Aktualisiert am: 01.03.2022

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Thema

Grundlagen

Verschleiß

Die Instandhaltung technischer Systeme ist in vielen Fällen auch der Kampf gegen den Verschleiß. Deshalb ist es sehr wichtig die Verschleißursachen zu kennen und im besten Fall sogar den weiteren Verlauf prognostizieren zu können.

Was ist Verschleiß?

Verschleiß ist „der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers“. Dieser steht in einem engen Zusammenhang mit den Reibungseigenschaften eines Systems. Er wird je nach Art der Wechselwirkung von verschiedenen Mechanismen hervorgerufen. Hauptsächlich sind dies auf mechanische Wechselwirkung zurückzuführende Abrasion und Oberflächenermüdung sowie die in atomaren und molekularen Wechsel­wirkungen begründeten Verschleißmechanismen der Adhäsion und tribochemischen Reaktion. In einem Fertigungsprozess treten alle genannten Verschleißmechanismen mehr oder minder stark ausgeprägt auf.

Verschleißarten

Bei der Abrasion bilden sich Abriebspartikel zwischen Werkstück und Werkzeug, die teilweise eine höhere Härte als das Werkzeug aufweisen und deshalb zu einer nachhaltigen Schädigung führen können

Adhäsionsverschleiß äußert sich durch einen dauerhaften Materialübertrag vom Werkstück zum Werkzeug, der in der Folge zu Formungenauigkeiten führen kann. Dieser Materialübertrag beruht auf dem Mechanismus der Grenzflächenbindung und tritt meist bei Werkstoffen geringerer Härte auf, da bei Metallen mit zunehmender Härte die Adhäsionsneigung abnimmt.

Die Oberflächenermüdung oder auch Oberflächenzerrüttung bezeichnet eine Schädigung der Oberflächenrandzone durch tribologische Wechselwirkung in Abhängigkeit von Belastungsamplitude und Zyklen­anzahl. Eine mögliche Ermüdungserscheinung ist die Bildung von Oberflächenrissen.

Durch die im Prozess freigesetzte Reibungsenergie werden chemische Reaktionen zwischen Werkstück, Werkzeug, Schmiermittel oder Umgebungsmedium begünstigt. Außerdem können sich Reaktionsschichten bilden. Dieser Verschleißmechanismus der tribo­chemischen Reaktion kann zu einer deutlichen Veränderung der Materialeigenschaften führen. Oftmals bedingen sich die einzelnen Verschleißmechanismen gegenseitig.

Verschleiß in der Fertigungstechnik

Generell ist der Werkzeugverschleiß eine wesentliche Größe bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Fertigungsprozessen. Mit zunehmendem Verschleiß sinkt die Qualität des Fertigungsergebnisses, zum Beispiel in Bezug auf die Oberflächengüte und Formge­nauigkeit. Die Messung von Verschleißgrößen ist vielfach werkzeug- und prozessabhängig und kann sowohl am Werkzeug als auch am Werkstück erfolgen. Generell wird versucht, den Materialverlust oder die Veränderung von Qualitätskriterien messtechnisch zu erfassen, zu quantifizieren und prozessabhängige Grenzwerte festzulegen.