Verschleiß ist eine Hauptursache für Produktionsstillstände. Daher ist die Verschleißfestigkeit von Legierungen von großer Bedeutung. Kupferlegierungen wie Aluminium Bronzen bieten hier eine effiziente Lösung.
Saphir und Diamant sind nicht nur Symbole für Luxus und eine hohe Nachfrage im Schmuckbereich, sondern auch zwei der verschleißfestesten natürlichen Materialien weltweit. Für lange Zeit gab es keine Legierungen, die in Sachen Verschleißfestigkeit mit Diamanten und Saphiren mithalten konnten. Jedoch existieren heute Legierungen mit ähnlichen Eigenschaften, die weitaus kosteneffizienter und daher für industrielle Zwecke besser geeignet sind. Bevor wir tiefer in dieses Thema eintauchen, lassen Sie uns die Grundlagen klären.
Was ist Tribologie?
Tribologie ist die Wissenschaft, die sich mit Reibung, Verschleiß, Schmierung und den Wechselwirkungen von Oberflächen in relativer Bewegung beschäftigt. Diese interdisziplinäre Disziplin wird von Werkstoffwissenschaftlern, Maschinenbauingenieuren, Chemikern und Physikern betrieben und zielt darauf ab, Reibungsprozesse zu verstehen und zu optimieren.
Bild: Abrasiver Verschleiß an einem Rohr
In der Praxis beschäftigt sich die Tribologie mit der Untersuchung von Reibung, Schmierung und Verschleiß an Bauteilen wie Lagern, Führungen, Motoren und Getrieben. Dabei steht die Werkstoffauswahl im Fokus, insbesondere die Verschleißfestigkeit, die in verschiedenen Industriezweigen eine entscheidende Rolle spielt, um Produktionsprozesse effizient und kostengünstig zu gestalten.
Was bedeutet Verschleißfestigkeit?
Verschleißfestigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Materials, sich gegen mechanische Abnutzung zu schützen. Um diese Eigenschaft zu verbessern, werden oft Oberflächenhärten oder Beschichtungen eingesetzt. Keramische Materialien sind besonders verschleißfest. Eine geeignete Schmierung kann ebenfalls die Verschleißfestigkeit erhöhen. Neben dem Werkstoff sind zwei Hauptfaktoren für die Verschleißfestigkeit von Bedeutung:
- Art des Kontakts: Hierbei spielen Dynamik, Gleit- oder Rollbewegungen, die beteiligten Materialien und deren Eigenschaften (z. B. Rauheit) eine wichtige Rolle.
- Umwelt: Faktoren wie Temperatur, Flüssigkeiten (Wasser, Seewasser, Chemikalien), Sonneneinstrahlung, Schmierung und Geschwindigkeit der Bewegung beeinflussen die Verschleißrate.
Warum ist Verschleißfestigkeit wichtig?
Verschleißfestigkeit spielt in vielen Industriezweigen eine zentrale Rolle, da sie für technische Anwendungen von grundlegender Bedeutung ist. Dies betrifft insbesondere Lager, Verschleißpolster, Verschleißplatten, Zahnräder und rotierende Wellen. Die Fähigkeit von Oberflächen, ihre Form zu erhalten und somit ihre Funktion zu erfüllen, erfordert eine hohe Verschleißfestigkeit.
Verschleißfestigkeit von Aluminium Bronze
Obwohl Diamanten und Saphire die verschleißfestesten Materialien sind, werden sie aufgrund ihrer Seltenheit und Kosten nicht in der Industrie verwendet. Stattdessen setzen Industrien auf Alternativen wie Stahl. Nicht alle Stähle eignen sich jedoch, und verschleißfeste Stähle enthalten oft hohe Anteile an Kohlenstoff und Mangan.
Bild: Verschleißfest bearbeitete Teile aus Aluminium Bronze
Kupferlegierungen wie Zinnbronze, Phosphorbronze, Bleibronze, Rotguss, Messing und Aluminium Bronze sind die am häufigsten verwendeten Materialien für Verschleißanwendungen. Jedes dieser Materialien hat Vor- und Nachteile, abhängig von der spezifischen Anwendung. Aluminium Bronze zeichnet sich durch hohe mechanische Eigenschaften aus und ist daher für Anwendungen mit starker Belastung ideal. Es bietet außerdem hohe Festigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Konstruktionsspannung, was dazu beiträgt, Bauteile wie Zahnräder in kleineren Dimensionen zu fertigen.
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