Verschleißvolumen

Verschleißvolumen, oft mit V oder Vw bezeichnet, ist in der Tribologie das Volumenmaterial, das durch Verschleiß aus einem Bauteil entfernt wird. Es dient als zentrale Größe zur Beurteilung des Verschleißwiderstands von Werkstoffen, Oberflächenbeschichtungen und Schmierstoffen. Typischerweise wird es in Kubikmillimetern angegeben und lässt sich aus dem Masseverlust Δm und der Materialdichte ρ ableiten mittels V = Δm/ρ. Alternativ kann das Volumen auch direkt durch profilometrische Messungen der Verschleißspur bestimmt werden.

Zusammenhänge und Kennwerte: Der Verschleißvolumen hängt von Belastung, Gleitgeschwindigkeit, Kontaktfläche, Materialpaarung, Härte, Mikrostruktur, Temperatur, Schmierung und dem Vorhandensein von Drittkörpern ab. Häufig verwendet wird die spezifische Verschleißrate k, definiert als k = V/(F·s) oder V = k·F·s, wobei F die Normal- oder Kontaktkraft und s die zurückgelegte Gleitstrecke darstellt. Verschleißarten wie abrasiv, adhäsiv oder oxidativ zeigen sich typischerweise in charakteristischen Mustern und in unterschiedlichen Verschleißvolumen.

Messmethoden: Gängige Messungen beruhen auf Gravimetrie (Masseverlust) mit anschließender Umrechnung in Volumen über ρ, oder auf direkten 3D-Analysen der Verschleißspur mittels Profilometrie, Weißlichtinterferometrie oder lateraler Mikroskopie. Diese Methoden ermöglichen den Vergleich von Materialien, Beschichtungen oder Schmiermitteln unter definierten Testbedingungen.

Anwendung und Grenzen: Das Verschleißvolumen dient dem Benchmark von Bauteileignung und Lebensdauer. Es ist jedoch oft sinnvoll, zusätzlich Informationen zur Plausibilität der Verschleißmechanismen, zur Form der Verschleißspur und zur Änderung der Oberflächenmikrostruktur heranzuziehen, um ein vollständiges Bild zu erhalten.