Messung von Verschleiß

Adhäsiver Verschleiß

Adhäsiver Verschleiß tritt auf, wenn zwei feste Objekte aneinander reiben und miteinander verbunden (verklebt) werden, dann brechen und sich trennen. Adhäsiver Verschleiß entsteht durch chemische Bindungen zwischen den festen Gegenständen. Aus diesem Grund ist ein Adhäsiver Verschleiß zwischen den folgenden Arten von festen Gegenständen wahrscheinlich:

• Materialien der gleichen Art
• Materialien, die die gleiche kristalline Struktur und ähnliche Gitterkonstanten haben

Abrasiver Verschleiß

Abrasiver Verschleiß tritt zwischen zwei festen Objekten auf, wenn die Vorsprünge des härteren Materials das weichere Material mechanisch abtragen. Zu den Merkmalen gehören vergleichsweise gute Schmierungsbedingungen und ein geringer Grad an Adhäsion sowie ein größerer Verschleiß im Vergleich zu anderen Verschleißarten.

Ermüdungsverschleiß

Ermüdungsverschleiß tritt auf, wenn die Rollreibung gegenüber der Gleitreibung überwiegt, z. B. auf der Lauffläche eines Lagers oder auf der Oberfläche eines Zahnrads. Der Prozess, der zur Ermüdungsreibung und demnach zum Verschleiß führt, ist wie folgt:

• (1) An der Oberfläche, an der sich Metallteile berühren, wirken wiederholte Belastungen.
• (2) Diese wiederholten Belastungen führen dazu, dass sich die Oberfläche allmählich verhärtet.
• (3) Es entstehen feine Risse, die sich zu größeren Rissen entwickeln.
• (4) Die Oberflächenschicht schält sich ab.

Die Scherspannung, die die feinen Risse in (3) verursacht, ist an einem Punkt leicht unterhalb der Oberfläche am höchsten. Derselbe Prozess wie oben führt auch zu Lochfraß, der als Folge von Rollermüdung fleckenartige Vertiefungen auf einer Lageroberfläche bildet, sowie zu Splittern, bei denen als Folge von Materialermüdung beträchtlich große Metallfragmente von der Zahnoberfläche abfallen.

Fressverschleiß

Fressverschleiß ist ein Verschleiß, der an der Kontaktfläche zwischen Materialien auftritt, die in der Annahme konstruiert wurden, sie würden nicht verrutschen. Wenn Bauteile, die mit Schrauben und Muttern befestigt sind (oder die Kontaktflächen zweier Bauteile), wiederholt belastet werden, kommt es zu einem leichten relativen Abrutschen (Fressen), das Verschleiß verursacht. Feine Risse entstehen an der Oberfläche, an der sich Fressverschleiß bildet. Da die äußere Belastung und die wiederholte Beanspruchung auf die Stelle des Fressverschleißes einwirken, wird die Dauerfestigkeit auf die Hälfte oder weniger des ursprünglichen Wertes reduziert, was zu einem Ermüdungsbruch führt.

Verschleißmessung von Bremsbelag

Ein neuer Autobremsbelag ist etwa 10 mm dick. Obwohl der Zeitpunkt je nach Hersteller variiert, wird der Bremsbelag im Allgemeinen ausgetauscht, wenn er auf etwa 1 bis 3 mm abgenutzt ist. Der Bremsbelag wird bei einer Scheibenbremse durch die Reibung mit der Bremsscheibe und bei einer Trommelbremse durch die Reibung mit der Bremstrommel abgenutzt. Auch die Bremsscheibe und die Bremstrommel werden abgenutzt. Da die Verschleißerscheinungen auf der abgenutzten Oberfläche des Bremsbelags zu sehen sind, können die Haltbarkeit des Bremsbelags und die Art der Abnutzung beim Bremsen durch Messung oder Betrachtung des Bremsbelagvolumens und des Verschleißgrads ermittelt werden.

Verschleißmessung von Drehwerkzeugen

Die Spitze eines Schaftfräsers oder eines Drehmeißels wird durch die Reibung mit dem Werkstück und den Spänen abgenutzt. Die Teile, die sich abnutzen, sind je nach Material unterschiedlich. In den meisten Fällen tritt der Verschleiß jedoch an der Spanfläche und der Entlastungsfläche auf. Mögliche Ursachen sind eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit oder ein ungeeignetes Material des Drehwerkzeugs. Da die Belastung des Werkzeugs bei der Bearbeitung eines schwer zerspanbaren Materials zunimmt, ist der Verschleiß größer als bei der Bearbeitung normaler Materialien. Es ist Vorsicht geboten, da die Reibung an der Entlastungsfläche die Schnittkraft erhöhen oder die Schnitttiefe verändern kann.
Aus diesen Gründen ist die Verschleißmessung von Drehwerkzeugen äußerst wichtig für die Bewertung der Schnittgeschwindigkeit und die Auswahl des Werkzeugmaterials.

