Neuer Frettingtester#

© Fraunhofer IWM
Abb. 1: Frettingtester.

Jannik Hamann

Fretting beschreibt sowohl Verschleiß- als auch Korrosionsschäden, die durch hohe Lasten und sich wiederholende Relativbewegungen mit sehr kleiner Amplitude δ (z.B. Vibration) zweier oder mehr Körper entstehen. Von großen Schraubverbindungen und Gleitlagern in Windkraftanlagen bis hin zu kleinsten Kontaktstellen elektrischer Stecker im eigenen Pkw, überall sind die Auswirkungen von Fretting zu beobachten und zu spüren. Ob Geräuschemission, Bauteilversagen oder Fehler in der Elektronik, ein großer Teil aller Ausfälle von dynamischen Systemen ist auf Fretting zurückzuführen.

Der neue Frettingtester ermöglicht es, solche Problemstellungen nachzubilden und zu untersuchen.

Die Basiseinheit des Frettingtesters besteht aus drei extrem steifen Führungselementen, die in einen massiven Natursteintisch eingelassen sind. Eine Probe wird direkt in den Kopf mit der Kraftmessung gesetzt, die Gegenprobe wir auf einer, mit der Granitplatte verbundenen, Führung montiert. Ein geregelter Shaker ermöglicht die gewünschte Amplitude und Frequenz. Ein geregelter Schrittmotor sorgt für die gewünschte Belastung der Proben, indem er die gesamte Basiseinheit nach unten zieht.

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Abb. 2: Reibkraft-Weg-Verlauf (schwarz) einer Frettinghysterese im Partial-Slip-Regime mit zugehörigem Kontaktwiderstand-Weg-Verlauf (blau).

Um die Energiedissipation in der Kontaktstelle besser zu analysieren ist es möglich, einzelne Hystereseschleifen auszuwerten. Dazu werden Kraft- und Wegsignale mit bis zu 250 kS/s aufgenommen. Die Wegmessung über Glasmaßstab und die Reibkraftmessung mittels Piezosensor erlauben die exakte Messung von Weg (< 1 µm) und Kraft (mN-Bereich) einer Hysteresekurve auch bei hohen Frequenzen von bis zu 1000 Hz.

Eine bei Bedarf zuschaltbare, integrierte Vierleitermessung liefert mittels Kontaktwiderstandsmessung zusätzliche Informationen über die Vorgänge im Kontaktpunkt.

Durch den leistungsstarken Shaker können viele verschiedene Anwendungen simuliert werden. Die Geometrien der Proben reichen von standardisierten Geometrien (Zylinder, Kugel, etc.) bis hin zu Originalteilen aus der Praxis. Von Kolbenring-Liner-Kontakten mit Hüben bis zu 25 mm bis hin zu Kontakten zwischen Kfz-Steckern mit Hüben von wenigen Mikrometern, kann alles abgedeckt werden. Es können sowohl reine Materialpaarungen vorab, als auch fertige Bauteile auf ihre Lebensdauer und ihr Verhalten bei Vibration getestet werden.

Technische Daten

Parameter Wert
Amplitude bis 25 mm
Normalkraft bis 500 N
Reibkraft ± 600 N
Frequenzbereich 1 bis 1000 Hz
Samplerate bis zu 250 kS/s
Widerstandsmessung  
Samplerate 80 S/s
Messbereich 1 mΩ bis 20 kΩ
Auflösung bis zu 1 µΩ ± 0,1%

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