Fachwörter-Lexikon
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Strahlen mit Glasperlen
Kaum oder nicht abrasiv wirkt das Stahlen mit Glaskugeln. Es dient beispielsweise zum Mattieren von Oberflächen auf dekorativen Metallteilen, kann aber auch zur Aktivierung von Stählen vor einer Beschichtung in Betracht kommen. Beim dekorativen Strahlen ist zu berücksichtigen, dass die Glaskugeln im Prozess brechen können und die Bruchstücke in die Oberfläche eingedrückt werden können. Bei der Beschichtung mit galvanischen Schichten können derartige Bruchstücke Quellen für Blasenbildungen und nachfolgender Korrosion sein. Bei der galvanischen Beschichtung ist darauf zu achten, mit geringen Schichtdicken (weniger als 2 µm bis 3 µm) oder mit speziellen Verfahren – glanzerhaltende Abscheidung – zu beschichten.
Tauchentfettung
Zur Reinigung von Werkstoffen durch Tauchentfettung werden die zu reinigenden Teile in das Entfettungsmittel eingetaucht und für eine gewisse Zeit dort belassen. Die Tauchdauer richtet sich nach dem Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Teile. Die Reinigungswirkung eines Entfettungsmittels kann durch Anwendung von erhöhter Temperatur verbessert werden. Im Fall der Nutzung von organischen Lösemittel ist allerdings die Belastung durch die Verdunstung von kritischem Lösemittel (Arbeitsschutz, Umweltschutz) zu berücksichtigen. Bei wässrigen Entfettungsmitteln ist deren korrosive Wirkung auf Metalle zu berücksichtigen. In der Regel können wässrigen Entfettungsmitteln Substanzen zugegeben werden, die einen Korrosionsangriff unterdrücken oder reduzieren (Inhibitoren)
Tribologisches System
Das in Abbildung 1 schematisch dargestellte tribologische System ist eine Abstrahierung, die letztlich auf jeden denkbaren Verschleißfall anwendbar ist. Der im Mittelpunkt der Betrachtung stehende Grundkörper befindet sich in Kontakt und Relativbewegung mit einem (festen, flüssigen oder gasförmigen) Gegenkörper. Das Beanspruchungskollektiv und hierbei insbesondere die aufgebrachte Belastung bestimmt im Zusammenspiel mit der Mikrogeometrie und dem Verformungsvermögen von Grund- und Gegenkörperwerkstoff die Kontaktbedingungen (d.h. die reale Kontaktfläche).
Abb. 1: Tribologisches System (in Anlehnung an die zurückgezogene DIN 50320 [3])
Zwischen den beiden Körpern befindet sich häufig ein Zwischenstoff. Dabei kann es sich beispielsweise um Luft, Wasser, Abrasivpartikel oder auch gezielt zur Verschleißminderung eingebrachte Schmierstoffe handeln. Der Zwischenstoff hat in Kombination mit dem Umgebungsmedium (häufig identisch mit dem Zwischenstoff) und der Temperatur des Systems entscheidenden Einfluss auf eventuell parallel auftretende korrosive Prozesse, die wiederum das Verschleißverhalten beeinflussen können. Die Festlegung der Systemgrenze entscheidet darüber, in welchem Umfang äußere Faktoren mit in die Verschleißbetrachtung einbezogen werden. So kann es für orientierende Untersuchungen im Labormaßstab sinnvoll sein, eine enge Systemgrenze zu ziehen, während für betriebsähnliche Versuche die Grenze hinreichend weit gefasst sein sollte, um alle potentiellen Einflüsse realitätsnah abbilden zu können. Diese Ausführungen verdeutlichen, dass die Verschleißbeständigkeit eines Werkstoffs nur in Bezug auf den konkreten Anwendungsfall und unter Berücksichtigung aller Systembestandteile bewertet werden kann. Kein Werkstoff ist per se verschleißbeständig.
Wie Abbildung 1 zu entnehmen ist, umfasst das auf Grund- und Gegenkörper wirkende Beanspruchungskollektiv zahlreiche, höchst unterschiedliche Einzelfaktoren, die jedoch alle miteinander verknüpft sind. So ergeben sich die in der Grenzfläche wirkenden Belastungen (Kräfte und Momente) unmittelbar aus den Bewegungsverhältnissen und dem Reibungszustand. Ausgehend von einem festen Gegenkörper werden vier Grundformen der Kinematik von Festkörpern unterschieden (Abb. 2). Das Gleiten ist charakterisiert durch eine Translation in der Kontaktfläche (Pendant für flüssigen oder gasförmigen Gegenkörper: Strömen), während beim Rollen eine Rotation um eine parallel zur Kontaktfläche orientierte Momentanachse stattfindet. Beim Bohren hingegen rotiert der Gegenkörper senkrecht zur Grenzfläche. Ein intermittierender Kontakt senkrecht zur Kontaktfläche wird als Stoßen oder Prallen bezeichnet [1]. Reale Verschleißfälle sind häufig durch eine Kombination dieser elementaren Bewegungsformen gekennzeichnet. So besitzen zum Beispiel Rollbewegungen fast immer mikroskopische oder makroskopische Gleitanteile, so dass stattdessen der Begriff Wälzen verwendet wird.
Abb. 2: Elementarformen der Kinematik von Festkörpern: a) Gleiten, b) Rollen (Wälzen), c) Bohren, d) Stoßen / Prallen
Bezüglich des Reibungszustandes wird zwischen drei Grundarten unterschieden. Festkörperreibung bezeichnet die Reibung zwischen zwei, in unmittelbarem Kontakt stehenden festen Körpern (sind die Oberflächen der Reibpartner hierbei mit einem molekularen Grenzschichtfilm bedeckt, ist auch der Begriff Grenzschichtreibung üblich) [1]. Sind Grund- und Gegenkörper durch einen flüssigen Film lückenlos voneinander getrennt, liegt Flüssigkeitsreibung vor (bzw. Gasreibung bei einem gasförmigen Film). Trennt der flüssige Film die Reibpartner nur teilweise, so dass noch Bereiche mit Festkörperreibung vorhanden sind, handelt es sich um Mischreibung [1]. Im praktischen Einsatzfall wie zum Beispiel in Wälzlagern wird üblicherweise die Flüssigkeitsreibung angestrebt. Realisiert wird dies mithilfe von Flüssigschmierstoffen. Der Begriff Schmierung bezeichnet folgerichtig die Verringerung von Reibung und Verschleiß zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Reibpartnern [2]. Wie in den folgenden Kapiteln noch näher ausgeführt werden wird, ist die Schmierung trotz ihrer großen praktischen Bedeutung nur eine der zahlreichen Möglichkeiten des Verschleißschutzes.
[1] H. Czichos, K.-H. Habig: Tribologie -Handbuch – Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik. 3. Aufl., Wiesbaden: Vieweg + Teubner, 2010. – ISBN 978-3-8348-0017-6
[2] V. L. Popov: Kontaktmechanik und Reibung – Von der Nanotribologie bis zur Erdbebendynamik. 3. Aufl., Berlin Heidelberg: Springer Vieweg, 2015. – ISBN 978-3-662-45974-4
[3] Norm DIN 50320:1979-12: Verschleiß – Begriffe, Systemanalyse von Verschleißvorgängen, Gliederung des Verschleißgebietes. Berlin: Beuth Verlag, 1997 zurückgezogen