contactoppervlak

Contactoppervlak is het interface tussen twee lichamen dat in fysiek contact staat. Het omvat de oppervlakken die tegen elkaar aan liggen en waar krachten, warmte en elektriciteit kunnen worden uitgewisseld. In engineering wordt onderscheid gemaakt tussen het nominale contactoppervlak, afgeleid uit de geometrie, en het werkelijke contactoppervlak, dat ontstaat door oppervlakte-ruwheid en deformatie.

Gewoonlijk is het werkelijke contactoppervlak slechts een fractie van het nominale oppervlak. Door asperiteiten, slijtage en deformatie varieert het real contactoppervlak met de belasting en de materiaaleigenschappen. Bij lage drukken kunnen oppervlakken elastisch contact maken, bij hogere drukken kan plastische deformatie optreden, waardoor het echte contactgebied toeneemt. Dit heeft invloed op wrijving, slijtage en de overdracht van warmte of elektriciteit.

Qua modellering wordt het contactoppervlak vaak beschreven in termen van microcontacten. Hertzcontacttheorie behandelt elastisch contact tussen gladde lichamen, terwijl modellen zoals Bowden–Tabor en Greenwood–Williamson rekening houden met meerdere asperiteiten op ruwe oppervlakken. Bij elektrische contacten bepaalt het realcontactgebied de weerstand en kan een te klein gebied leiden tot oververhitting, slijtage en mogelijk arcing.

Waarneming en meting van het echte contactoppervlak zijn uitdagend; vaak wordt afgeleid uit oppervlaktekenmerken en drukverdeling. Methoden omvatten profilometrie en optische of elektronmicroscopie, en voor micro- en nano-contacten worden AFM en andere hoge-resolutie technieken toegepast. Temperatuur, smering en omgeving beïnvloeden het contactoppervlak eveneens aanzienlijk.

Toepassingen van het concept zijn onder meer ontwerp van lagers en tandwielen, elektrische connectors, afdichtingen en micro-elektronische systemen (MEMS).