Herausforderung bei der Messung von Verschleiß mit einem Profilmesssystem

Ein Profilmesssystem oder Konturograph misst und erfasst das Profil eines Messobjekts, indem es dessen Oberfläche mit einem Taststift nachfährt. In den letzten Jahren wurden Profilmesssysteme entwickelt, die mit einem Laser anstelle eines Taststifts komplexe Formen messen, indem sie das Profil berührungslos verfolgen. Einige Modelle sind sogar in der Lage, Messungen sowohl der Ober- als auch der Unterseite durchzuführen.
Ein Profilmesssystem muss eine genaue Messlinie für den Verschleißgrad am Messobjekt ziehen.

Dies beinhaltet die folgenden Herausforderungen:

• Die Messung erfordert viel Zeit, einschließlich der Zeit für die Befestigung der Probe auf der Vorrichtung und deren Nivellierung. Es sind zudem Kenntnisse und Fähigkeiten im Umgang mit Profilmesssystemen erforderlich, um ein Messobjekt genau zu nivellieren.
• Der Taststift eines Profilmesssystems bewegt sich in einem Bogen auf und ab, der auf dem Drehpunkt des Tastarmes zentriert ist, und die Tastspitze bewegt sich auch in Richtung der X-Achse, was zu Fehlern in den Daten der X-Achse führt.
• Das Nachzeichnen der gewünschten Linie mit dem Taststift ist eine äußerst schwierige Arbeit, und selbst eine leichte Verschiebung des Taststifts führt zu Fehlern in den Messungen.
• Es ist auch schwierig, die Anzahl der Messobjekte zu erhöhen, weil man bestimmte Positionen für die Messung festlegen muss.
• Es kann nur ein Teil eines Messobjekts gemessen werden, und die Auswertung der gesamten Oberfläche ist nicht möglich.

Herausforderung bei der Messung mit einem 3D-Koordinatenmessgerät

Wenn die Fläche des abgenutzten Bauteils klein ist, zum Beispiel 1 mm², ist es sehr schwierig, die Form genau zu messen, indem man die Oberfläche mit einem Messtaster anvisiert und eine virtuelle Oberfläche erstellt. Auch bei der Messung einer kleinen Fläche ist es aufgrund der geringen Anzahl von Messpunkten schwierig, die genaue 3D-Form zu ermitteln. Viel Arbeit machen auch die damit verbundenen Aufgaben, wie z. B. die tabellarische Erfassung der Messdaten und der Vergleich der Ergebnisse mit den Zeichnungen.

Vorteil 1: Datenerfassung der gesamten Oberfläche innerhalb von Sekunden

Die Modellreihe VR misst die gesamte Oberflächenform und erfasst dabei hunderttausende Messpunkte. Da die Messung nicht anhand von Linien oder Punkten erfolgt, ist eine Wiederholung der Messung nicht erforderlich, wodurch die Messzeit verkürzt wird. Elemente, die schwer zu definieren sind, wie z. B. der Verschleißgrad, können anhand des Volumens oder der Oberfläche bewertet werden. Es ist auch möglich, eine einfache quantitative Bewertung der Ebenheit durchzuführen. Die Modellreihe VR kann auch Profilmessungen an bestimmten Orten durchführen. Auch nach der Messung können Profile an verschiedenen Stellen aus den 3D-Scandaten erfasst werden, ohne das Messobjekt erneut zu scannen.
Alle Messdaten werden gespeichert und die gespeicherten Daten können mit CAD-Daten oder anderen Messdaten verglichen werden.

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Vorteil 2: Messungen großer Flächen von bis zu 300 mm x 150 mm sind möglich

Für die Messung legen Sie das Messobjekt auf den Objekttisch und starten Sie die Aufnahme. Eine genaue Positionierung oder sonstige Vorbereitung ist nicht erforderlich. So können auch hochpräzise Messungen durch Anwender, die über keine Kenntnisse oder Erfahrungen im Umgang mit Messgeräten verfügen, durchgeführt werden.

Da die Modellreihe VR die Merkmale des Messobjekts auf dem Objekttisch extrahiert und seine Position automatisch korrigiert, ist eine genaue Positionierung, die viel Zeit und Mühe erfordert, nicht erforderlich. Die Modellreihe VR kann auch einen großen Bereich von bis zu 300 mm x 150 mm messen, indem sie mehrere Messbilder zusammenfügt. So können auch unerfahrene Anwender einfach und sofort Messungen durchführen. Es muss kein Fachpersonal beauftragt werden.
Mit der Modellreihe VR kann kann eine große Fläche, z.B. ein großer Bremsbelag, präzise gemessen werden.

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