflächen und Rauheitsspitzen der Gegenkörper können die Ursache sein.

Die Folgen sind Kratzer, Riefen, Mikrospäne, maßliche Veränderungen, Glanzstellen bei strukturierten Werkzeugoberflächen.

Adhäsiver Verschleiß

Die Oberflächen der Reibpartner gehen bei ungünstigen Schmier- und Kontaktverhältnissen oder Trockenlauf eine enge, haftende Bindung ein. Dies kann der Fall sein, wenn die Oberflächen eine gleiche Materialzusammensetzung oder eine hohe Verbindungsneigung aufweisen und sich keine schützende Passivschicht bildet.

Die Folgen sind Kaltverschweißungen mit Materialübertragung, Löcher, Aufschmierungen oder ähnliche Zerstörungen der Oberflächenstrukturen (Fressen).

Oberflächenermüdung

Oberflächenermüdung entsteht durch wiederholte mechanische bzw. hydraulische Schwell- oder Wechselbeanspruchungen. Dies führt zur Bildung und Ausbreitung von Rissen unter der beanspruchten Oberfläche, die dabei zerstört wird.

Die Folgen von Oberflächenermüdung sind Risse, Grübchen (Pitting) und Graufleckigkeit (Micropitting), insbesondere bei Wälzelementen. Bei hydraulischen Komponenten ist es die Kavitationserosion.

Tribochemische Reaktion

Tribochemische Reaktion (Tribooxidation)

Tribooxidation tritt auf, wenn der tribologische Reibungskontakt eine chemische Reaktion hervorruft. Die Reaktionsprodukte beeinflussen die tribologischen Vorgänge an den Oberflächen nachhaltig. Zum Beispiel können eng tolerierte Bauteilpaarungen oder Lagersitze verklemmen.

Tribochemischer Verschleiß beim Spanen ergibt sich durch Diffusion. Mit steigender Temperatur nimmt der tribochemische Verschleiss im Allgemeinen zu. Eine häufige Form der tribochemischen Verschleißursache ist die Oxidation.

Die Folge von Tribooxidation ist zum Beispiel Passungsrost.

Korrosion

Korrosion entsteht durch chemische oder elektrochemische Reaktion von Metall mit dem Umgebungspartner, z. B. Elektrolytlösungen, feuchte Gase oder Schmelzen. Auch mechanische Belastung kann Korrosion fördern.

Die Folgen sind Abtrag, Lochfraß, Risse und Rost.

Tribologisches System

Ein tribologisches System besteht aus den Oberflächen zweier Komponenten, die miteinander in bewegtem Kontakt sind, und deren Umgebung. Art, Verlauf und Ausmaß des Verschleißes werden von Werkstoff und Beschaffenheit der Komponenten sowie von Zwischenstoffen, Umgebungseinflüssen und Einsatzbedingungen bestimmt.

  1. 1. Grundkörper
  2. 2. Gegenkörper
  3. 3. Umgebungseinflüsse: Temperatur, relative Feuchtigkeit, Druck
  4. 4. Zwischenstoffe: Öl, Fett, Wasser, Partikel, Verunreinigungen
  5. 5. Belastung
  6. 6. Bewegung
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