kontaktområdena

Kontaktområdena är begrepp som används för att beskriva de regioner där två ytor är i kontakt med varandra vid en gränsytan. Begreppet används inom tribologi, maskin- och yteknik, materialvetenskap, biomedicin och robotik. Det särskiljer den uppmätta eller geometriskt nominella kontaktytan från den verkliga kontaktytan, den del av ytorna där asperiteter faktiskt berör vid tillämpad belastning.

Den verkliga kontaktytan är normalt betydligt mindre än den uppmätta ytan och ökar med ökat belastning, ytråhet och materialens hårdhet. I elastisk kontakt beskriver Hertz-teorin hur kontaktfläckar bildas och hur trycket fördelas mellan två släta kroppar; vid grova ytor används ofta Greenwood-Williamson-modellen eller andra statistiska modeller för att beskriva fördelningen av asperiter. Vid plastisk deformation kan den verkliga ytan öka mer snabbt med belastningen.

Mätning och uppskattning av kontaktområdena görs med både experimentella och beräkningsbaserade metoder. Tekniker som används inkluderar tryckkänsliga filmer, optisk interferometri och konfokalt mikroskopi för att kartlägga kontakter; elektrisk resistans eller kapacitansbaserade metoder; samt finita element- eller boundary-elementmodeller för att förutsäga tryckfördelning och deformation under givna laster. Smörjning, temperatur och ytbeläggningar modifierar kontaktområdet genom att ändra friktion och deformation.

Praktiska tillämpningar finns inom konstruktion av lager, tätningar, kugghjul och protesleder, samt inom biomedicinska implantat och robotiska beröringssensorer. En exakt förståelse av kontaktområdena förbättrar prognoser för slitage, värmeutveckling och prestanda under varierande belastning.