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Tribologische Anisotropie

Häufig weisen Werk­stoffe, die ein anisotropes Mikro­gefüge besitzen auch aniso­trope mechanische Eigen­schaften, z.B. bezüg­lich der Zug­festig­keit oder des Zug­moduls, auf. Gleiches gilt für die Reibungs- und Verschleiß­eigenschaften solcher Werk­stoffe. Die häufigste Ur­sache für eine solche mechanisch-tribo­logische Aniso­tropie ist das Vor­liegen einer Vor­zugs­richtung für im Werk­stoff ent­haltene Ver­stärkungs­fasern. Dies kann, wie z.B. bei einer uni­direktionalen Lang­faser­verstärkung, beabsichtigt sein. Bei Kunst­stoff­granulaten mit zu­fällig orientierten Kurz­fasern kann eine ur­sprüng­lich nicht vor­handene Vorzugs­richtung während der Form­gebung ent­stehen. So weisen z.B. spritz­gegossene Zug­stäbe kurz­faser­verstärkter Kunst­stoffe in ihrem Mittel­teil einen hohen Orientierungs­grad auf. Aus einem solchen Zug­stab können des­halb Proben unter­schiedlicher Faser­orientierung ent­nommen und geprüft werden.

Abbildung 1: Einfluss der Orientierung der Fasern zur Gleitrichtung auf die Verschleißrate w und den Gleitreibungskoeffizienten μ der Paarung PA66-LGF50/100Cr6.

Von großer Wichtig­keit sind solche Infor­mationen z.B. bei der Aus­legung von Spritz­guß­bau­teilen. Erfolgt diese der­art, dass die Fasern im späteren Bau­teil in der reibungs- und verschleiß­ärmsten Orientierung zum Gegen­körper liegen, können sowohl die Lebens­dauer als auch die Energie­effizienz des Baut­eils merklich erhöt werden.

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