Verschleißprozesse

Verschleißprozesse umfassen mechanische oder tribologische Vorgänge, bei denen Material eines Bauteils durch relative Bewegung gegen ein Gegenmaterial, Reibung, Partikel oder Umgebung allmählich abgetragen oder verändert wird. Sie führen zu Masse- oder Volumenverlust, Oberflächenverformungen und Leistungsverlust. Verschleiß entsteht meist durch das Zusammenspiel mehrerer Mechanismen und hängt von Werkstoffen, Oberflächenbeschaffenheit, Schmierung sowie Betriebsbedingungen ab.

Zu den wichtigsten Verschleißmechanismen gehören: Adhäsiver Verschleiß, bei dem Material durch Kontakt und Transfer an benachbarte Oberflächen gelangt; Abrasiver Verschleiß durch harte Partikel oder grobe Oberflächen, die Material abscheren; Ermüdungsverschleiß infolge zyklischer Spannungen, die Risse und Ausbrüche verursachen; Erosiver Verschleiß durch Partikel oder Strömungseinwirkung, die Material abtragen; Korrosiver oder verschleißbedingter chemischer Verlust durch chemische oder elektrochemische Reaktionen unter mechanischer Belastung; tribochemische Prozesse, bei denen Reaktionsenergien aus Reibung zu Materialverlust führen. Oft treten diese Mechanismen gleichzeitig auf und verstärken sich unter hohen Temperaturen oder aggressiven Medien.

Zur Quantifizierung werden Verschleißraten und Materialverluste gemessen. Ein verbreitetes Modell ist das Archardsche Verschleißgesetz, das den Verschleißverlust in Abhängigkeit von Kontaktkraft, Wegstrecke, Härte und einem Verschleißkoeffizienten beschreibt. Praktisch kommen Tribometer-Tests wie Pin-on-Disc, Block-on-Ring oder ähnliche Prüfungen zum Einsatz, um Verschleißverhalten unter definierten Bedingungen zu vergleichen.

Präventions- und Gestaltungsmaßnahmen umfassen passende Materialwahl, Oberflächenbehandlungen und Schutzschichten, Optimierung von Schmier- und Kühlmitteln, Temperatureinflussmanagement sowie konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung überschießender Belastungen. Regelmäßige Wartung und Inspektion helfen, Verschleiß frühzeitig zu erkennen und Ausfälle zu verhindern.