| Titel | Kontaktzeit- und Anpresskrafteinfluss auf die Adhäsion von Elastomeren bei rauen und glatten Oberflächen |
| Autor | Matthias Kröger, Stefan Nitzsche |
| Infos zum Autor | Prof. Dr.-Ing. Matthias Kröger Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung Technische Universität Bergakademie Freiberg Agricolastr. 1, 09599 Freiberg kroeger@imkf.tu-freiberg.de www.imkf.tu-freiberg.de Stefan Nitzsche, M.Sc. Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung Technische Universität Bergakademie Freiberg Agricolastr. 1, 09599 Freiberg |
| Inhalt | Zusammenfassung Die Adhäsion zwischen zwei Kontaktpartnern ist stark von der Rauheit der Oberflächen abhängig. Diese Abhängigkeit gilt insbesondere für Materialien, die stark ausgeprägtes viskoelastisches Verhalten zeigen wie Elastomere. Diese Untersuchung liefert wichtige Antworten zu dem Rauheitseinfluss und dessen Wechselwirkung mit dem Kontaktzeit- und Anpresskrafteinfluss auf die Adhäsion im Normalkontakt. Für die experimentellen Untersuchungen wurden zwei Adhäsionsversuchsstände am Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung verwendet, die ein schnelles Ablösen der Kontaktpartner ermöglichen. Nur unter dynamischen Ablösebedingungen treten signifikante Adhäsionseffekte mit Gummi auch auf rauen Oberflächen auf. Um andere geometrische Einflüsse zu vermeiden, wurden zwei Flachproben in Kontakt gebracht. Eine davon ist eine glatte Glasplatte. Die untersuchten Elastomerproben sind mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit hergestellt worden, indem die Oberfläche der Vulkanisationsform verändert wurde. Im Versuch werden insbesondere die Ablösekräfte beim Trennen des Kontaktes gemessen. Viele Messungen zeigen, dass auf rauen Oberflächen die Adhäsionskraft mit der Kontaktzeit und der vorhergehenden Anpresskraft signifikant ansteigen. Eine offene Frage ist, warum einige Elastomerkontakte, diese Abhängigkeit nicht zeigen. Hierzu wurden die möglichen Ursachen des Einflusses der Kontaktzeit und Anpresskraft herausgearbeitet und aufgezeigt. Bei viskoelastischem Material hängen diese Haupteinflüsse insbesondere von der Rauheit ab. Experimentelle Untersuchungen bestätigen diese Aussage: Zwischen zwei sehr glatten, flachen Proben verschwindet die Abhängigkeit von der Kontaktzeit und auch von der Anpresskraft. Abstract The adhesion in contacts depends strongly on the roughness of the surfaces. This dependency is very pronounced especially for materials, which has a large viscoelastic behavior like elastomers. This investigation gives important answers to the influence of the roughness on the adhesion in normal contacts as well as it’s interaction with the contact duration and preload influence. Two adhesion test rigs are used at the Institute for Machine Elements, Design and Manufacturing. They can realize a quick separation of the contacting surfaces. Only with this quick separation significant adhesion forces can be observed also on rough surfaces. To avoid further geometrical effects two flat samples are contacted to each other. The counterpart is a glass surface. The investigated rubber samples are produced with different surface roughness. This is reached by different preparation of the mold surface. Especially the separation force is measured in the tests. Many investigations show that the adhesion force increases significantly with the contact duration and previous load on rough surfaces. An open question is why some elastomer contacts didn’t show this influence. Therefore, the possible reasons of the influence of contact duration and preload are identified and explained. For viscoelastic material these main influences depend on the roughness. Experimental investigations confirm this prediction: Between two very smooth and flat samples the dependency on the contact duration as well as on the preload is vanished. |
| Datum | 2017 |
