Slijtagemodellering

Slijtagemodellering is het vakgebied dat slijtage van oppervlakken beschrijft en probeert te voorspellen onder omstandigheden van contact en relatieve beweging. Het combineert tribologie, materiaalkunde en mechanica om de levensduur van onderdelen te analyseren, onderhoudsintervallen te plannen en kosten te beheersen. Typische toepassingsgebieden zijn tandwielen, lagers, afdichtingen, slijp- en freesgereedschappen en aandrijfriemen.

Verschillende slijtageprocessen komen aan bod, waaronder glijdslijtage, korrelslijtage (abrasieve slijtage) en adesieve slijtage. Afhankelijk van de combinatie van lading, snelheid, smering en materiaal, kunnen ook factoren zoals thermische veroudering, oppervlakteheling en mechanische vermoeiing een rol spelen. Modelleren richt zich op het koppelen van contactmechanica aan materiaalrespons en slijtagegedrag.

Er bestaan verschillende modelleringbenaderingen. Analytische modellen, zoals Archard’s slijtagwet, koppelen slijtage aan factoren als contactdruk, slijtafstand en harde eigenschappen via empirische slijcoefficiënten. Empirische modellen gebruiken geobserveerde data uit proeven. Numerieke benaderingen, zoals eindige-elementen (FEM) en demodelle­ring, simuleren het contact drukspoor, verplaatsingen en de evolutie van slijtagelijnen in de tijd, vaak met rekening houdend met smering en temperatuur.

Belangrijke invoerparameters zijn materiaalhardheid, trek- en afschuifkrachten, oppervlakruwheid, contactgeometrie, smeermiddel en bedrijfsomstandigheden. Uitvoer omvat slijtagebudgetten, diepte- of volumeverlies, veranderingen in toegepaste belasting en de verwachte levensduur. Modellen vereisen calibratie met experimentele data vanwege variabiliteit in materialen en operationele omstandigheden.

Slijtagemodellering dient als instrument voor ontwerpoptimalisatie, onderhoudsplanning en risicobeoordeling in technische systemen.