Wie wird Tribologie definiert?
Tribologie wird auch als Reibungslehre bezeichnet. Sie beschreibt die Wissenschaft von aufeinander einwirkenden Oberflächen in Relativbewegungen. Typische Elemente der Tribologie sind Reibung, Verschleiß und Schmierung. Die Tribologie betrachtet die Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Festkörpern und auch die Wechselwirkung zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten oder Gasen.
Reibungsarten
Unter Reibung wird in der Tribologie die Summe der Kräfte beschrieben, welche an der Berührungsfläche zweier Körper entsteht und deren Bewegung gegeneinander beeinflusst. Die Reibkraft wird durch weitere Faktoren beeinflusst. Dazu zählen z.B. die Belastung, mit der die Flächen aufeinandergepresst werden, die Betriebstemperatur, die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Rauigkeit der Materialoberflächen. Denn egal wie glatt eine Oberfläche wirkt, betrachtet man sie unter dem Mikroskop, werden kleinste Unebenheiten im Material sichtbar. Ohne eine Form der Trennung, z.B. durch einen Schmierfilm, können sich diese Oberflächenunebenheiten bei Kontakt festfressen. In jedem Fall findet bei der Bewegung ein gewisser Abrieb, eine Adhäsion und/oder ein Abplatzen dieser Unebenheiten statt.
Es gibt verschiedene Reibungsarten. Die Einteilung der Arten erfolgt nach Bewegungsart, Zustand an den Grenzflächen und der Gleitgeschwindigkeit. Typische Ausprägungen sind:
- Trockenreibung: Beschreibt die Reibung zwischen zwei Oberflächen ohne Flüssigkeitsfilm, Gasen oder sonstigen Verunreinigung.
- Grenzreibung: Ist die Reibung zwischen zwei Oberflächen, die durch Oxide, Flüssigkeiten oder andere Verunreinigungen getrennt sind.
- Flüssigkeitsreibung: Hierbei sind die Reibpartner vollständig durch eine Flüssigkeits- oder Gasschicht voneinander getrennt, um Verschleiß zu minimieren. Es wird zwischen hydrostatischer und hydrodynamischer Reibung unterschieden.
- Mischreibung: Ist ein Mix aus Grenz- und Flüssigkeitsreibung.
Die Herausforderung besteht darin, den Reibungskoeffizienten so weit wie möglich zu reduzieren, indem die Faktoren, die sich negativ auf die Oberfläche in Relativbewegung auswirken können, entweder eliminiert oder zumindest kontrolliert werden.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Reibung in mechanischen Systemen zu verringern:
- Verwendung von Schmiermitteln, deren Viskosität und Beschaffenheit für den Einsatz abgestimmt wurden. Eine spezielle Additivierung kann ein Öl für jeden Anwendungsfall optimieren. In manchen Fällen eignen sich auch Festschmierstoffe wie Graphit.
- Die Verwendung von Oberflächen, die Abrieb kompensieren können, wie z. B. Materialien mit geringer Scherfestigkeit, wofür Blei-/Kupfer-Gleitlager ein Beispiel sind.
- Ersetzen der Gleitreibung durch Wälzreibung, z.B. durch den Einsatz von Wälzlagern.
Verschleiß ist die ungewollte Veränderung von Form und Eigenschaften einer Werkstoffoberfläche durch äußere Einflüsse. Es gibt mechanische (Kontakt mit anderen Oberflächen), thermische (Hitze oder Kälte), chemische (Korrosion) oder elektrische Einflüsse, die Verschleiß hervorrufen können. In der Schmierungstechnik wird Verschleiß meist durch mechanische Faktoren (in Form von Abrieb oder Materialausbrüchen) bedingt, in dem sich zwei Körper gegeneinander bewegen.
Es wird zwischen verschiedenen Formen des Verschleißes unterschieden. Dazu gehören abrasiver Verschleiß, adhäsiver Verschleiß, Oberflächenzerrüttung und Tribooxidation.
Bei metallischen Oberflächen treten oft die Schadensbilder Pitting oder Graufleckigkeit auf.
Ihr Ansprechpartner
