Verschleiß metallischer Werkstoffe (eBook)

Erscheinungsformen sicher beurteilen

Karl Sommer, Rudolf Heinz, Jörg Schöfer (Autoren)

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2010
XII, 599 Seiten
Vieweg & Teubner (Verlag)
978-3-8348-9775-6 (ISBN)

Infos

Verschleiß tritt in nahezu allen Industriezweigen auf und kann zu großen wirtschaftlichen Schäden mit entsprechenden Folgekosten führen. Das Buch ist vor allem für die praktische Arbeit des Ingenieurs gedacht. Es soll mit der Behandlung zahlreicher Schadensbeispiele konkrete Hilfestellung bei der Analyse und Beurteilung von Verschleißproblemen bieten und geeignete Maßnahmen für die Optimierung von Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Betrieb von Anlagen und Maschinen ermöglichen.
Das Buch behandelt das gesamte Verschleißgebiet metallischer Werkstoffe. In Grundlagenkapiteln wird auf Verschleiß und Reibung soweit eingegangen, wie es zum Verständnis der Verschleißproblematik notwendig ist. Die nachfolgenden Kapitel behandeln ausführlich die verschiedenen Verschleißarten mit den dazugehörigen Schadensbildern, die bei den zahlreichen Maschinenelementen und Bauteilen aufgrund unterschiedlicher tribologischer Beanspruchung und Struktur auftreten können.

Dr.-Ing. Karl Sommer, vormals Staatliche Materialprüfungsanstalt Stuttgart
Dr.-Ing. Rudolf Heinz, Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Dr.-Ing. Jörg Schöfer, Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Inhalt

