Verschleißraten

Verschleißraten bezeichnen im tribologischen Kontext die Geschwindigkeit, mit der Material an Kontaktflächen durch Verschleiß verloren geht. Sie lässt sich als Volumenverlust V pro Gleitleistung (Gleitstrecke) s oder pro Zeit t angeben und ist stark abhängig von Werkstoffpaarung, Oberflächenbeschaffenheit, Schmierung und Betriebsbedingungen.

Ein zentrales Modell ist das Archardsche Verschleißgesetz: V = k · (F · s) / H, wobei F die normale Kontaktlast, s die zurückgelegte Gleitstrecke, H die Härte des Materials und k der dimensionale Verschleißkoeffizient ist. Dieses Gesetz ist eine empirische Annäherung und ermöglicht eine Abschätzung des Verschleißvolumens; bei gemessener Dichte ρ gilt Δm = ρ·V.

In der Praxis wird häufig der Massenverlust Δm gemessen oder das Volumen ΔV durch Profilometrie oder 3D-Scanning bestimmt. Die Umrechnung erfolgt über Δm = ρ ΔV, wobei ρ die Dichte des Materials ist. Verschleißkoeffizient k ist typischerweise sehr klein (etwa 10^-4 bis 10^-2) und hängt stark vom Materialpaar ab.

Typische Prüfeinrichtungen sind Pin-on-Disk-, Ball-on-Disk- oder Block-on-Ring-Teststände sowie Freiflug- oder Gegenschlussversuche (reciprocating wear testers). Standards wie ISO oder ASTM definieren Versuchsprozeduren und Auswerteformate.

Zu den Einflussfaktoren zählen Last, Geschwindigkeit, Temperatur, Schmierung, Atmosphärenbedingungen, Oberflächenrauhheit, Vorbehandlung, Legierungseigenschaften und Verschleißschutzbeschichtungen wie DLC oder keramische Beschichtungen. Die Verschleißrate dient Rechenmodellen zur Lebensdauerabschätzung von Bauelementen wie Lagern, Getrieben und Dichtungen sowie zur Bewertung von Werkstoffpaarungen und Beschichtungen.