Slijtage van metaal

Wat is slijtage?

Over het algemeen wordt het verzwakken van materiaal ook slijtage genoemd. Slijtage is het verlies van materiaal van een bepaald oppervlakte. Voortschrijdende slijtage wordt veroorzaakt door handelingen zoals slijpen, rollen, krassen en door chemische en thermische belasting.

De combinatie van hardheid en sterkte van een materiaal speelt een grote rol bij slijtage. Het is niet voldoende dat een staalproduct bijzonder hard is om slijtage te voorkomen. Als het materiaal erg hard is, is het vaak erg broos. Hierdoor is het materiaal moeilijk te vervormen. Als de kern van het staal dan niet voldoende taaiheid bevat, zal het materiaal op een bepaald punt breken. Als het materiaal echter te sterk is, treedt slijtage aan de oppervlakte sneller op dan bij hardere metalen. Een goede balans tussen hardheid aan de buitenkant en taaiheid in de kern van de plaat is daarom ook erg belangrijk in het kader van slijtage.

Oorzaken slijtage

In principe zijn er verschillende oorzaken voor slijtage. Deze verschillen van elkaar door de bron die de slijtage veroorzaakt. Als krachten optreden als gevolg van spanning of wrijving, zal dit leiden tot slijtage of oppervlakverstoring. Als fysieke veranderingen plaatsvinden op de buitenste laag van een oppervlakte als gevolg van chemische reacties, dan zijn adhesie en tribo-oxidatie daar de veroorzakers van.

Vormen van slijtage

Abrasie = wrijving

Slijtage treedt altijd op waar een massief lichaam met een ruw oppervlak een zacht tegenlichaam ontmoet. Door wrijving, impact, glijden of roterende trillingen worden kleine deeltjes geperst of geschraapt uit het zachtere materiaal. Slijtage kan ook worden veroorzaakt door een vloeistof die ruwe, harde of hoekige deeltjes bevat, zoals bijvoorbeeld zand. Door de stromingsbewegingen raken deze deeltjes het zachtere oppervlak en schrapen hier deeltjes uit. Dit wordt hydroabrasie genoemd.

Adhesie = hechting

Adhesieslijtage treedt alleen op bij lichamen waarvan de samenstelling qua structuur sterk overeenkomt met het metaal. In lichamen die samengeperst worden door glijdende en oscillerende bewegingen, treedt slijtage op in de grensvlakken. Het creëert gaten, uitstulpingen of scheurtjes. Het afgeschuurde materiaal bindt zich aan elkaar en kleeft aan het oppervlak. Dit wordt ook koud lassen genoemd. Door adequate smering kan deze slijtage worden voorkomen of tot een minimum worden beperkt.

Oppervlakte uitputting

Deze vorm van slijtage wordt ondersteund door rollende bewegingen, stoten, oscillaties en stromen die in afwisselende volgorde plaatsvinden. Deze bewegingen veroorzaken materiaalmoeheid en verzwakken zo het intacte oppervlak. Het creëert putjes – ook wel putcorrosie genoemd – en kleine scheurtjes die kunnen uitzetten en tot breuken kunnen leiden. Nogmaals, adequate smering voorkomt slijtage.

Tribochemische reactie & tribo-oxidatie

Het glijden, schuren of langs elkaar bewegen van twee oppervlaktes kan leiden tot de vorming van oxidelagen als gevolg van chemische reacties op de bovenste lagen. Het gebruik van edelmetalen, kunststoffen of keramiek heeft een positief effect op dit slijtage mechanisme.

Soorten slijtage

Slijtage wordt ingedeeld op basis van de bron die slijtage veroorzaakt. enkele voorbeelden zijn glijslijtage, impactslijtage, straalslijtage, trillingsslijtage, drukslijtage en erosie.

Impactslijtage

Machinedelen worden vaak blootgesteld aan een constante impact van materialen zoals stenen, grind en zand. Deze slijtage wordt impactslijtage genoemd. Om deze componenten te beschermen en te versterken, worden slijtvaste platen gemonteerd, die gemaakt zijn van bijzonder slijtvaste staalsoorten zoals Hardox en Dillidur.

Glijslijtage

Onderdelen schuren tegen elkaar door middel van schuivende bewegingen. Glijslijtage is bijvoorbeeld te vinden in motoren. De zuiger wrijft door zijn bewegingen tegen de cilinder en veroorzaakt deze vorm van slijtage. Het oppervlakte wordt hierbij vervormd door oneffenheden, bramen en vuil. Zelfs de kleinste deeltjes kunnen op het oppervlak wrijven, met als gevolg dat materiaal scheurt, krast en slijt.

Schokslijtage

De tegen elkaar stotende bewegingen van onderdelen of tegen elkaar aan botsende materialen op een component, zoals bijvoorbeeld bij breekinstalllaties, creëert schokslijtage. De oppervlakken worden daarbij vervormd. Dit kan leiden tot barsten of materiële erosie.

Wals- of rolslijtage

Walsen of rollen bewegen met hoge druk op een oppervlakte. Drukkrachten en wrijvingskrachten werken op het oppervlak van het materiaal, wat resulteert in een verzwakking van het oppervlak. Er ontstaat scheurvorming op het oppervlak en in het inwendige deel van een product, wat de vorming van putjes bevordert.