Reibwertmessung
Der Reibwert, auch Reibungskoeffizient genannt, beschreibt den Widerstand zwischen zwei Bauteilen, die sich unter Last berühren. Er gibt an, wie stark zwei Bauteile einander unter Belastung entgegenwirken, wenn sie sich berühren. Da er nicht allein vom verwendeten Material abhängt, kann er nur durch Messung ermittelt werden. Auch andere Faktoren wie die Oberflächenrauheit, Schmierung oder der Anpressdruck haben Einfluss. Zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten werden zwei Flächen unter Druck gegeneinander bewegt. Dabei wird gemessen, wie viel Kraft dafür nötig ist.
Wir führen als Steinbeis-Transferzentrum präzise Bestimmungen von Reibungskoeffizienten als Dienstleistung durch.
Leistungen
- Haftreibwert (statischer Reibwert)
- Gleitreibwert (dynamischer Reibwert)
- Reibwerte Schraubverbindungen (Gewinde, Kopf-/Mutterauflage, Gesamtreibwert)
- Reibwerte von Folien, Papieren, Bahnen
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für die Bestimmung des Reibungskoeffizienten.
Wozu wird der Reibwert bestimmt?
Die Bestimmung des Reibwertes bzw. Reibungskoeffizienten dient der Quantifizierung der Reibungsverhältnisse zwischen zwei Oberflächen. Dies hat viele Anwendungen sowohl in der theoretischen Analyse als auch in der praktischen Anwendung. Die wichtigsten Anwendungsgebiete und Vorteile sind:
- Mechanische Auslegung: Der Reibwert ist ein zentraler Parameter für die Berechnung von Kräften, die benötigt werden, um Bewegung zu initiieren oder zu verhindern (Haftreibung) oder um Bewegung aufrechtzuerhalten (Gleitreibung).
- Schraubverbindungen: Der Reibungskoeffizient hilft bei der präzisen Berechnung des Anziehmoments, das erforderlich ist, um die gewünschte Vorspannkraft zu erzeugen.
- Vermeidung von Versagen in Konstruktionen: Zu niedrige oder zu hohe Reibwerte können zu Problemen wie Materialversagen, Abrutschen oder unzureichendem Halt führen.
- Optimierung von Paarungen: Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten ermöglicht die Auswahl geeigneter Werkstoffe, Oberflächenbehandlungen oder Schmierstoffe, um die gewünschten Reibungseigenschaften zu erzielen.
Was ist der Reibwert?
Der Reibwert μ, auch als CoF (coefficient of friction) bezeichnet, beschreibt das Verhältnis zwischen der Normalkraft (Anpresskraft) und der Tangentialkraft (Reibkraft), wenn sich zwei Körper unter Belastung gegeneinander bewegen.
Er ist keine feste Materialeigenschaft, sondern eine Systemeigenschaft: Er hängt von vielen Faktoren ab – zum Beispiel von den Eigenschaften der beteiligten Materialien, vom Druck, von der Bewegungsgeschwindigkeit, der Temperatur und vom Schmierungszustand. Fragen wie „Wie groß ist der Reibwert zwischen Stahl und Kunststoff?“ lassen sich deshalb nicht pauschal mit einer Zahl beantworten – allein schon, weil „Stahl“ und „Kunststoff“ zu ungenau sind. Der tatsächliche Reibungskoeffizient ist nur durch Messung unter konkreten Bedingungen bestimmbar. Dazu wird ein sogenanntes Tribometer eingesetzt – ein Prüfgerät, das den Reibwert unter definierten Bedingungen misst. Damit lässt sich der Einfluss verschiedener Parameter systematisch und kostengünstig untersuchen.
Verfahren
Es gibt verschiedene Methoden zur Messung des Reibungskoeffizienten und verschiedene tribologische Prüfstände. Die Messungen können unter variierten Bedingungen durchgeführt werden, z. B. bei verschiedenen Temperaturen, Drücken und Geschwindigkeiten, um der Vielfalt der realen Anwendungen Rechnung zu tragen. Ein Prüfkörper wird mit einer definierten Normalkraft auf einen Grundkörper gepresst und relativ zu diesem translatorisch oder rotatorisch bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft FT (Reibungskraft) gemessen. Aus dem Verhältnis dieser zur Normalkraft FN wird der Reibungskoeffizient bzw. Reibwert µ bestimmt. Der Reibungskoeffizient unmittelbar vor Beginn der Bewegung wird als Haftreibungskoeffizient (statischer Koeffizient) und der Reibungskoeffizient während der Bewegung als Gleitreibungskoeffizient (dynamischer Koeffizient) bezeichnet.
Der Reibungskoeffizient wird bestimmt, um das Verhalten von Oberflächen im Kontakt miteinander zu verstehen, die Leistungsfähigkeit von Werkstoffen zu bewerten und die Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit technischer Systeme zu verbessern.
Reibwert Schrauben ermitteln
Die Ermittlung der Reibwerte von Schrauben (Gewinde, Kopfauflage, Mutterauflage, Gesamtreibwert) ist wichtig, um zuverlässige Daten für die konstruktive Gestaltung des Gewindes und der Kopfauflage zu erhalten. Da der Reibwert von vielen Eigenschaften des Gewindes abhängt, kann diese nur durch eine Messung bestimmt werden. Dazu wird die Reibungszahl des Gewindes, der Kopfauflage bzw. der Mutterauflage und der Gesamtreibwert ermittelt. Wir prüfen Schraubverbindungen nach folgenden Normen
- DIN EN ISO 16047:2013
- VW 01131:2018
- MBN 10544:2019
- VDA 235-101:2021
- VDA 235-203:2005
Der Reibwert ist ein entscheidender Faktor bei der Berechnung der erforderlichen Anziehkraft von Schrauben. Die Reibung bestimmt das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Schraube festzuziehen, ohne dass sie sich während des Betriebs löst. Ein zu hoher Reibwert kann die Schraube beschädigen oder die Verbindung überlasten, was zu Versagen und vorzeitigem Ausfall führen kann. Ein zu niedriger Reibwert kann zum Lösen der Verbindung führen, was ebenfalls unerwünschte Folgen haben kann.
Schraube mit Scheibe und Mutter
Reibwert von Folien, Bahnen, Papiere
Die Ermittlung des Reibwertes bzw. Coefficient of friction (COF) Folien, Papieren, Vliesstoffen, Textilien und Kunststoffen erfolgt nach der internationalen Norm ISO 8295:1995.
Dazu wird das zu prüfende Material auf einem Messschlitten unter einer definierten Prüflast über eine Stahlplatte oder übereinander bewegt. Dabei wird die Reibkraft kontinuierlich gemessen und aus ihrem Verhältnis zur Normalkraft der Reibungskoeffizient berechnet. Die Messung erfolgt mit einer definierten Vorschubgeschwindigkeit, wie in den zugrundeliegenden Normen festgelegt. Die Prüfkraft wird durch ein Totgewicht aufgebracht, das eine bestimmte Kontaktpressung erzeugt.