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
1 Einführung 13
Literaturverzeichnis 14
2 Tribologische Grundlagen 15
2.1 Tribologisches System 15
2.2 Reibung 18
2.2.1 Makroskopische Betrachtung 19
2.2.2 Mikroskopische Betrachtung 19
2.2.3 Reibungsarten 22
2.2.4 Reibungszustände 23
2.2.5 Reibungszahlen 24
2.3 Verschleißarten 26
2.4 Verschleißmechanismen 26
2.4.1 Adhäsion 28
2.4.2 Abrasion 30
2.4.3 Oberflächenzerrüttung 32
2.4.4 Tribochemische Reaktion 33
2.4.5 Ablation 35
2.5 Zusammenhang zwischen Reibung und Verschleiß 36
2.6 Ausfallkriterien 40
Literaturverzeichnis 43
3 Methodik der Analyse tribologischer Schäden 47
3.1 Strukturanalyse 49
3.2 Beanspruchungsanalyse 50
Literaturverzeichnis 51
4 Gleitverschleiß 52
4.1 Grundlagen geschmierter Tribosysteme 52
4.1.1 Hydrodynamik 52
4.1.2 Mischreibung und Grenzreibung 54
4.2 Verschleißerscheinungsformen bei Hydrodynamik und Mischreibung 57
4.2.1 Riefen 58
4.2.2 Einbettung von Fremdpartikeln 61
4.2.3 Eindrückungen 64
4.2.4 Ausbrüche 64
4.2.5 Ungleichmäßiges Tragbild 68
4.2.6 Rattermarken 69
4.2.7 Fresser 71
4.2.8 Werkstoffübertrag 76
4.2.9 Schubrisse 79
4.2.10 Brandrisse 81
4.2.11 Gefügeänderung 84
4.2.12 Schmelzerscheinungen 90
4.2.13 Stromübergang 93
4.2.14 Tribochemische Reaktionsschicht 95
4.2.15 Plastische Oberflächenverformung 98
4.2.16 Profiländerung 100
4.3 Grundlagen ungeschmierter Tribosysteme 102
4.3.1 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 103
4.3.2 Strukturbedingte Einflüsse 108
4.4 Besonderheiten bei Trockenreibung im Vakuum 112
4.5 Verschleißerscheinungsformen bei ungeschmierter Gleitreibung 113
4.5.1 Riefen 113
4.5.2 Werkstoffübertrag 114
4.5.3 Schubrisse 115
4.5.4 Brandrisse 115
4.5.5 Gefügeänderung 118
4.5.6 Tribooxidation 122
Literaturverzeichnis 123
5 Schwingungsverschleiß (Fretting) 131
5.1 Grundlagen 131
5.1.1 Bewegungsformen 131
5.1.2 Stofftransport und Reibungszustand 131
5.1.3 Systemklassen 132
5.1.4 Verschleißmechanismen bei Schwingungsverschleiß 134
5.1.4.1 Adhäsion mit Werkstoffübertrag 134
5.1.4.2 Abrasion 134
5.1.4.3 Tribooxidation 135
5.1.4.4 Oberflächenzerrüttung 136
5.1.4.5 Zeitlicher Wechsel von Verschleißmechanismen am Beispiel von Zahnwellenverbindungen und -kupplungen 136
5.2 Verschleißerscheinungsformen durch Schwingungsverschleiß 139
5.2.1 Beläge (Tribooxidation, Reiboxidation, Reibrost, Passungsrost) 140
5.2.2 Narben 147
5.2.3 Mulden 150
5.2.4 Riffel 152
5.2.5 Wurmspuren 157
5.2.6 Stillstandsmarkierungen (false brinelling) 161
5.2.7 Schwingungsverschleiß mit überwiegend einem Verschleißmechanismus 169
5.3 Reibdauerbrüche (fretting fatigue) 172
5.4 Allgemeine Hinweise zur Minderung von Schwingungsverschleiß 185
Literaturverzeichnis 188
6 Wälzverschleiß 192
6.1 Grundlagen 192
6.1.1 Allgemeiner Überblick 192
6.1.2 Hertzsche Pressung ungeschmiert 193
6.1.3 Hertzsche Pressung geschmiert 197
6.1.4 Schädigungsbetrachtungen 203
6.1.5 Vergleich ertragbarer Hertzscher Pressungen 205
6.1.6 Zahnräder 206
6.1.6.1 Allgemeines 206
6.1.6.2 Beanspruchungs- und strukturbedingte Einflüsse 209
6.1.6.3 Tribochemische Reaktion 214
6.1.6.4 Adhäsion 219
6.1.6.5 Abrasion 222
6.1.6.6 Oberflächenzerrüttung 223
6.1.7 Wälzlager 236
6.1.7.1 Allgemeines 236
6.1.7.2 Beanspruchungs- und strukturbedingte Einflüsse 238
6.1.7.3 Tribochemische Reaktion 246
6.1.7.4 Adhäsion 249
6.1.7.5 Abrasion 250
6.1.7.6 Oberflächenzerrüttung 251
6.1.8 Kurvengetriebe 259
6.1.8.1 Allgemeines 259
6.1.8.2 Beanspruchungs- und strukturbedingte Einflüsse 260
6.1.9 Gleichlaufgelenke 264
6.1.10 Rad/Schiene 266
6.2 Verschleißerscheinungsformen bei vollständiger Elastohydrodynamik (EHD) 270
6.2.1 Gefügeänderung 271
6.2.2 Abblätterung 277
6.3 Verschleißerscheinungsformen bei Mischreibung unter Elastohydrodynamik 279
6.3.1 Ungleichmäßiges Tragbild 279
6.3.2 Tribochemische Reaktionsschicht 284
6.3.3 Riefen 286
6.3.4 Fresser 291
6.3.5 Profiländerung 296
6.3.6 Graufleckigkeit 305
6.3.7 Grübchen 315
6.3.8 Abblätterung 324
6.3.9 Abplatzer 332
6.3.10 Schichtbruch 335
6.3.11 Riffel 336
6.4 Verschleißerscheinungsformen bei ungeschmierter Wälzreibung 349
6.4.1 Profiländerung 349
6.4.2 Riffel 351
