Abrasion
Definition Abrasion
Abrasion bezeichnet den mechanischen Verschleiß einer Materialoberfläche, der durch Reibung, Kratzen oder Schleifen verursacht wird. In der Metallbearbeitung ist Abrasion ein bedeutendes Problem, das sich auf Maschinen, Werkzeuge und Bauteile auswirken kann, insbesondere in stark beanspruchten Umgebungen wie im Bauwesen, Bergbau oder in der Fertigungsindustrie. Der abrasive Verschleiß (auch Mikrozerspanung genannt) kann zu einem allmählichen Verlust von Material führen, was die Lebensdauer von Bau- und Maschinenteilen erheblich verkürzt.
Partikel, die während des Prozesses vom Werkstoff abgetragen werden, werden als Abrieb bezeichnet.
Wie entsteht abrasiver Verschleiß?
Abrasiver Verschleiß entsteht durch mechanischen Kontakt zwischen einer harten Oberfläche oder Partikeln und einer weicheren Oberfläche. Dies kann durch verschiedene Vorgänge verursacht werden:
- Gleiten: Wenn zwei Materialien aneinander vorbeigleiten, wird die weichere Oberfläche durch die härteren Partikel oder die Reibung abgetragen. Dies tritt häufig in Lagern, Getrieben oder Maschinenteilen auf, die sich kontinuierlich bewegen.
- Schleifen oder Schneiden: Scharfkantige Partikel oder Werkzeuge, die über die Oberfläche kratzen oder schneiden, tragen das Material in Form von Spänen oder Staub ab. Solche Prozesse treten häufig in Schleifmaschinen oder bei schneidenden Bearbeitungstechniken auf.
- Partikel in Flüssigkeiten oder Gasen: Partikel, die in Flüssigkeits- oder Gasströmungen eingeschlossen sind, können auf Oberflächen treffen und Material abtragen, wie dies in Rohrleitungen, Pumpen oder Filtrationssystemen geschieht.
Abrasiver Verschleiß ist besonders problematisch in Umgebungen mit hohem Staubaufkommen, Sand, Schlamm oder anderen abrasiven Stoffen.
Wie kann man die Abrasionsbeständigkeit erhöhen?
Es gibt verschiedene Ansätze, um die Abrasionsbeständigkeit von Metalloberflächen zu verbessern und so den Verschleiß zu reduzieren:
Der Einsatz von härteren Materialien oder Legierungen, wie gehärtetem Stahl, Titan oder Hartmetallen, kann den Abrasionswiderstand erheblich optimieren. Härtere Oberflächen widerstehen besser der Abnutzung durch Reibung und harte Partikel.
Verschleißfeste Beschichtungen, wie Hartverchromung, Wolframkarbid oder Keramikbeschichtungen, können auf Metalloberflächen aufgetragen werden, um die Härte und Abrasionsbeständigkeit zu erhöhen. Diese Schichten bieten zusätzlichen Schutz gegen mechanischen Verschleiß.
Durch spezielle Wärmebehandlungsverfahren, wie Härten oder Nitrieren, kann die Oberflächenhärte von Metallen erhöht werden, was sie widerstandsfähiger gegen Abrasion macht.
Der Einsatz von Schmierstoffen kann den direkten Kontakt zwischen Oberflächen minimieren und so die Reibung und den abrasiven Verschleiß verringern. Schmiermittel bilden eine Schutzschicht, die den Abrieb verlangsamt. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die Oberflächen gereinigt sind und der Schmierstoff keine Schmutzpartikel enthält, sonst kann die Abrasion sogar gefördert werden.
