DD220123A1 - Pruefverfahren zur ermittlung des abrasionswiderstandes von werkstoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pruefverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen, vorzugsweise fuer tribologisch beanspruchte Werkstoffoberflaechen. Ziel der Erfindung ist es, unter Verwendung an sich bekannter Pruefeinrichtungen ein tribologisches System derart zu simulieren, dass der Abrasionswiderstand des Werkstoffes bei einem einzigen Pruefvorgang, ohne auf weitere Werkstoffkennwerte zurueckgreifen zu muessen, bestimmbar ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein geometrisch definierter Pruefkoerper einen Probekoerper kontinuierlich ritzt. Die dazu benoetigten Normal- und Tangentialkraefte, das deformierte Werkstoffvolumen und die Ritzenergie werden erfasst. Zur Charakterisierung des Abrasionswiderstandes werden zweckmaessigerweise die tribologisch relevanten Kenngroessen Haerte, Scherfestigkeit, normierte Scherfestigkeit und spezifische Ritzenergie angegeben.

Description

'.. · Prüfverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Ermittlung· des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen, vorzugsweise für tribologisch beanspruchte, beschichtete oder unbeschichtete WerkstoffOberflächen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, das Abrasionsverhalten tribologisch beanspruchter Werkstoff oberflächen dadurch zu''charakterisieren, daß eine übliche Härteprüfung durchgeführt wird. Diese Prüfung hat den Nachteil, daß die Härte allein nicht . /—. den Abrasionswiderstand bestimmt, sondern Härte und Scher-. festigkeit gleichzeitig von Einfluß sind, so daß die Werkstoffhärte allein für die Beurteilung zu Fehlschlüssen führt.

Es sind auch solche Prüfungen bekannt, wie das Schleifpapierverfahren, die Prüfung im Verschleißtopf sowie Strahlverfahren, bei denen der Materialverlust unter den jeweiligen Prüfbedingungen als Kenngröße für den Abrasipnswiderstand gilt. Auch hier besteht der Nachteil darin, daß der Materialverlust nur eine ganz spezielle Kenngröße, für die jeweiligen Prübedingungen geltend, darstellt. Weiterhin ist auch der "Scratch-Test" bekannt, bei dem ein.

harter, spitzer Prüfkörper bei ständig steigender Belastung so lange über die Werkstoffoberfläche geführt wird, bis diese geritzt ist. Die Last, bei welcher das Ritzen

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" beginnt, wird als Kriterium für das Abrasionsverhalten benutzt. Der Mangel dieser Methode besteht darin, daß sie nur zu unmittelbaren Vergleichen herangezogen werden kann, das Abrasionsverhalten im tribologisehen Sinne aber nicht '- 5 charakterisiert.

Bei allen bisher .bekannten Prüfverfahren besteht der Mangel darin, daß der Abrasionswiderstand tribologisch beanspruchter Werkstoffoberflächen nicht durch solche, Werk-' stoff- und Systemkenngroßen angegeben wird, die tribologisch relevant sind. ,

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Ziel der Erfi-ndung

Die Erfindung hat das Ziel, den Abrasionswiderstand von .· Werkstoffen'.in .einem abgegrenzten Prüf bereich derart zu ermitteln, daß während nur eines PrüfVorganges die Normal- und Tangentialkraft sowie das deformierte Volumen hinreichend genau erfaßt werden, so daß daraus komplexe Kenngrö-

^;ßen des Abrasionswiderstandes ermittelt werden können, ohne auf vorher an anderen Prüflingen ermitt'elte Y/erkst off kenngrößen, wie Härte und Festigkeit, Bezug nehmen zu müssen, somit auch Werkstoffe mit ihrem Abrasionswiderstand wesentlich differenzierter beurteilen zu können.

Darlegung des,.Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von ?/erkstoffen zu schaffen, mit dem während nur eines PrüfVorganges Normal- und Tangentialkräfte sowie· das deformierte Volumen/ erfaßt 7/erden, so daß daraus komplexe Kenngrößen des Abrasionswiderstandes (Härte, Scherfestigkeit, normierte Scherfestigkeit und spezifische Ritzenergie) ermittelt werden

können· . . ' .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Verwendung an sich bekannter Einrichtungen, z. B, Ritzhärteprüfgeräte, dadurch gelöst, daß in der Randschicht eines Probekörpers beim Eindringen und Verschieben eines Prüfkörpers ein Abrasionsme-

'35 chanismus abläuft und ein Einzelkontakt simuliert wird.

Dabei wird bei konstanter ilormalkraft nach dem Aufsetzen des Prüfkörpers auf die Oberfläche des Probekörpers die .Tangentialkraft des mit konstanter Geschwindigkeit und linear ablaufenden Prüfvorganges kontinuierlich gemessen. Nach dem Prüfvorgang wird die Spurgeometrie und die für die Verschiebung erforderliche'Energie bestimmt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Mit dem Prüfverfahren zur (\j 10 Ermittlung des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen'ist der Abrasiong-widerstand zweier tribologisch beanspruchter Werkstoffe zu charakterisieren. Es sollen Pederstahl 65SiMn7, vergütet auf 1200 bis 1300 1.IPa, sowie eine 7er-' schleißschutzschicht aus TiC, im CVD-Verfahren auf Stahl¹ 210Cr46, in einer Dicke von 10 /um abgeschieden, miteinander verglichen werden.

Srfindungsgemäß wird unter Verwendung eines Ritzhärteprüfgerätes, ein nichtdeformierbarer,. mit einer bestimmten Geometrie versehener Prüfkörper durch eine aufge- brachte konstante Prüflast in die Oberfläche des zu prüfenden Probekörp^ers eingedrückt und mit konstanter Geschwindigkeit linear verschoben. Die während des Abrav_/ ' sionsvorganges zur Verschiebung erforderliche Tangentialkraft wird kontinuierlich erfaßt und die am Probekörp.er erzeugte Spur volumetrisch bestimmt.

Erfindungsgemäß werden nun die Kennwerte der Härte, Scherfestigkeit, normierte Scherfestigkeit und spezifische Ritzenergie berechnet. Dabei wird festgestellt, daß die normierte Scherfestigkeit von ,65SiMn7 nur halb,so groß ist wie die von TiC und die spezifische Ritzenergie nur ein Achtel der von TiC beträgt, wobei bei 65SiMn7 die Härte etwa doppelt so groß wie die Scherfestigkeit ist,· während bei TiC Härte und Scherfestigkeit etwa gleich sind.

Durch diese komplexe Betrachtungsweise ist der Abrasionswiderstand der Randschicht eines Werkstoffes durch Kenn-

werte tribologisch relevanter Kenngrößen quantifizierbar und somit sind "Werkstoffe in ihrem Abrasionswiderstand differenzierter als bisher zu -bewerten.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch.

   Prüfverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von .Werkstoffen, vorzugsweise fur tribologisch beanspruchte," beschichtete oder unbeschichtete Werkstoffoberflächen, unter Verwendung an sich bekannter Prüfgeräte, wie z. B. Eitzhärteprüfgeräte, dadurch gekennzeichnet, da3 während eines einzigen PrüfVorganges in einem abgegrenzten Prüfbe-

   .. reich beim Eindringen eines geometrisch bestimmten, nichtdeformierbaren Prüfkörpers, in die Werkstückoberfläche und nachfolgendem konstanten linearen Verschieben des Prüfkörpers ein Abrasionsmechanismus abläuft, ;und dabei neben der Uormalkraft auch die Tangentialkraft kontinuierlich erfaßt sowie die Spurgeometrie und die für die Verschiebung err forderliche Energie ermittelt werden. . ν