Abrasion als Verschleißmechanismus fester Werkstoffe

Abrasion bezeichnet einen mechanischen Verschleißmechanismus, bei dem Material infolge relativer Bewegung durch harte Rauheitsspitzen, Partikel oder Gegenkörper von einer Oberfläche abgetragen wird. Sie ist neben Adhäsion, Ermüdung und Tribokorrosion ein zentraler Mechanismus des technischen Verschleißes.

Werkstoffseitig hängt die Abrasionsbeständigkeit maßgeblich von Härte, Mikrostruktur, Zähigkeit und Bindungsart ab. Harte Phasen (z. B. Karbide in Stählen, Keramiken) erhöhen meist die Abrasionsresistenz, können aber bei unzureichender Zähigkeit zu Sprödbruch und verstärktem Materialverlust führen. Auch die Gefügefeinheit und Kornbindung (z. B. in Verbundwerkstoffen oder Hartmetallen) sind entscheidend.

Tribologisch wird zwischen Zwei‑Körper‑Abrasion (fester Gegenkörper mit Rauheitsspitzen gleitet direkt über die Oberfläche) und Drei‑Körper‑Abrasion (lose, meist hart eingetragene Partikel zwischen zwei Körpern) unterschieden. Die ablaufenden Mikro­mechanismen umfassen Riefenbildung (Ploughing), Mikroschneiden (Micro‑Cutting) und Mikrosprödbruch.

Experimentell wird Abrasion häufig mittels standardisierter Prüfverfahren (z. B. Pin‑on‑Disc, Rubber‑Wheel‑Test) quantifiziert. Modelle wie die Archard‑Gleichung beschreiben den Volumenverschleiß in Abhängigkeit von Normalkraft, Gleitweg, Härte und einem dimensionslosen Verschleißkoeffizienten.

Die technische Beherrschung der Abrasion erfolgt durch geeignete Werkstoffwahl (verschleißfeste Stähle, Keramiken, Hartmetalle), Oberflächenmodifikationen (Beschichtungen, Randschichthärtung) sowie durch Steuerung der Betriebsbedingungen (Schmierstoff, Partikelkonzentration, Kontaktgeometrie).

© 2026