Werkstoffe

Werkstoffe hinterfragt und kritisch beleuchtet

Teil 2 - Metallguss und Friktion

02.06.2016
aktualisiert am: 23.06.2016

In Teil 1 unseres Werkstoffkunde-Lexikons zum Thema „Metallguss und Friktion“ (siehe unten) wurde auf den Faktor des Präzisionsgusses, die Standardisierungsnotwendigkeit des Prozesses und die Qualität der Werkstoffe hingewiesen. Der hier folgende Teil 2 beschäftigt sich mit den Faktoren Härte und Elastizitätsmodul.

Definition Härte

Unter Härte versteht man den mechanischen Widerstand eines Werkstoffes gegen das Eindringen eines anderen Körpers in seine Oberfläche. Die Prüfung erfolgt mit standardisierten Messverfahren. Bekannt und auch für Dentallegierungen verbreitet ist die sog. Vickers-Härteprüfung. Die Durchführung erfolgt mit einer gleichseitigen Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136°, einer bestimmten Belastungszeit (10-15 s) und einer bestimmten Prüfkraft (5 N bei EM-Legierungen, 10 N bei EMF-Legierungen).

Es entsteht der sogenannte Vickers-Härteabdruck:

  • Abb. 1
  • Abb. 1

Die Längen der Pyramidendiagonalen werden gemessen und in folgende Gleichung eingesetzt:

  • Abb. 2
  • Abb. 2

 

Der härtere Werkstoff (hier Diamant) dringt dabei in den weicheren ein.

In der Ritzhärteskala nach Mohs aus der Mineralogie ist das sehr schön illustrativ dargestellt: Hartes ritzt Weiches. Auf unsere Situation übersetzt: Gleiche Legierungen von Primär- und Sekundärkronen bieten grundsätzlich erst einmal bessere Voraussetzungen für eine dauerhafte Friktion als unterschiedliche Härten.

Definition Festigkeit

Unter Festigkeit versteht man den Widerstand gegen Verformung und Trennung.

Eng damit verbunden ist auch der Begriff des Elastizitätsmoduls eines Werkstoffes, der ein Werkstoffkennwert ist und das linear-elastische Verhalten eines Werkstoffes beschreibt. Er wird im Zugversuch ermittelt und ist definiert als die Steigung der Geraden des Spannungs-Dehnungs-Diagrammes:

  • Abb. 3
  • Abb. 3

Je steiler die Kurve, umso spröder und weniger verformungswillig ist ein Werkstoff. Die Elastizitätsgrenze ist dann auch Festigkeitsgrenze. Bei stark verformbaren Legierungen (geringer E-Modul) können die beim Guss entstehenden linienförmigen Kontaktareale zwischen Primär- und Sekundärkrone schnell stark verformt werden, sodass auch schnell Friktionsverlust eintreten kann. Auch Härteunterschiede der Legierungen können dazu führen, dass Reibnasen der harten Legierungen schnell zu Spuren im weicheren tribologischen Partner und damit zu Abnutzung führen können. Trotzdem sind Härte und Festigkeit nicht die einzigen Parameter ...

Fortsetzung Teil 3 siehe Link unten.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Peter Pospiech

Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Peter Pospiech