Verschleißhemmung

Verschleißhemmung bezeichnet Maßnahmen und Eigenschaften, die die Abnutzung von Werkstoffen und Bauteilen in tribologischen Systemen verringern. Ziel ist eine längere Lebensdauer, geringere Wartungskosten und verbesserte Zuverlässigkeit von Maschinen und Komponenten.

Verschleiß entsteht durch verschiedene Mechanismen, z.B. Abrasion durch harte Partikel, Adhäsionsverschleiß beim Kontakt zweier Oberflächen, Mikrofatigue durch zyklische Belastung sowie tribochemischer Verschleiß durch Reaktionspartner in der Umgebung der Oberfläche. Die Ausprägung hängt von Last, Kontaktbedingungen, Geschwindigkeit, Temperatur, Schmierung und Umwelt ab.

Zur Verschleißhemmung kommen verschiedene Ansätze zum Einsatz: Materialauswahl mit ausreichender Härte, Zähigkeit und Tribokompabilität; Wärmebehandlung oder Legierungszusätze, um Spannungszustände zu reduzieren; Oberflächenveredelung (Härten, Nitrieren, Diffusionsschichten); Schichten- und Beschichtungssysteme (PVD/CVD-Beschichtungen, harte Keramik- oder Diamantdünnschichten); geeignete Schmierung, Schmierstoffauswahl und Betriebsbedingungen; konstruktive Gestaltung, um Belastungskonzentrationen zu vermeiden; und die Optimierung von Passung und Montage.

Gängige Werkstoffe umfassen Stähle, Legierungen, Keramiken und Verbundwerkstoffe; Beschichtungen wie TiN, TiAlN, CrN oder DLC-Schichten reduzieren Reibung und Verschleiß. In der Praxis dienen tribologische Tests wie Pin-on-Disk, Ball-on-Flat oder Block-on-Ring der Bewertung von Verschleiß, Reibwerten und Lebensdauer.

Messgrößen sind Verschleißrate, spezifischer Verschleiß, Reibungskoeffizient und Lebensdauer unter definierten Bedingungen. Typische Anwendungen finden sich im Automobil- und Maschinenbau, in Getrieben, Lagern, Werkzeugmaschinen und Turbinenkomponenten; das Ziel ist eine ausgewogene Kombination aus Härte, Verschleißfestigkeit und Tribokompabilität.