Verschleiß

Verschleiß ist der allmähliche Materialverlust oder die Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit von Bauteilen infolge Relativbewegung gegenüber anderen Oberflächen sowie durch Umweltbedingungen. In der Tribologie, der Lehre von Reibung, Verschleiß und Schmierung, wird Verschleiß als Abnutzung durch mechanische Beanspruchung, thermische Einwirkung und chemische Reaktionen verstanden, die zu Volumenverlust, Oberflächenveränderungen und Funktionsminderung führen kann.

Zu den wichtigsten Verschleißarten gehören Abrasionsverschleiß, Adhäsionsverschleiß, Ermüdungsverschleiß, Korrosionsverschleiß und tribochemischer Verschleiß. Abrasionsverschleiß entsteht, wenn harte Partikel oder raue Oberflächen abriebverursachende Materialabtragung verursachen. Adhäsionsverschleiß entsteht durch plastische Verformung und Materialübertragung an der Gegenseite. Ermüdungsverschleiß resultiert aus wiederholten Belastungszyklen, die Risse und Materialverlust erzeugen. Korrosionsverschleiß kommt durch chemische oder elektrochemische Reaktionen in der Kontaktumgebung. Tribochemischer Verschleiß entsteht durch chemische Reaktionen infolge Reibung unter Temperatureinfluss.

Ursachen und Mechanismen umfassen Last- und Druckeinwirkung, Relativgeschwindigkeit, Oberflächenhärten, Temperatur, Schmierung und Umfeldbedingungen wie Staub oder Feuchtigkeit. Die Reibung führt zu Materialabtragung, Oberflächenveränderungen und Formänderungen, wodurch Lebensdauer und Leistung sinken.

Messung erfolgt durch Verschleißkennzahlen wie Volumenverlust ΔV, Massenverlust Δm oder spezifische Verschleißrate k = ΔV/(F·s). Typische Prüfungsmethoden sind Pin-on-Disk, Block-on-Ring oder Ball-on-Flat. Die Verschleißrate hängt von Last, Geschwindigkeit, Schmierfilm, Temperatur und Umwelt ab.

Vermeidung und Reduktion von Verschleiß umfassen geeignete Materialwahl, Härten, Oberflächenbehandlung, harte Beschichtungen (PVD, CVD), tribologisch optimierte Schmierstoffe, passgenaue Konstruktion, Kühlung und Schmierung sowie Designänderungen, um Kontaktparameter zu minimieren. In der Praxis wird Verschleiß in der Lebensdauerabschätzung, Wartungsplanung und Zuverlässigkeitsanalyse berücksichtigt.