6.4.3 Rissbildungen und Ausbrüche 354
6.4.4 Gefügeänderung 356
Literaturverzeichnis 358
7 Abrasivverschleiß 377
7.1 Grundlagen 377
7.2 Zweikörper-Abrasivverschleiß – Abrasiv-Gleitverschleiß durch gebundenes Korn 385
7.2.1 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 386
7.2.2 Strukturbedingte Einflüsse 387
7.3 Verschleißerscheinungsformen bei Abrasiv-Gleitverschleiß durch gebundenes Korn 399
7.3.1 Riefen 399
7.3.2 Einbettung 401
7.3.3 Ausbrüche 401
7.3.4 Brandrisse 402
7.3.5 Gefügeumwandlung 404
7.3.6 Profiländerung 405
7.4 Dreikörper-Abrasivverschleiß 407
7.4.1 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 409
7.4.2 Strukturbedingte Einflüsse 410
7.4.2.1 Abrasivstoff als Zwischenstoff 410
7.4.2.2 Grund- und Gegenkörper 410
7.5 Verschleißerscheinungsformen bei Dreikörper- Abrasivverschleiß 418
7.5.1 Riefen 418
7.5.2 Einbettung 420
7.5.3 Schubrisse 421
7.5.4 Erosionsformen 422
7.5.5 Riffel 423
7.5.6 Profiländerung 424
Literaturverzeichnis 429
8 Erosion und Erosionskorrosion 434
8.1 Allgemeine Grundlagen 434
8.2 Grundlagen Abrasiv-Gleitverschleiß durch loses Korn (Erosion) 435
8.2.1 Allgemeines 435
8.2.2 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 436
8.2.3 Strukturbedingte Einflüsse 437
8.3 Verschleißerscheinungsformen bei Erosion durch loses Korn 439
8.3.1 Querwellen, Mulden 439
8.3.2 Riefen 442
8.3.3 Selektive Erosion 443
8.3.4 Profiländerung 447
8.4 Grundlagen Strahlverschleiß 448
8.4.1 Allgemeines 448
8.4.2 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 449
8.4.2.1 Anstrahlwinkel 449
8.4.2.2 Partikelgeschwindigkeit 453
8.4.2.3 Temperatur 454
8.4.2.4 Partikeldurchsatz 456
8.4.2.5 Partikelgröße 456
8.4.3 Strukturbedingte Einflüsse 458
8.4.3.1 Partikeleigenschaften 458
8.4.3.2 Werkstoffeigenschaften 460
8.5 Verschleißerscheinungsformen bei Strahlverschleiß 467
8.5.1 Querwellen, Mulden 467
8.5.2 Riffel 474
8.5.3 Eindrückungen 475
8.5.4 Profiländerung 477
8.6 Grundlagen hydroerosiver (hydroabrasiver) Verschleiß 482
8.6.1 Allgemeines 482
8.6.2 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 485
8.6.3 Strukturbedingte Einflussgrößen 489
8.6.3.1 Abrasivstoffhärte 489
8.6.3.2 Korngröße 491
8.6.3.3 Befeuchtung 496
8.6.3.4 pH-Wert 497
8.6.3.5 Werkstoffverhalten 500
8.7 Verschleißerscheinungsformen bei hydroerosivem Verschleiß 504
8.7.1 Längs- und Querwellen, Mulden, Rillen 504
8.7.2 Eindrückungen 514
8.7.3 Riefen 515
8.7.4 Selektive Erosion 516
8.7.5 Profiländerung 518
8.8 Grundlagen Erosionskorrosion 518
8.8.1 Allgemeines 518
8.2.2 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 521
8.8.3 Strukturbedingte Einflüsse 526
8.9 Verschleißerscheinungen durch Erosionskorrosion 529
8.9.1 Auswaschungen, Querwellen, Mulden 529
8.9.2 Riffel 535
8.9.3 Längswellen 537
8.9.4 Selektive Korrosion 538
8.10 Grundlagen Kavitationserosion 539
8.10.1 Allgemeines 539
8.10.2 Strukturbedingte Einflüsse 541
8.10.3 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 543
8.10.4 Werkstoffverhalten 545
8.10.5 Möglichkeiten der Einflussnahme auf die Kavitationserosion 550
8.11 Verschleißerscheinungsformen durch Kavitationserosion 551
8.11.1 Erosion durch Schwingungs- und Strömungskavitation 551
8.11.2 Aufrauung 559
8.11.3 Ausbrüche 566
8.12 Grundlagen Tropfenschlagerosion 567
8.12.1 Allgemeines 567
8.12.2 Beanspruchungsbedingte Einflüsse 568
8.13 Verschleißerscheinungen bei Tropfenschlagerosion 571
8.13.1 Mulden 571
8.13.2 Aufrauung 572
8.14 Gaserosion 575
Literaturverzeichnis 576
9 Anhang 590
9.1 Farbiger Bildteil 590
9.2 Gegenüberstellung von alter (DIN) und neuer (Euro-Norm) Werkstoffbezeichnung 594
Sachwortverzeichnis 599

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.11.2010
• Zusatzinfo: XII, 599 S. 613 Abb.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Abrasivverschleiß • Erosion • Erosionskorrosion • Gleitverschleiß • Kavitationserosion • Metall • Schwingung • Schwingungsverschleiß • Strahlverschleiß • Strömungsverschleiß • tribologischer Schaden • Tropfenschlagerosion • Wälzverschleiß • Werkstoff • Zuverlässigkeit
• ISBN-10: 3-8348-9775-2 / 3834897752
• ISBN-13: 978-3-8348-9775-6 / 9783834897756