Abrasionskräfte

Abrasionskräfte sind die Kräfte, die bei Abriebprozessen zwischen zwei Oberflächen wirken und zum Abtragen von Material führen. Sie entstehen, wenn harte Partikel oder Spitzen der Gegenfläche die Oberfläche mechanisch eindringen, schneiden oder planierten. Im tribologischen Kontext sind Abriebsprozesse oft eng mit Reibung und Verschleiß verbunden.

Der Mechanismus beruht auf lokal hohen Kontaktpressungen, Härteunterschieden und relativer Bewegung. Harte Partikel oder asperities wirken wie Schleif- oder Kratzwerkzeuge, wodurch Material abgetragen, Oberflächenrauheit erhöht oder Schliffkanten erzeugt werden. Die Verschleißrate hängt von der Materialhärte, dem Härteverhältnis, der Kontaktdesign, der Belastung, der Relativgeschwindigkeit, Temperatur und vorhandener Schmierung ab. Typische Mechanismen sind Kratzen, Schleifen und Ploughing (Aufreiben).

Zur Messung verwendet man tribologische Tests wie Pin-on-Disk, Taber-Abrasion oder Ball-on-Flat, um Verschleißraten bzw. abgetragenes Volumen zu bestimmen. Abrasionskräfte sind relevant in vielen Anwendungen: beim Schleifen von Werkstoffen, beim Schleifmitteleinsatz, beim Sandstrahlen, in der Geologie durch Transport von Sandkörnern und in der Technik, wo abrasive Verschleißprobleme minimiert werden müssen.

Vermeidung und Reduktion von Abrasionskräften erreichen Designer durch härtere oder besser geschützte Oberflächen, geeignete Beschichtungen, ausreichende Schmierung, Sauberkeit im Kontaktbereich und geeignete Geometrie, um Partikelschäden zu verhindern oder zu verringern.