Verschleißprüfung

Die Verschleißprüfung dient dazu, die Verschleißbeständigkeit von Werkstoffen, Beschichtungen oder Bauteilen zu untersuchen. Verschleißprüfungen sind in verschiedenen Industriezweigen wichtig, da sie Informationen über die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Leistung von Bauteilen liefern können. Verschleiß tritt auf, wenn sich zwei in Kontakt stehende Bauteiloberflächen unter Belastung relativ zueinander bewegen.

Wir führen im Steinbeis-Transferzentrum Verschleißprüfungen als Dienstleistung durch.

Wozu dient die Verschleißprüfung?

Lebensdauerabschätzung: Durch die Bestimmung des Verschleißverhaltens eines Materials oder Bauteils kann abgeschätzt werden, wie lange es funktionsfähig bleibt.
Materialauswahl: Sie ermöglicht die Auswahl des am besten geeigneten Materials für eine spezifische Anwendung, bei der Verschleiß eine entscheidende Rolle spielt.
Qualitätssicherung: Verschleißtests sind ein wichtiges Instrument in der Qualitätskontrolle, um sicherzustellen, dass Produkte den Anforderungen und Spezifikationen entsprechen.
Optimierung: Durch die Verschleißprüfung können Verbesserungen in der Konstruktion, Materialzusammensetzung oder Oberflächenbehandlung vorgenommen werden, um die Lebensdauer und Leistung zu erhöhen.
Kostenreduktion: Durch die Vermeidung von übermäßigem Verschleiß können Kosten durch reduzierte Wartungsanforderungen und geringere Ausfallzeiten gesenkt werden.

Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?

Präzision und Zuverlässigkeit: Unsere Einrichtungen ermöglichen eine präzise und zuverlässige Bestimmung des Verschleißverhaltens von Tribosystemen.
Fachkundige Expertise: Unser qualifiziertes Team von Ingenieuren und Materialwissenschaftlern steht Ihnen zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten.
Kundenzentrierter Ansatz: Wir arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um maßgeschneiderte Lösungen für Ihre individuellen Anforderungen umsetzen.

Dienstleistungen

Präzise Verschleißtests; Unsere Verschleißtests evaluieren die Beständigkeit Ihrer Materialien und Beschichtungen gegenüber mechanischem Verschleiß und Abrieb. Diese Tests sind entscheidend, um sicherzustellen, dass Ihre Materialien und Beschichtungen den hohen Beanspruchungen standhalten.
Ganzheitliche Analysen: Unsere erfahrenen Experten führen nicht nur Verschleißprüfungen durch, sondern auch ganzheitliche Analysen der Bauteile des tribologischen Systems.

Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Verschleißprüfungen.

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Verschleißfestigkeit

Die Verschleißfestigkeit von Bauteilen, also die Fähigkeit eines Materials, mechanischen Abrieb oder Verschleiß zu widerstehen, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Diese können in materialbezogene, oberflächenbezogene, betriebsbezogene und umgebungsbezogene Aspekte unterteilt werden.

