Slitasje

Slitasje er skader på overflaten av et fast stoff, som er påført av en annen overflate som følge av relativbevegelser. Slitasje er knyttet til mekanisk påvirkning mellom overflatene, og fører til fjerning av materiale eller deformasjon av overflaten. Slitasje kan omfatte endring av form i grenseflaten mellom to glidende overflater. Friksjon er også nært knyttet til slitasje.

Nytt tannhjul (til venstre) og brukt tannhjul med bøyde tenner (til høyre).

Kavitasjon regnes ikke som slitasje siden det eroderende medium er en væske. Korrosjon betraktes ikke som slitasje siden skaden oppstår av kjemiske reaksjoner i stedet for mekanisk påvirkning.

Slitasjemekanismer i stål

Alle slitasjemekanismene trenger ikke nødvendigvis opptre selvstendig og slitasjemekanismene er ikke gjensidig utelukkende. De vanligste mekanismene er:

• Adhesjon kommer av at små overflateujevnheter trykksveises (kalles også mikrosveiser) mellom to overflater flyter sammen, på grunn av høyt trykk. Når flatene så bevege, seg, slites disse trykksveisene løs. Adhesjon kan opptre for eksempel i kontaktflatene mellom løkkene i en kjetting. Slitasjen beskrives ofte med Archards formel, selv om den bare gir en indikasjon på størrelsesorden på slitasjen, som blant annet sier at
  • Slitasjen er omvendt proporsjonal med hardhet for martensittisk og bainittisk stål, men ikke perlittisk stål.
  • Slitasjen er proporsjonal med lasten vinkelrett på flaten.
  • Slitasjevolumet er proporsjonal med lengden slitasjen skjer over.
  • Slitasjen er uavhengig av arealet på sliteflaten.
  • I tillegg har andre faktorer stor påvirkning, og som ivaretas ved erfaringsbaserte korreksjonsfaktorer:
    • Krystallstruktur.
    • Kjemisk sammensetting av stålet.
    • Mikrostruktur.
    • Overflateruheten.
    • Smøring av gliflaten reduserer slitasjen betydelig.
• Overflateutmatting oppstår ved rullekontakt mellom to metallflater, for eksempel hjul på jernbaneskinner. Kontaktflaten kan få sprekkdannelse og avskalling. Kjemisk sammensetning og strukturen i stålet påvirker slitasjen. Liten kornstørrelse reduserer slitasjen.
• Høye trykk eller slag kan føre til at en slår ut biter av grunnmaterialet ved lokalt overskridelse av materialets bruddfasthet, eller ved mindre påkjenninger, at materialet deformerer - flyter og mister sin duktilitet. Grunnmaterialets trykkbestandighet må være større enn det lokale trykket.
• Abrasjon er når harde partikler glir på en overflate. For rene metaller er abrasjonsmotstanden direkte proporsjonal med hardheten, men ikke for legeringer. Mengde og type partikler har en stor innvirkning på abrasjonsbestandigheten. Erfaringsmessig bør overflaten være minst dobbelt så hard, som det slitende materialet. Abrasjon kan for eksempel skje i et galvanisert ståltau det sink blir slitt av og blir værende inne i tauet, og forsterker slitasjen av galvaniseringen.

Andre konsekvenser

Slitasje kan bidra til endring av kontaktflaten, slik at spenningen kan endres over tid. Slitasje medfører svakheter i overflaten. Slitasjen kan medføre at arealet som skal ta opp lasten endres. Videre kan slitasje gi skarpe kanter og hakk, og bidra til økte spenningskonsentrasjoner, som igjen kan bidra til utmattingsbrudd.

Friksjonen i kontaktflatene medfører økte temperaturer. I sjø vil vannet kjøle ned, men i luft kan temperaturene lokalt bli høye. Temperaturen kan påvirke materialegenskapene.