Methode zur Beurteilung des Verschleißverhaltens von Kunststoffproben
Bei der Beurteilung des Verschleißverhaltens von Kunststoffproben und -bauteilen sind Messeverfahren, die den Verschleiß z.B. durch Masseverlust oder -Volumenabtrag quantifizieren oftmals nicht geeignet.
Da das Verschleißverhalten eine Systemeigenschaft und keine Materialkennwert ist, sollte die tribologische Prüfung so nah am Anwendungsfall liegen wie möglich. Andernfalls kommt es zu starken Abweichungen des Verschleißes zwischen Labortest und Anwendungsfall. In diesem Zusammenhang sollte unter realitätsnahen Prüfbedingungen (gleiche Flächenpressungen, Reibgeschwindigkeit, Probenkontaktflächen, etc.) getestet werden.
Aus dieser Methodik resultiert sehr oft, dass selbst nach einer Versuchsdauer von 24 h und einem Reibweg von mehreren Kilometern der Verschleiß in Form von Masseverlust oder Volumenabtrag sehr gering und damit kaum messbar ist. Erschwerend kommt noch hinzu, dass plastische Verformungen und Materialübertragungen das Messergebnis noch verfälschen.
Nicht selten sind das lokale Aufschmelzen der Reibfläche, die Ausbildung von Furchen (Verformung, keine Materialverlust), Wellen und Schuppen. Diese Verschleißerscheinungen können hinsichtlich der Kunststoffauswahl ein K.O. – Kriterium sein, würden aber bei den gravimetrischen und volumetrischen Messverfahren nicht erfasst.
Um diesem Dilemma zu entgehen und den Verschleiß einer Kunststoffprobe schnell und sicher beurteilen zu können, wurde am Institut für Fördertechnik und Kunststoff ein visuelles Beurteilungsverfahren entwickelt und seit Jahren erfolgreich angewandt.
Dieses Verfahren macht sich die Tatsache zu nutze, dass der Mensch in der Lage ist bereits geringste visuelle Unterschiede einer Oberfläche (Form, Glanz, Farbe, etc.) zu erfassen.
Die für Kunststoffauswahl entscheidend Verschleißerscheinungen lassen sich so erfassen und durch Kriterien bewerten.
Kriterien zur visuellen Bewertung des Verschleißes einer Kunststoffprobe:
Verschleiß-kennwert | Kriterium |
---|
0 | keine sichtbare Veränderung gegenüber einer neuen Fläche |
0,5 | keine Abriebpartikel; lediglich Glanzunterschiede |
1 | wenige Abriebpartikel; geringe Einlaufspuren; Reibfläche unterscheidet sich deutlich von der unbeanspruchten Oberfläche; Kratzer |
2 | viele Abriebpartikel und deutlich sichtbare Einlaufspuren wie Riefen und Furchen über die komplette Reibfläche und/ oder lokale deutliche sichtbare Materialübertragung und/oder lokale Schmelzung der Reibfläche; aber ursprüngliche Reibfläche ist im Profil noch größtenteils erhalten |
3 | sehr starke Anhäufung von Abriebpartikeln; starke Einlaufspuren – die ursprüngliche Reibfläche ist abgetragen und/ oder großflächige Materialübertragungen und/oder großflächige Schmelzung der Reibfläche, thermische Verformungen der Reibfläche (Schuppen, Wellen, etc.) |
4 | verschleißbedingter Abbruch des Versuchs vor dem geplanten Ende |
Reibungs- und Verschleißkennwerte von Kunststoff-Kunststoffreibpaarungen nach der Einlaufphase (Verschleißkennwert nach TUC-Methode):