Materialeigenschaften
- Härte: Härtere Materialien sind in der Regel verschleißfester, da sie dem Eindringen und Abrieb durch andere Oberflächen besser widerstehen können.
- Zähigkeit: Eine hohe Zähigkeit ist wichtig, um die Entstehung von Rissen oder Absplitterungen zu verhindern. Materialien, die sowohl hart als auch zäh sind, weisen eine besonders hohe Verschleißfestigkeit auf.
- Elastizität: Elastische Materialien können sich unter Belastung leicht verformen und kehren nach der Entlastung in ihre ursprüngliche Form zurück. Dies kann den Verschleiß durch Stöße oder Vibrationen mindern.
- Gefügestruktur: Die Verteilung und Größe von Phasen in Legierungen (wie z. B. Karbiden in Stahl) können die Verschleißfestigkeit beeinflussen. Feinkörnige oder homogene Mikrostrukturen tragen zu einer besseren Widerstandsfähigkeit bei.
- Oberflächenbehandlungen: Beschichtungen wie Nitrierung, Plasmabehandlungen oder Härtebeschichtungen können die Oberflächenhärte erhöhen und die Verschleißfestigkeit verbessern.
- Die Art des Materials, mit dem das Bauteil in Kontakt kommt, spielt eine wesentliche Rolle. Wenn zwei Materialien unterschiedlicher Härte zusammenwirken, kann der Verschleiß am weicheren Material stärker auftreten.
Oberflächenstruktur
- Rauheit: Die Ausprägung und die Höhenverteilung der kurzwelligen Unregelmäßigkeiten der Oberflächenmikrostruktur beeinflussen das Verschleißverhalten.
- Welligkeit und Ebenheit: Für den Verschleiß sind nicht nur die kurzwelligen, sondern auch die langwelligen Anteile der Oberflächenstruktur von Bedeutung. Denn die Ausprägung von Welligkeit und Ebenheit bestimmt die tatsächlichen Kontaktpunkte zwischen zwei Oberflächen und damit auch die tatsächlichen Kontaktpressungen.
Betriebsbedingungen
- Kontaktpressung: Die Größe der miteinander kontaktierenden Reibflächen und daraus in Zusammenhang mit den Materialeigenschaften resultierte Kontaktspannungen beeinflussen maßgeblich die Verschleißrate.
- Geschwindigkeit: Die Relativbewegung zwischen Bauteilen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, kann zu verstärktem Reibverschleiß führen, da die Wärmeentwicklung und die Oberflächenbelastung steigen.
- Schmiermittel: Die Verwendung von Schmierstoffen verringert die Reibung zwischen Oberflächen und reduziert somit den Verschleiß erheblich. Art und Qualität des Schmierstoffs sind hierbei entscheidend.
- Temperatur: Hohe Temperaturen können die mechanischen Eigenschaften eines Materials, wie Härte oder Zähigkeit, negativ beeinflussen. Bei zu hohen Temperaturen kann ein Material an Festigkeit verlieren und schneller verschleißen.
Umgebungsbedingungen
- Feuchtigkeit und Korrosion: In feuchten oder korrosiven Umgebungen können chemische Reaktionen den Verschleiß beschleunigen. Dies gilt insbesondere für Metalle, die korrodieren können.
- Staub und Schmutz: In staubiger oder schmutziger Umgebung können Partikel als abrasive Elemente wirken und den Verschleiß erhöhen.

Zusammenfassend hängt die Verschleißfestigkeit von Bauteilen von einem Zusammenspiel aus Materialeigenschaften, den Betriebsbedingungen und den Umgebungsfaktoren ab. Durch gezielte Wahl des Materials, der Oberflächenbehandlung und der Betriebsweise kann die Verschleißfestigkeit optimiert werden.

Verschleißfestigkeit prüfen

Bei der Verschleißprüfung wird ein Prüfkörper geeigneter Geometrie mit einer definierten Normalkraft auf einen Grundkörper gedrückt. Der Prüfkörper bewegt sich mit einer definierten Relativgeschwindigkeit translatorisch oder rotatorisch über die Oberfläche des Grundkörpers. Nach der Prüfung wird der Verschleiß durch optische 3D-Vermessung der Verschleißspur oder gravimetrisch bestimmt.

links: Probe in Drehbewegung, Mitte: Probe in Winkelhubbewegung, rechts: Probe in Linearbewegung.

Tribometer

Mit dem Tribometer TRB³ können die Prüfbedingungen wie Frequenz, Hub, Prüfkraft, Prüfdauer und Schmierstoff gezielt variiert und somit deren Einfluss auf den Verschleiß gezielt untersucht werden. Darüber hinaus können mit dem Modellprüfstand mit relativ geringem Aufwand Parameterstudien durchgeführt und der Einfluss von Werkstoff, Oberflächenrauheit, Kontaktpressung, Gleitgeschwindigkeit, Temperatur und Schmierstoff ermittelt werden. Folgende Modellversuche können durchgeführt werden:

Pin on disc (Stift Scheibe)
Ball on disc (Kugel Scheibe)
Pin on plate (Stift Platte)

Tribometer