01.12.2020
Verschleißkoeffizient als Funktion der Luftfeuchte und der Normalkraft mal Gleitweg für 100Cr6-Kugel gegen Ebene

Verschleißkoeffizient als Funktion der Luftfeuchte und der Normalkraft mal Gleitweg für 100Cr6-Kugel gegen Ebene

Quelle: BAM

In der Tribologie – der Lehre von aufeinander einwirkenden Oberflächen unter Relativbewegung, die sich mit Reibung, Verschleiß und Schmierung befasst – wird u. a. versucht, den erwarteten Verschleiß vorherzusagen, um Standzeiten zu verlängern oder Bauteil- und Systemausfälle zu verhindern. Die Anzahl der Einflussparameter ist erheblich und diese oft schwer messbar. Dazu streuen die Ergebnisse meistens sehr stark. Für wenige Fälle mit genauen Randbedingungen existieren schon solide Simulationsmodelle. Diese Modelle sind auf Ergebnisse von Tribo-Experimenten an speziellen Geräten (Tribometern) angewiesen. In der BAM werden für eine Vielzahl an Beanspruchungs- und Umgebungsbedingungen seit Jahrzehnten Tribometer gebaut und eingesetzt, um empirisch Daten an Modellprobekörpern mit einfachen Geometrien zu generieren. Eine wesentliche Aufgabe der experimentellen und theoretischen Arbeit war und ist, Kennwerte zu identifizieren, welche die Systeme sinnvoll beschreiben können. So wurde in der BAM eine Datenbank (TRIDAS) entwickelt, um diese Daten zu sammeln.

Ca. 50 neue Ergebnisse und ca. 600 Daten aus der Datenbank werden in dieser Arbeit analysiert, um den Verschleißkoeffizienten (Verschleißvolumen durch Normalkraft und Gleitweg) von Kugeln aus 100Cr6-Stahl gegen Ebenen des gleichen Materials als Funktion der Luftfeuchte zu untersuchen. Eine allgemeine Korrelation zwischen der Luftfeuchte und dem Verschleißkoeffizienten ist längst bekannt. Mithilfe der großen Datensätze und statistischer Analysen konnten wir eine Map des Verschleißkoeffizienten erstellen, die ermöglicht, den Verschleiß im gesamten Luftfeuchtebereich mit großer Genauigkeit vorauszusagen. Dabei wurde zum ersten Mal erkannt, dass der Verschleißkoeffizient auch von Normalkraft und Gleitweg selbst abhängt. Deshalb – als Novum – wurden diese Parameter zusätzlich in die Analyse einbezogen. Die Ergebnisse haben einen großen Einfluss auf die Evaluierung der Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit von tribologischen Experimenten und sind Grundlage für Simulationen und weiterführende theoretische Untersuchungen.

Influence of relative humidity on wear of self-mated 100Cr6 steel
Manuel Reichelt, Brunero Cappella
erschienen in Wear, Vol. 450-451, Seite 203239
BAM, Fachbereich Makro-Tribologie und Verschleißschutz