Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Kontaktverhalten strukturierter Chromschichten

Bei der Übertragung von Kräften in mechanischen Systemen kommt es immer zur Ausbildung lokaler Kontaktzonen. Die Geometrie und Größe dieser Kontaktzonen ist abhängig von der Geometrie und den mechanischen Eigenschaften der Kontaktkörper sowie der angreifenden Kräfte. Die vorliegende Arbeit behandelt die experimentelle Untersuchung und numerische Simulation des statischen Kontaktes von rauhen Oberflächen. Als Modelioberfläche dient die strukturierte Hartchromschicht mit dem Namen TOPOCROM. Diese ermöglicht Probenbeschichtungen mit unterschiedlichen Oberflächentopographien bei gleichen Materialparametern. Für die in dieser Arbeit durchgeführte numerische Simulation wird ein am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik entwickeltes Festkörperkontaktmodell verwendet. Dieses Festkörperkontaktmodell macht keinerlei statistische Annahmen über die Oberfläche, sondern benutzt den Datensatz von einer vermessenen Oberfläche. Mit den Gesetzen der Kontaktmechanik berechnet das Kontaktmodell die Beanspruchungen der belasteten Mikrostrukturen. Als Ergebnis erhält man die Gesamtverformung der Oberfläche, die plastischen Anteile dieser Verformung und die reale Kontaktfläche. Zur experimentellen Überprüfung der numerisch gewonnenen Ergebnisse dient ein statischer Festkörperkontaktversuch, mit dem die Gesamtverformungen sowie die plastischen Verformungen ermittelt werden. Damit ist ein quantitativer Vergleich der Modellergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen möglich