Abrieb

Der Begriff „Abrieb“ bezeichnet den Verschleißprozess, bei dem Material von der Oberfläche von Bauteilen durch mechanische Einwirkung entfernt wird. Im Kontext mit Elastomeren beziehungsweise deren Produkten wie Dichtungen, O-Ringe, Schläuche oder verschiedene Formteile, ist der Abrieb ein kritischer Aspekt, der die Lebensdauer und Zuverlässigkeit dieser Komponenten maßgeblich beeinflusst. Das Verschleißverhalten bzw. der Materialverlust wird sowohl von der Mischungszusammensetzung als auch vom Design sowie der Beanspruchungsart beeinflusst. Wo Dichtungen zum Einsatz kommen, kann Abrieb am Werkstoff sowohl in statischen als auch in dynamischen Dichtungsanwendungen entstehen.

Abrieb bei statischen Dichtungen

In statischen Dichtungsanwendungen, bei denen keine kontinuierliche Bewegung zwischen den abzudichtenden Komponenten stattfindet, wird der Abrieb durch die subtilen, aber wirkungsvollen Bewegungen des Dichtungselements innerhalb seiner Einbauumgebung verursacht. So können beispielsweise O-Ringe oder andere Dichtelemente, die sich nicht offensichtlich bewegen, dennoch entlang der Dichtflächen geringfügig versetzt werden. Dies geschieht beispielsweise durch:

• Wechselnde Druckverhältnisse: Schwankende Drücke innerhalb des Systems können dazu führen, dass der Dichtungsring innerhalb seiner Nut leicht wandert. Diese Bewegung, obwohl sie gering ist, reicht aus, um auf den Dichtflächen Abrieb zu erzeugen.
• Oberflächengüte der Dichtflächen: Die Beschaffenheit der Oberflächen, mit denen der Dichtungsring in Kontakt kommt, spielt eine entscheidende Rolle. Rauere Oberflächen erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Abrieb, während glattere Oberflächen das Risiko minimieren.
• Zyklische Druckänderungen: Besonders unter extremen und sich wiederholenden Druckbedingungen erlebt der Dichtungsring eine Art Mikrobewegung innerhalb seiner Führungsnut, was den Abrieb weiter verstärkt.

Abrieb bei dynamischen Dichtungen

In dynamischen Dichtungsanwendungen, bei denen sich Dichtungselemente relativ zu anderen Bauteilen bewegen bzw. kontinuierlich über die Kontaktoberflächen der Bauteile gleiten, ist der Abrieb im Vergleich zu statischen Anwendungen ungleich größer – hier ist er eine natürliche Folge der Reibung. In diesem Zusammenhang gibt es Faktoren, die den Abrieb an dynamischen Dichtungen erhöhen:

• Niedrige Oberflächengüte: Verhältnismäßig raue Oberflächen beschleunigen den Abrieb. Je glatter dagegen die Oberfläche der Laufflächen ist, desto geringer die Reibung und damit der Abrieb am Dichtungswerkstoff.
• Fehlende oder unzureichende Schmierung: Auch hier ist die thermische Belastung durch Reibung erhöht, sodass Dichtungen schneller verschleißen.
• Harte Partikel: Kleine Partikel in den Medien im Kontakt mit dynamischen Dichtungsanwendungen können abrasiv auf den Elastomerwerkstoff wirken, also zu weiterem Abrieb führen. Dies können beispielsweise Metallspäne sein, die sich im Schmiermittel befinden.

Reduzierung und Prüfung von Abrieb an Elastomerwerkstoffen

Eine sorgfältige Auswahl des Dichtungswerkstoff sowie das Management von Dichtungsbedingungen sind entscheidend, um den Abrieb auf ein Minimum zu reduzieren und die Lebensdauer des Werkstoffs zu maximieren. Speziell entwickelte Elastomermischungen können gezielt für verbesserte Abriebfestigkeit optimiert werden.

Um die Abriebfestigkeit zu beurteilen, werden standardisierte Testverfahren zur Abriebprüfung eingesetzt, die es ermöglichen, unterschiedliche Elastomermaterialien unter vergleichbaren Bedingungen zu testen. Diese Tests sind sowohl für die Entwicklung neuer Elastomerprodukte als auch zur Qualitätssicherung essenziell.