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Über dieses Buch

Dieses Fachbuch ist vor allem für die praktische Arbeit des Ingenieurs gedacht und zeigt den richtigen Umgang anhand zahlreicher Schadensbeispiele. Außerdem gibt es zuverlässige Hilfestellung bei der Analyse und Beurteilung von Verschleißproblemen. Weiterhin beschreibt es geeignete Maßnahmen für die Optimierung von Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Betrieb von Anlagen und Maschinen. Die neue aktuelle Auflage enthält an jedem Hauptkapitelanfang Kurzzusammenfassungen zur schnellen Orientierung. Die Qualität einzelner Bilder wurde verbessert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Die Oberfläche verschlissener Bauteile und die dort sichtbaren Verschleißerscheinungsformen können als eine der entscheidenden Informationsquellen für die Aufklärung tribologischer Schadensfälle bezeichnet werden, da sie – wenn auch nur im Nachhinein – einen direkten Zugang zu der beanspruchten Zone des Werkstoffes ermöglichen. Dies gilt in besonderem Maße für unvermutet an einem Produkt auftretende Schäden, da hier in der Regel keine prophylaktischen Maßnahmen zur begleitenden Untersuchung des Schädigungsverlaufs ergriffen wurden, wie beispielsweise Reibungs-, Temperatur oder Körperschallmessungen. So geben die Erscheinungsformen des Schadens an der Oberfläche den ersten direkten visuellen Hinweis auf die Schädigungsursache, der dann durch weitere Untersuchungen von Werkstoffgefüge, Beanspruchungsbedingungen etc. ergänzt werden kann, bis ein möglichst geschlossenes Bild des Verschleißhergangs vorliegt.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

2. Tribologische Grundlagen

Das Kapitel bildet die Basis für ein systematisches und geordnetes Herangehen an Verschleißprobleme. Im Vordergrund stehen die Struktur (Stoff und Gestalt) des tribologischen Systems und dessen Beanspruchungskollektiv (Belastung, Bewegung und Temperatur). Der Systemgedanke hilft bei der Einordnung und Analyse der vielen unterschiedlichen Verschleißerscheinungsformen und deren Zuordnung zu der hauptsächlich vorliegenden Verschleißart und den jeweiligen Verschleißmechanismen. Einen guten Überblick über die Gliederung des Verschleißgebietes gibt die Tab. 2.4.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

3. Methodik der Analyse tribologischer Schäden

Die Methodik der Analyse bildet neben der in Kap. 2 beschriebenen Strukturierung des tribologischen Systems die zweite wichtige Basis zur erfolgreichen Beurteilung von Verschleißproblemen. Es geht dabei vorrangig um das systematische Vorgehen bei der Klärung der Wirkzusammenhänge. Im Mittelpunkt stehen die Begriffe Strukturanalyse und Beanspruchungsanalyse. Einen schnellen Überblick gibt Abb. 3.1.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

4. Gleitverschleiß

GleitverschleißGleitverschleiß ist eine der bekanntesten tribologischen Beanspruchungen; das Gleitlager ist dabei eines der zentralen Maschinenelemente. Die Verschleißerscheinungsformen bei Gleitverschleiß werden dominiert vom Schmierfilmaufbau, daher ist das Kapitel nach den auftretenden Schmierungszuständen geordnet. Nach einer kurzen Behandlung der Theorie der hydro‐dynamischen Schmierfilmbildung liegt der Schwerpunkt auf den Verschleißerscheinungen im Mischreibungsgebiet. Ergänzend werden Verschleißerscheinungen an Kolben und Nocken unter Misch‐ und Grenzreibung betrachtet. Ungeschmierte Systeme, z. B. Bremsen, bilden den Abschluss des Kapitels.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

5. Schwingungsverschleiß (Fretting)

InSchwingungsverschleiß (Fretting)Stofftransport, FeststoffeVerschleißpartikel, metallische diesem Kapitel werden Verschleißerscheinungen und Bruchvorgänge zusammengefasst, die typisch sind für oszillierende Gleitbewegungen mit kleiner Amplitude. Die fortgesetzte Bewegungsumkehr und das hohe Eingriffsverhältnis (hoher Anteil ständig überlappender Kontaktflächen) führen daher zu deutlich anderen Verschleißerscheinungsformen als beim Gleitverschleiß. Gerade bei Schwingungsverschleiß gibt das Verschleißbild (Beläge, Reibrost, Riffelbildung, Mulden, Wurmspuren) oft Hinweise auf Beanspruchungsmechanismen und Bewegungsform. Das erleichtert das Ergreifen von Abhilfemaßnahmen. Eine Besonderheit sind die Reibdauerbrüche durch Schwingungsverschleiß an hochbeanspruchten Bauteilen, die am Ende dieses Kapitels betrachtet werden.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

6. Wälzverschleiß

WälzverschleißWälzverschleißRad/SchieneSchieneStößel entsteht durch die kombinierte Roll‐ und Gleitbewegung der Kontaktflächen wie sie vor allem bei Wälzlagern und Zahnrädern vorkommen. Wegen der besonderen Bedeutung und Häufigkeit dieser Maschinenelemente ist dies das umfangreichste Kapitel des Buches, weshalb auch auf die Grundlagen deutlich tiefer eingegangen wird, als in den anderen Abschnitten. Begriffe wie positiver und negativer Schlupf, Hertzsche Fächenpressung, der Unterschied zwischen Rollen, Wälzen, Gleiten und der Elastohydrodynamik bei Wälzvorgängen werden näher erklärt. Zahlreiche Verschleißerscheinungen werden umfassend dargestellt. Ergänzend wird das Thema der ungeschmierten Wälzreibung beim Rad/Schiene System behandelt.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

7. Abrasivverschleiß

InAbrasivverschleißAbrasiv‐Gleitverschleiß durch loses Korn (Erosion) diesem Kapitel werden Systeme behandelt, bei welchen überwiegend Abrasivstoffe eine wichtige Rolle spielen. Abrasivverschleiß ist ein Wechselspiel zwischen den Härten der Abrasivstoffe und der beteiligten Grund‐ und Gegenkörper, entsprechend kommt der Werkstoffhärte im gesamten Kapitel eine entscheidende Bedeutung zu. Die verschiedenen Begriffe wie Zweikörper‐Abrasion, Dreikörper‐Abrasion und der Unterschied Abrasion/Erosion sind in Tab. 7.1 übersichtlich dargestellt und strukturieren die beschriebenen Verschleißerscheinungsformen.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

8. Erosion und Erosionskorrosion

KennzeichenErosion des Erosionsverschleißes ist die mechanische, hydraulische oder pneumatische Beanspruchung der betroffenen Bauteile durch strömende Fluide mit und ohne Abrasivstoffen, Flüssigkeitströpfchen oder kollabierenden Dampfblasen (Kavitation). Diese unterschiedliche Kombination beteiligter Medien führt zu vielfältigen Verschleißerscheinungsformen. Wie beim Abrasivverschleiß spielen auch hier die Härteunterschiede von Abrasivstoff und Werkstoff eine große Rolle. In Abschn. 8.8 wird gezeigt, dass bei ein‐ und mehrphasigen Strömungen auch Korrosion auftreten kann, oft ausgelöst durch Zerstörung der Schutzschichten (Erosion). Die Gaserosion schließt dieses Kapitel mit zwei Beispielen ab.

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

9. Anhang

Anhang

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer

Backmatter

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