Die wichtigsten Arten des mechanischen Verschleißes und Lösungsansätze

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Die Betriebsbedingungen vieler Maschinen sind in der Regel sehr schwierig. Aufgrund dieser Bedingungen beschleunigt sich die Abnutzung der Maschinenteile. Es gibt viele Möglichkeiten, wie Teile versagen können; die häufigsten Ursachen sind Abnutzung, Verformung, Bruch, Korrosion und Kreuzdehnung. 　Abnutzung ist die häufigste Ursache für das Versagen von Bauteilen. Laut Statistiken versagen 75 Prozent der mechanischen Bauteile aufgrund von Abnutzung. Bei den meisten Maschinen kommt es aufgrund von hohen Belastungen, starken Erschütterungen, hohen Temperaturen sowie einer ungünstigen Arbeitsumgebung zu einem stärkeren mechanischen Verschleiß. 　Je nach Ursache der mechanischen Abnutzung sowie der Natur des Abnutzungsprozesses kann die Abnutzung in Haftabnutzung, Schleifkornabnutzung, Verschleiß durch Ermüdung und Korrosion abnutzung eingeordnet werden. 　(1) Haftverschleiß: Auf mikroskopischer Ebene sind die Oberflächen der Bauteile in Bergbaumaschinen uneben. Wenn zwei solcher Oberflächen aufeinandertreffen, findet tatsächlich nur ein lokaler Punktkontakt statt. Unter relativer Verschiebung und bestimmtem Lasteinfluss kommt es an den Kontaktstellen zu plastischer Deformation oder Scherung, wodurch die Oberflächentemperatur der Bauteile ansteigt. Die Oberflächenbeschichtung reißt dabei auf; in schweren Fällen weicht das Metall an der Oberfläche auf oder schmilzt. Zu diesem Zeitpunkt entsteht an der Kontaktfläche Adhäsion, und aufgrund der relativen Bewegung werden die alten Berührungspunkte ständig abgeschnitten. Neue Lehren bilden sich wieder. Durch diese wiederholte Abnutzung entsteht Verschleiß. 　 (2) Kornabnutzung: Das Phänomen, bei dem harte Partikel oder Erhebungen während des Reibvorgangs zum Abblättern des Materials führen, wird als Kornabnutzung bezeichnet. Laut internationalen Statistiken machen in der Industrie für Maschinen in der Metallgewinnung die durch Schleifkornabnutzung verursachten Verluste etwa 40 Prozent der Gesamtkosten aus ； In der Kohleindustrie macht das 30 % der Kosten aus. Daher ist der Anteil an Versagen der Bauteile durch Schleifkornabnutzung relativ hoch. 　(3) Oberflächenverschleiß durch Ermüdung: Der Verschleiß durch Ermüdung tritt auf, wenn es an der mechanischen Oberfläche zu Reibung kommt und gleichzeitig wechselnde Kontaktspannungen auftreten. Dadurch entstehen an der Oberfläche erste mikroskopische Risse, die sich weiterentwickeln und dazu führen, dass Materialpartikel abbrechen. Zum Beispiel treten an der Oberfläche der Laufkörper von Walzenlagern, in der Nähe der Zähne von Zahnrädern sowie an den Kontaktflächen zwischen Schienen und Rädern oft kleine Punkte oder punktförmige Vertiefungen auf. Das ist typisch für eine durch Oberflächenermüdung verursachte Abnutzung. 　　Der Hauptunterschied zwischen Ermüdungsverschleiß und der Ermüdungsschädigung von Bauteilen besteht darin, dass beim Ermüdungsverschleiß Reibung und Verschleiß auftreten, es zu plastischer Deformation der Oberfläche sowie zur Erwärmung kommt – zudem wird dieser Prozess durch das flüssige Schmiermittel beeinflusst. Letzteres wird hauptsächlich durch die durch Wechselspannungen verursachte Verschleißschädigung beeinträchtigt. (4) Korrosionsabnutzung: Wenn zwei Oberflächen in einer korrosiven Umgebung (Gas oder Flüssigkeit) aneinander reiben, entstehen auf den mechanischen Oberflächen Reaktionsprodukte. Diese Reaktionsprodukte haben nur eine schwache Bindungskraft zur Oberfläche und werden durch die ständige Reibung allmählich abgetragen. Die dadurch freigelegte Metallfläche bildet wiederum schnell neue Reaktionsstoffe – so entsteht im Laufe der Zeit eine Korrosionsabnutzung. Der grundlegende Unterschied zu der allgemeinen chemischen Korrosion besteht darin, dass es bei dieser letzteren keinen Reibungseffekt gibt. Um das Problem des mechanischen Verschleißes zu lösen, ist es notwendig, den Kontakt sowie die Reibung zwischen den mechanischen Komponenten sowie zwischen diesen Komponenten und anderen Partikeln zu verringern. Zudem muss der Kontakt des Mechanismus mit korrosiven Umgebungen minimiert werden. Derzeit bieten neue, abriebfeste und korrosionsbeständige Materialien sowie sprühbare Polyurethanschaummaterialien eine hervorragende Lösung, um die Abriebfestigkeit von Maschinen zu verbessern. Sprühbare Polyurethanschäume können aufgrund ihrer einfachen Verarbeitung bei Raumtemperatur auf den Oberflächen fast aller Materialien in jeglichen komplexen Formen aufgesprüht werden. Dabei entsteht keine Tropfenbildung, und es kommt zu keiner Umweltbelastung – schließlich enthalten diese Schäume keine flüchtigen organischen Stoffe. Die Gerinnungszeit ist kurz: Schon nach einigen Minuten erreicht das Material eine Tragfähigkeit, die ausreicht, um darauf zu laufen. Im eingetauchten Zustand weist das Material eine Abnutzungsbeständigkeit auf, die 8-mal so hoch ist wie bei Hartmetallstählen, 7-mal so hoch wie bei vulkanisiertem Kautschuk und 3-mal so hoch wie bei Ultra-Hochmolekül-Polyethylen. Zudem kann es Korrosion durch Säuren, Laugen sowie Öle und Wasser mit einem pH-Wert von 3–11 standhalten – somit weist es hervorragende korrosionshemmende Eigenschaften auf. Gleichzeitig weist es gute Eigenschaften gegen Salznebelkorrosion und Frostbeständigkeit auf. Es hat eine sehr starke Haftkraft, ein attraktives Aussehen und kann je nach Bedarf in verschiedenen Farben hergestellt werden. Zudem verfügt es über hervorragende UV-Schutzeigenschaften.