Wie man Verschleiß vorbeugt

Verschleiß kann erheblichen Ärger verursachen und zu erheblichen Ausfallzeiten mit schwerwiegenden wirtschaftlichen Konsequenzen führen. Doch keine Sorge, nach dem Lesen dieses Blogbeitrags werden Sie wissen, wie Sie Verschleiß wirksam verhindern können.

In der Industrie ist Verschleiß allgegenwärtig und oft ein lästiger Begleiter. Er führt zu längeren Ausfallzeiten aufgrund aufwendiger Wartungsarbeiten. Doch was genau ist Verschleiß? Nach DIN 50320 ist Verschleiß definiert als «fortschreitender Materialverlust an der Oberfläche eines festen Körpers, verursacht durch mechanische Einwirkungen, wie den Kontakt und die relative Bewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers.»

Was ist Tribologie?

Die Tribologie beschäftigt sich insbesondere mit Verschleiß, Reibung und der erforderlichen Schmierung zwischen zwei Oberflächen. Ihr Ziel ist es, Technologien zur Optimierung von Reibungsprozessen zu entwickeln und den Verschleiß zu minimieren. Die Tribologie ist also mehr als nur eine Wissenschaft.

Die Bedeutung davon wird deutlich in einer kürzlich durchgeführten Studie von Kenneth Holmberg und Ali Ardemir, die zeigt, dass etwa 23 % des weltweiten Energieverbrauchs auf tribologische Kontakte zurückzuführen sind. Der Einsatz fortschrittlicher Verschleißtechnologien kann die weltweiten Kohlendioxidemissionen um bis zu 1.460 Tonnen reduzieren.

Die Reduzierung des Verschleißes ist jedoch nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich von großer Bedeutung. Es wird geschätzt, dass Reibung und Verschleiß in den Industrieländern Kosten in Höhe von bis zu 7 % des Bruttoinlandsprodukts verursachen.

Was beeinflusst den Verschleiß?

Aber was verursacht Verschleiß eigentlich? Grundsätzlich gibt es vier verschiedene Arten von Verschleiß: Normaler Verschleiß, Fretting, Fressen und Festfressen sowie Abrasionspartikel.

Beispiel für Abreibung

Diese Prozesse werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst:

• Oberfläche: Der Grad des Verschleißes hängt von der Oberflächenbeschaffenheit der beiden Materialien ab, die aufeinander reiben. Dies ist vergleichbar mit dem Schleifen von Holz in der Schule: Je feiner das Schleifpapier, desto geringer ist der Verschleiß des Holzes. Dies gilt im Prinzip für alle Materialien. Eine höhere Oberflächenqualität führt zu geringerem Verschleiß.

• Materialstruktur und -eigenschaften: Neben der Oberflächenbeschaffenheit spielen auch andere Materialstrukturen und -eigenschaften eine entscheidende Rolle beim Verschleiß eines Materials. Beispielsweise weisen Materialien mit hoher Festigkeit tendenziell weniger Verschleiß auf als Materialien mit geringer Festigkeit.
  
  

Die Materialstruktur von AMPCO® 21 im Vergleich zu herkömmlicher Aluminium Bronze

• Oxidschicht: Das Bilden einer Oxidationsschicht um ein Metall reduziert den Reibungskoeffizienten und somit auch den Verschleiß. Diese Oxidationsschicht fungiert als natürliche Schutzschicht zwischen den beiden Materialien und ist sowohl verschleiß- als auch korrosionsbeständig.

• Belastung: Es gibt verschiedene Arten von Belastungen, darunter dynamische, statische und Stoßbelastungen. Die Art der Belastung beeinflusst die Intensität des Verschleißes. Dies gilt insbesondere für die Reibungs- und Haftfestigkeit.

• Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit, mit der zwei Materialien aufeinander reiben, beeinflusst ebenfalls den Verschleiß. Dies zeigt sich beispielsweise bei der Erosion durch Flüssigkeiten. Je schneller eine Flüssigkeit durch ein Rohr fließt, desto stärker ist der Verschleiß des Rohrs.

• Ermüdung: Wird ein Material zyklisch belastet, können fortschreitende und örtlich begrenzte Strukturschäden auftreten. Wiederholte, wechselnde mechanische Beanspruchungen können zur Bildung und Ausdehnung von Rissen führen.

Wie man Verschleiß vorbeugt

Eine der ältesten Methoden zur Verringerung von Verschleiß ist die Schmierung. Ein Schmierfilm hält die Oberflächen an den Kontaktstellen auf Abstand und reduziert somit jegliche Form von Verschleiß. Eine weitere Option ist die Verwendung von sogenannten Verschleißteilen. Diese sind kostengünstig und leicht zu ersetzen, was lange Ausfallzeiten aufgrund von Wartungsarbeiten verhindert.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Materialeigenschaften zu verbessern, um eine höhere Verschleißfestigkeit zu erzielen. AMPCO METAL hat sich auf die Herstellung besonders verschleißfester Aluminium Bronzen spezialisiert. Ein spezielles Verfahren, das sogenannte MICROCAST®-Verfahren, sorgt dafür, dass die meisten AMPCO®-Legierungen eine vergleichsweise hohe Härte, eine hervorragende Oberflächenqualität und eine hohe Zugfestigkeit aufweisen. All diese Eigenschaften tragen zu einer erhöhten Verschleißfestigkeit bei.