Verschleiß
Verschleiß ist die unerwünschte Veränderung der Oberfläche von Gebrauchsgegenständen durch Lostrennen kleiner Teilchen infolge mechanischer Ursachen, z.B. Reibung, bei aufeinander gleitenden Oberflächen.
Er tritt zum Beispiel an Lagern, an Kupplungen, Getrieben, Düsen und Bremsen auf. Verschleiß ist einer der Hauptgründe für Bauteilschädigung und den damit verbundenen Ausfall von Maschinen und Geräten. Die Verringerung von Verschleiß ist darum eine wesentliche Möglichkeit, die Lebensdauer von Maschinen und Geräten zu erhöhen und damit Kosten und Rohstoffe einzusparen. Andererseits wird versucht, den nicht zu vermeidenden Verschleiß auf einfach auszutauschende Bauteile einzugrenzen, die man unter dem Begriff Verschleißteil zusammenfasst.
Definition nach DIN 50320:
Verschleiß ist der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers (Grundkörper), hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontakt- und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers.
Das Fachgebiet, das sich mit Reibung und Verschleiß befasst, wird Tribologie genannt.
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Einflussgrößen auf Verschleiß
- Grundkörper (Werkstoff, Form, Oberfläche)
- Zwischenstoff (Art, Teilchengröße u.a.)
- Gegenkörper (Werkstoff, Form, Oberfläche)
- Belastung (Größe, zeitlicher Verlauf)
- Art der Bewegung (Gleiten, Rollen, Stoßen)
- Umgebende Atmosphäre (z.B. Luft, Schutzgas, Vakuum)
- Temperatur (Höhe, zeitlicher Verlauf)
Verschleiß ist immer eine Systemeigenschaft, nicht eine Eigenschaft der beteiligten Komponenten.
Verschleißmechanismen
Verschleiß wird hauptsächlich durch vier unterschiedliche Verschleißmechanismen bestimmt:
Adhäsiver Verschleiß
Liegen sich berührende Bauteile fest aufeinander, so haften die Berührungsflächen infolge Adhäsion aneinander. Beim Gleiten werden dann Teilchen abgeschert. Es entstehen so Löcher und schuppenartige Materialteilchen, die oft an der Gleitfläche des härteren Partners haften bleiben. Diesen Verschleißmechanismus nennt man adhäsiven Verschleiß oder Haftverschleiß. Adhäsiver Verschleiß tritt bei mangelnder Schmierung auf.
Adhäsiver Verscheiß entsteht, wenn Bauteile ohne Zwischenstoff gegeneinander bewegt werden oder der Zwischenstoff durch hohe Flächenpressung verdrängt wird. Bei adhäsivem Verschleiß werden Randschichtteilchen abgeschert.
Abrasiver Verschleiß
Wenn harte Teilchen oder Spitzen eines der Reibungspartner, z. B. Teilchen von Schleifmitteln, in die Randschicht eindringen, so entstehen Furchen, Kratzer und Mulden. Man bezeichnet diesen Verschleiß als abrasiven Verschleiß oder Furchverschleiß. Furchverschleiß tritt durch Fremdkörper wie zum Beispiel Späne oder Schleifmittelreste auf.
Abrasiver Verschleiß ist eine Zerspanung im Mikrobereich.
Oberflächenzerrüttung
Wenn ein Bauteil ständig durch Stöße auf seine Oberfläche beansprucht wird, tritt eine Zerrüttung der Randschicht auf. So entstehen in der Randschicht Risse und Grübchen. Diesen Verschleiß bezeichnet man als Oberflächenzerrüttung. Oberflächenzerrüttung tritt zum Beispiel in Wälzlagern durch das ständige Überrollen auf. Dies nennt man auch Wälzverschleiß.
Oberflächenzerrüttung ist ein Verschleißmechanismus, der durch ständige stoßartige Beanspruchung oder durch häufig wiederkehrende Hertzsche Pressung hervor gerufen wird.
Reaktionsschichtverschleiß
Die Bildung von Zwischenschichten, z.B. Oxidschichten, infolge chemischer Reaktion und ihre Zerstörung durch Bewegung der Bauteile nennt man Reaktionsschichtverschleiß. Er tritt fast immer zusammen mit adhäsivem Verschleiß auf. Dieser Verschleißmechanismus, der infolge chemischer Reaktion und mechanischer Zerstörung der Reaktionsschicht entsteht, nennt man tribochemische Reaktion.
Sonstiges
Tribologie bezeichnet das Zusammenspiel von Reibung, Verschleiß und Schmierung.