Oberflächenabrieb

Oberflächenabrieb bezeichnet den Verlust von Material an einer festen Oberfläche infolge mechanischer Beanspruchung durch direkten Kontakt mit einer gegenüberliegenden Oberfläche oder mit Partikeln. Es ist ein zentrales Phänomen der Tribologie und beeinflusst Lebensdauer, Effizienz und Zuverlässigkeit technischer Systeme.

Die Hauptmechanismen sind: adhesiver Verschleiß, bei dem Materialübertragung durch Haftung erfolgt; abrasiver Verschleiß, verursacht durch harte Fremdpartikel oder harte Asperitäten, die Material abtragen; Oberflächenermüdung, die durch wiederholte Belastungen zu Subsurface-Rissbildung und Ausbruch führt; korrosiver Verschleiß, bei dem chemische Angriffe durch Schmierstoffe oder Umgebungsflüsse unterstützt werden; sowie Verschleiß durch Fremdkörper (Third-Body-Verschleiß).

Wichtige Einflussfaktoren sind Kontaktbelastung, Geschwindigkeit, Temperatur, Schmierung, die Härte- und Rauheitsunterschiede der gegeneinander gestellten Werkstoffe, sowie das Vorhandensein von Beschichtungen oder Partikeln in der Kontaktzone.

Verschleiß wird oft durch Messgrößen wie Verschleißrate (Volumen- oder Massenverlust) und den Reibungskoeffizienten charakterisiert. Typische Laborprüfungen sind Pin-on-Disk-, Ball-on-Disk- und Vierkugeltests, ergänzt durch Profil- und Mikroskopieanalysen der Oberflächen.

Die Verschleißminderung erfolgt durch geeignete Schmierung, harte oder korrosionsbeständige Gegenseiten, Wärmebehandlung, den Einsatz von Verschleißschichten (PVD/CVD, DLC), Oberflächenstrukturierung, Sauberkeit im System und sachgerechte Bauteil- bzw. Lagervorschläge.

Oberflächenabrieb spielt eine zentrale Rolle in Bereichen wie Wellen, Lagern, Zahnrädern, Hydraulikkomponenten und Dichtungen, wobei die Lebensdauer oft durch optimierte Tribologie verlängert wird.

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