Kosketuspintaa

Kosketuspintaa tarkoitetaan kahden kappaleen välisen vuorovaikutuksen alueellista rajaa, jossa pinnat ovat suorasti kosketuksissa toisiinsa. Termiä käytetään erityisesti tribologiassa, sekä sähkö- ja lämpöliitoksissa. Tavallisesti puhutaan sekä näennäisestä (nimellinen) kosketuspinta-alasta että todellisesta kosketusalasta, joka koostuu lukuisista mikroskooppisista kosketuspisteistä.

Pintojen epäjatkuvuus ja rosoisuus aiheuttavat sen, että todellinen kosketusala on huomattavasti pienempi kuin nimellinen. Mikroskooppiset asperiteet koskettavat toisiaan, ja se, syntyykö kosketus elastisesti vai plastisesti, vaikuttaa siihen, miten kosketuspinta käyttäytyy kuorman muuttuessa. Todellinen ala kasvaa kuorman lisäämisen myötä, mutta se on silti usein vain murto-osa suuresta nimellisalasta. Materiaalien kovuus, lujuus, lämpötila sekä pinnan karheus ja mikrokosmet ovat keskeisiä tekijöitä.

Kosketuspinnalla on keskeinen rooli useissa ilmiöissä: kitka, kuluminen, lämmönsiirto ja sähköinen kontaktitila. Reaalinen kosketusala määrää myös sähköisen kontaktin resistanssin ja lämpötilan nousun liitoksissa, sekä vaikuttaa voitelun tehoon ja liitosajoon. Eri malleilla ja tekniikoilla, kuten Hertzin kosketusteorialla ja Greenwood-Williamson-mallilla mikrokosketuksia käsittelevässä tribologiassa, pyritään kuvaamaan todellista kontaktialaa erilaisten pintojen välillä.

Käytännössä kosketuspintaa hallitaan pintakäsittelyillä, voitelulla ja materiaalivalinnoilla. Esimerkiksi kovametallipinnoitteet, hiottujen tai kiillotettujen pintojen optimointi sekä oikea voitelu voivat muokata todellista kosketusalaa ja siten kitkaa sekä kulumanopeuksia. Sähkökontakteissa todellinen kosketusala vaikuttaa resistanssiin ja luotettavuuteen.