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Artikel und Veröffentlichungen zum Thema: Reibung und Verschleiß von Kunststoffen richtig prüfen

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Methodik zur praxisnahen Ermittlung des tribologischen Verhaltens von Thermoplasten mit Modellprüfständen

Technomer, Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, Chemnitz, 2017

Thermoplastische Kunststoffe sind als Konstruktionswerkstoff in Konsumgütern, technischen Anlagen, Geräten, Maschinen, Fahrzeugen etc. nicht mehr wegzudenken. Sie lassen sich kostengünstig herstellen, ermöglichen eine hohe Formgestaltungsfreiheit und bieten ein Eigenschaftsprofil, das über weite Strecken durch Verarbeitung und Materialzusammensetzung einstellbar ist. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass auch hoch belastete Lagerbaugruppen mittlerweile komplett aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt werden- und dass ohne Schmierung. Beispiele für solche Kunststoff-Kunststoff-Reibpaarungen sind Linear- und Radialgleitlager, Kurvengetriebe, Zahnradgetriebe und weitere Führungselemente.

Bei der Entwicklung von reibungsbeanspruchten Kunststoffbaugruppen ist eine tribologiegerechte Kunststoffauswahl meist nicht ohne die Durchführung von Reibungs- und Verschleißtests möglich. Hintergrund ist, dass das Reibungs- und Verschleißverhalten keine Materialeigenschaft, sondern unter anderen von der Gestaltung, Materialpaarung und der Beanspruchung der Baugruppe abhängig ist. Es handelt sich also um ein Systemverhalten.

Um zu einem frühen Zeitpunkt der Entwicklung zu testen, welche der ausgewählten Kunststoffe für die Anwendung geeignet sind, werden Modellversuche mit einfach herstellbaren Materialproben durchgeführt.

Dabei müssen sich die Versuchsbedingungen mit der realen Anwendung in bestimmten Punkten stimmig sein. Andernfalls können mit dem Modellversuch keine belastbaren Rückschlüsse auf das tribologische Verhalten des späteren Produktes gezogen werden.

In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, welchen Einfluss die Beanspruchung, die Bauteilgestaltung und die Verarbeitung der Bauteile auf das tribologische Verhalten einer Reibpaarung haben.

Darauf aufbauend wird eine Methode erläutert, wie Modellversuche aufgebaut werden sollten, um das tribologische System des späteren Produktes im Wesentlichen abbilden zu können. Es werden dabei die Voraussetzungen für eine Übertragbarkeit der Ergebnisse beschrieben.

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Oscillating TribologicalTest Bench for the Testing of Thermoplastic Friction Pairings

TAE – 21st International Colloquium Tribology – Tribology, Industrial and Automotiv Lubrication| Esslingen 2018

Friction and wear characteristics are system-dependent. In case of friction pairings with thermoplastics, the system dependence is extremely pronounced.The reason for this is that the mechanical properties of plastics are strongly temperature-dependent. Friction generates heat in frictional contact. This heat of contact in turn changesthe hardness, strength and surfaceproperties of the plastics. The result isa very dynamic friction and wear behavior. System parameters and components which have an effect on the temperature in the frictional contact thus have a strong influence on the development of friction and wear characteristics.

Parameters such as stress duration, ambient temperature, speed, surface pressure, size of the contact surface, shape of the contact surface, thermal insulation of the frictional contact are decisive in this context. Thermoplasticcomponents are usually produced by injection molding or mechanical processing. The resultant surface shape and the morphology of the near-edge layer have a very strong effect on wear behavior and friction. The described peculiarities of thermoplastics must be taken into account when selecting the test methodology. In this connection, the test stand presented here is very suitable.

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Beanspruchungsanalyse von Kunststoffreibpaarungen in technischen Systemen als Grundlage der Versuchsplanung

3. Internationales GKT-Symposium Kunststoffgleitketten und Tribologie in der Fördertechnik

Modellversuche mit einfachen Probekörpern sind im Vergleich zu Betriebsversuchen des realen Systems weniger aufwändig und kostengünstig. In einem frühen Entwicklungsstadium reibungs- und verschleißbeanspruchter Kunststoffbauteile helfen Modellversuche, praxisnahe Versuchsergebnisse zu gewinnen und ermöglichen damit eine objektive Entscheidung bei der Kunststoffauswahl. Die Voraussetzungen dafür sind, dass die Versuchsparameter und der Versuchsaufbau des Modellversuches mit der tribologischen Beanspruchung des realen Systems stimmig sind.

Der Beitrag zeigt, dass schon geringe Abweichung der Beanspruchung zu großen Unterschieden im Reibungs- und Verschleißverhalten von Kunststoffreibpaarungen führen. Deshalb ist es in Bezug auf die Verwertbarkeit der Modellversuchsergebnisse entscheident die Versuche auf der Basis einer umfassenden tribologischen Beanspruchungsanalyse zu planen.

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