Abschätzung der Reibung von Dichtungswerkstoffen aus  DMA-Masterkurven

Reibung eines gleitenden Gummikörpers (Bild: Hochschule Aalen)

31.10.2017 Abschätzung der Reibung von Dichtungswerkstoffen aus DMA-Masterkurven

Kenngrößen ohne tribologische Prüfungen ermitteln

von Professor Dr. Achim Frick (Hochschule Aalen - Institute of Polymer Science and Processing (iPSP)), M. Sc. Robert Boßler (Hochschule Aalen - Institute of Polymer Science and Processing (iPSP)), M. Sc. Vibunanthan Muralidharan (Hochschule Aalen - Institute of Polymer Science and Processing (iPSP))

Dynamische Rotationsdichtungen sind hochbelastete Maschinenelemente und finden z.B. als Radialwellendichringe (RWDR) technische Anwendung [1]. Sie sind oft extremen Betriebstemperaturen ausgesetzt. Als Dichtungswerkstoffe werden aus Gründen der Energieeffizienz maßgeschneiderte Elastomere mit möglichst geringem Reibungskoeffizient und gutem Verschleißverhalten gesucht [2, 3]. Modifizieren lassen sich Elastomere durch Zugabe entsprechender Additive und Füllstoffe [4]. Die Untersuchung des Reibungsverhaltens von Dichtungswerkstoffen ist dabei zeitaufwendig und teuer. Deswegen stellt sich die Frage, ob sich aus den einfach zu bestimmenden, viskoelastischen Eigenschaften eines Werkstoffs Rückschlüsse auf sein Reibungsverhalten ergeben. Die nachfolgenden Untersuchungen legen nahe, dass das Reibungsverhalten tribologisch beanspruchter Elastomere aus deren viskoelastischen Kenngrößen abgeschätzt werden kann, ohne tribologische Prüfungen durchzuführen.

Polymerreibung

Einer kraftschlüssigen Werkstoffpaarung, die relativ zueinander bewegt wird, folgen immer Begleiterscheinungen, wie Reibkräfte FR. Die erzeugte Reibung wird in Wärme umgewandelt, wodurch sich der Reibungskoeffizient µ über die geschwindigkeitsabhängige Verlustleistung P berechnen lässt (Geschwindigkeit v). Dabei spielt es keine Rolle, ob die Reibpartner durch Zwischenschichten (Öle und Fette) voneinander getrennt sind. Das dafür geltende Gesetz für die Festkörperreibung ist nach Gl. 1 definiert [5].