Materialförslitning

Materialförslitning är den gradvisa förlusten av material ur en yta eller volym till följd av kontakt med en annan yta under relativ rörelse eller under statisk belastning. Den förekommer i många maskindelar som lager, kuggväxlar, tätningar och ytor i kontakt under drift. Slitage uppstår ofta i samverkan mellan friktion, kemisk nedbrytning och mekaniska belastningar.

De viktigaste mekanismerna är: glidförslitning där ytorna nöts mot varandra; adhesiv slitage där material överförs vid gränsytan; abrasiv slitage som orsakas av hårda partiklar eller ojämnheter som nöter ytan; korrosiv eller tribokorrosiv slitage där kemisk nedbrytning accelereras av friktion; frettingsslitage vid små oscillerande rörelser; samt delaminering i skiktade eller kompositmaterial.

Faktorer som påverkar slitage inkluderar kontakttryck och geometri, materialens hårdhet och duktilitet, ytskikt och beläggningar, temperatur och miljö, samt närvaro av vätskor eller partikulärt damm. Smörjmedel och beläggningar minskar ofta slitage men kan påverka andra mekanismer som tribokorrosion. Väldesignade materialval och ytbehandlingar är centrala för att minimera slitage.

Slitage mäts vanligtvis som volym- eller viktförlust eller som skadans område efter tester. En vanlig modell är Archards lag: V = k F s / H, där V är förlorad volym, F den normalbelastningen, s sammanlagd löpsträcka och H mjukare materialets hårdhet. Praktiska värden erhålls från laboratorie- eller fältförsök.

Förebyggande åtgärder inkluderar rätt materialval och ytförädling (hårdning, nitrering, beläggningar), noggrann smörjning och korrekt konstruktionstjänst, samt underhållsprogram och övervakning av slitage i drift.