Verschleißarten – Klassifizierung und Prävention

Welche Schäden entstehen durch Verschleiß?

Verschleiß schädigt das technische Bauteil auf zwei Arten. Zum einen verkleinert sich das Bauteil durch den Materialverlust der sich berührenden Werkstücke. Der daraus resultierende größere Abstand zwischen den beweglichen Teilen führt zu einer Fülle von Problemen wie hohen Vibrationen und Geräuschpegeln, verminderter Effizienz und Systemstörungen. Bei dynamischer Belastung kann die geringere Bauteilgröße zu Ermüdungsbrüchen und schließlich zu einem schwerwiegenden Ausfall führen.

Außerdem löst sich Material von der verschlissenen Oberfläche ab. Diese Abriebpartikel können zu Verunreinigungen führen und sind daher ebenfalls schädlich. Darüber hinaus können sie die Entstehung weiteren Verschleißes begünstigen, da sie als abrasives Mittel wirken, wenn sie zwischen den Kontaktflächen eingeschlossen werden. Die Ansammlung von Ablagerungen in einer Rohrleitung oder einem Ölfilter kann zu einer eingeschränkten Funktionsfähigkeit eines Systems führen. Die daraus resultierenden Kosten sind enorm. Daher wurden seit den Anfängen der Industrie große Anstrengungen unternommen, um den Verschleiß zu verringern.  

Die verschiedenen Arten von Verschleiß

Während Abrasion, Adhäsion und Korrosion die häufigsten Arten von Verschleiß sind, gibt es noch einige andere Arten von Verschleiß.

1. Abrasiver Verschleiß: Dies ist die häufigste Verschleißart, bei der harte Partikel oder raue Oberflächen über eine weichere Oberfläche gleiten. Dies führt letztendlich zu einem Materialabtrag. Diese Art von Abnutzung kann in zwei Untertypen unterteilt werden: Zweikörperverschleiß und Dreikörperverschleiß. Beim Zweikörperverschleiß verursacht die harte Oberfläche des einen Materials direkt Abrieb auf dem anderen. Beim Dreikörperverschleiß verursachen freie Partikel, die zwischen zwei Oberflächen eingeschlossen sind, Abrieb.
2. Adhäsiver Verschleiß: Adhäsiver Verschleiß, auch bekannt als Fressen oder Scheuern, entsteht, wenn zwei Metalloberflächen ohne ausreichende Schmierung gegeneinander gleiten. Dadurch kann es zu Rissen an der Oberfläche kommen. Im schlimmsten Fall kommt es zum festfressen der Materialoberflächen. Diese Verschleißart tritt häufig bei Gleit- und Rollanwendungen auf und führen zu erheblichen Maschinenschäden oder zum Ausfall.
3. Ermüdungsverschleiß: Diese Verschleißart wird auch als Oberflächenermüdung bezeichnet und tritt auf, wenn ein Material wiederholter Belastung oder Beanspruchung ausgesetzt ist, wodurch Risse entstehen, die zu Materialverlust führen können. Sie tritt häufig bei Komponenten auf, die zyklischen Belastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Zahnräder und Lager. Im Laufe der Zeit können sich durch die wiederholte Beanspruchung Risse unter der Oberfläche bilden, die sich dann bis zur Oberfläche ausbreiten und zur Ablösung von Materialfragmenten führen können.
4. Erosive Abnutzung: Dies geschieht, wenn Partikel in einem flüssigen Medium mit hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche aufprallen und dabei Material abtragen. Er tritt häufig bei hydraulischen Maschinen oder Rohren auf, die abrasive Flüssigkeiten führen. Die Schwere des erosiven Verschleißes hängt von Faktoren wie der Geschwindigkeit und Größe der Partikel, dem Aufprallwinkel und der Härte der Oberfläche ab. Diese Verschleißart ist stark Werkstoffabhängig.
5. Korrosiver Verschleiß: Diese Art von Verschleiß tritt auf, wenn die Oberfläche eines Materials von seiner Umgebung chemisch angegriffen wird. Dies kann zur Bildung von Grübchen und Rissen führen, die wiederum den mechanischen Verschleiß beschleunigen können. Korrosiver Verschleiß tritt häufig bei Materialien auf, die aggressiven Umgebungen ausgesetzt sind, z. B. wenn sie Säuren oder Salze enthalten.
6. Fretting-Verschleiß: Diese Art von Verschleiß tritt auf, wenn zwei Oberflächen in Kontakt sind und kleinen, oszillierenden Relativbewegungen ausgesetzt sind. Dies kann zur Abtragung von Material und zur Bildung von Abriebpartikeln führen, die dann den weiteren Verschleiß beschleunigen können. Fretting-Verschleiß ist ein häufiges Problem bei Schraubverbindungen und Lagern.

Wie beugt man Verschleiß vor?

Die Vermeidung von Verschleiß ist in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung, um die Langlebigkeit und Effizienz von Maschinen und Anlagen zu gewährleisten. Es gibt mehrere Strategien, die zur Minderung von Verschleiß eingesetzt werden können. Die Auswahl des Materials ist eine wichtige Überlegung; die Wahl von Materialien mit hoher Härte kann dazu beitragen, abrasiven und adhäsiven Verschleiß zu verhindern. Auch Oberflächenbehandlungen wie Beschichtungen oder Härten können die Verschleißfestigkeit eines Materials erhöhen. Die richtige Schmierung ist ein weiterer Schlüsselfaktor zur Vermeidung von adhäsivem Verschleiß, da sie den direkten Kontakt zwischen den Oberflächen reduziert.

Regelmäßige Wartung und Inspektion können helfen, frühe Anzeichen von Verschleiß zu erkennen und weitere Schäden zu verhindern. Was die Konstruktion betrifft, so kann die richtige Ausrichtung der Komponenten und die gleichmäßige Verteilung der Lasten dazu beitragen, Ermüdungsverschleiß zu verhindern. In Umgebungen, in denen korrosiver Verschleiß ein Problem darstellt, kann die Verwendung von Materialien, die gegen chemische Angriffe resistent sind, oder der Einsatz von Schutzbarrieren dazu beitragen, Verschleiß zu verhindern.

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