Oberflächenkontakten

Oberflächenkontakten bezeichnet den physikalischen Zustand, in dem sich zwei oder mehr Festkörperflächen an einer oder mehreren Kontaktflächen berühren. Die reale Kontaktfläche ist in der Praxis deutlich kleiner als die geometrisch erwartete oder sichtbare Fläche und wird durch Oberflächenrauheit, Materialeigenschaften, Temperatur und Belastung bestimmt.

Auf mechanischer Ebene wird die Kontaktrealfläche durch Kontaktmechanik beschrieben. Bei niedrigen Lasten dominiert elastischer Kontakt nach Modellen wie Hertz oder der Greenslade-Williamson-Ansatz; mit zunehmender Last kann plastische Verformung einsetzen, wodurch die reale Kontaktfläche wächst. Die Verteilung der Kontakte wird oft durch die Oberflächenverzahnung und durch unterschiedliche Materialeigenschaften beeinflusst, was zu nichtlinearem Verhalten führt.

Folgen für Reibung und Verschleiß: Die Reibung hängt wesentlich von der realen Kontaktfläche ab und lässt sich durch Schmierung, Grenzflächenfilme oder Adhäsionskräfte beeinflussen. Verschleiß entsteht durch Mikrobewegungen, Materialabtrag und Bildung von Verschleißpartikeln, insbesondere an Punkt- oder Linienkontakten. Temperatur, Umweltbedingungen und Alterung der Oberflächen spielen ebenfalls eine Rolle.

Elektrische Oberflächenkontakten: In elektrischen Anwendungen beeinflussen oxydische oder kontaminierte Oberflächenfilme den Kontaktwiderstand sowie das Risiko von Funkenbildung oder Verschleiß. Oberflächenbehandlungen, Plattierungen oder harte Beschichtungen verringern Widerstands- und Verschleißprobleme und verbessern die Lebensdauer von Steckverbindungen und Relais.

Modelle, Messung und Anwendungen: Oberflächenkontakte werden with profilometrischen, mikroskopischen und tribologischen Methoden untersucht. In der Praxis finden sich Oberflächenkontakte in Lagern, Gleiten, Steckverbindungen, Relais sowie in Mikro- und Nanostrukturbauteilen wie MEMS wieder.