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The wear behaviour of thin steel wires has been analyzed under oscillating sliding conditions in crossed cylinders contact geometry. The focus of this analysis was the influence of the crossing angle between the wires on the wear. The wires used had 0.45 mm in diameter and the material was cold-drawn eutectoid carbon steel (0.8% C) with a tensile strength higher than 2800 MPa. Two different types of tests were carried out, the first one representing the influence of the crossing angle for a constant load and the second one representing the influence of the crossing angle with constant contact pressure. In the first type of tests it was seen that as the contact angle decreases the contact pressure decreases too and hence less energy specific wear resistance is observed. As a consequence less wear is produced, thus increasing the life of the wires. In the second type of tests it was seen that with constant contact pressure but different crossing angles, nearly the same energy specific wear resistance was observed. This points at an identical wear behaviour in both type of tests but with a running-in and a steady state period as two different wear periods. The tests showed that the running in period may play an important role in the overall wear particle generation and hence the wear occurring in the steady state period is rather mild.
Im Vortrag wird neben der apparativen Prüftechnik das allgemeine methodische Vorgehen für Modell-Verschleißuntersuchungen im Bereich des partial slip vorgestellt. Im Detail wird für Dental-Implantat-Werkstoffe eine Rangfolge aufgestellt, die vergleichend die Verschleißresistenz unterschiedlicher Ti-basierter Werkstoffe zeigt. Wird durch die Kaubewegung eine mehrachsige Beanspruchung in die Kontaktflächen der Schraubverbindung eingeleitet, kann durch partial slip im Randbereich dieser Kontaktfläche ein Verschleißprozess initiiert werden, der die Lockerung des Implantats begünstigt. Eine gute Verschleißresistenz verhindert oder schiebt die vorzeitige Lockerung hinaus.
Um das Werkstoffverhalten in Bezug auf eine vorzeitige Lockerung der Implantatkrone bei geschraubten zweiteiligen Implantaten zu charakterisieren, wurden zylindrische Probekörper unter partial slip Fretting-Bedingungen mit Zyklenzahlen bis n = 200 000 beansprucht. Die Frequenz der aufgebrachten Tangentialkraft betrug 2 Hz, um die Kaubewegung zu simulieren.
Die tribologischen Untersuchungen wurden auf einem Eigenbau-Tribometer mit der Kontaktgeometrie „gekreuzte Zylinder“ durchgeführt. Die zylindrischen Proben wurden aus den Werkstoffen Titan Grade 4 und der Ti-Legierung Ti6AI4V gefertigt. Ein Teil dieser Ti-basierten Proben wurde oberflächengehärtet. Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen, dass die oberflächenbehandelten Proben dazu neigen, unter der Belastung die Kontaktfläche zu vergrößern. Dies deutet auf einen Effekt bekannt als „junction growth“ und damit auf eine erhöhte Versetzungsbeweglichkeit der randschichtgehärteten Proben hin. Einen Einfluss der Zwischenstoffe konnte nicht nachgewiesen werden.
Main focus was on the correlation of the coefficient of friction (COF) with the geometrical parameters of the surface during early stage of the running-in period. TiN, TiAlN and AlTiN coatings were prepared by using rotating cathode arc evaporation unit. The roughness of the WC-Co substrate Ra ranged from 0.05 to 0.2 µm and the coating thickness was 2.3 ± 0.2 µm. Part of the samples were subjected to the surface modification by the drag grinding finishing. Geometrical parameters of the surface were evaluated by means of atomic force microscopy (AFM) and fretting tests were conducted with 10 mm diameter alumina ball under 2 N load, 100 µm slip distance and the frequency of 10 Hz. It was found that the distribution of macroparticles strongly influences the geometrical parameters of the surface and the number of macroparticles increases with increasing Al content in the coating. In the case of the positive skewness Ssq of the coating surface, the kurtosis Sku provides a statistically significant effect on the COF, namely the COF depends inversely on the kurtosis Sku. The kurtosis value for TiN was the highest among as-deposited coatings, subsequently, the slowest increase rate in the COF was observed for the TiN coating.