Modellierung und Validierung der Krafterzeugung mit Stick-Slip ...

4.1. Einflüsse auf das Reibverhalten 81
werden. Andererseits leitet Popov den Zusammenhang her, dass die Härte der
dreifachen Zugfestigkeit entspricht [78]. Beim klassischen Zugversuch werden die
elastischen und plastischen Grenzen eines Werkstoffs ermittelt. In der Werkstoffkunde
werden Elastizitätsmodul und Härte getrennt behandelt (wenn ein Bauteil
gehärtet wird, bleibt das Elastizitätsmodul unverändert). Für die weiter oben gezeigten
Zusammenhänge zwischen 0-Amplitude und Elastizitätsmodul entsteht
der Eindruck, dass Elastizitätsmodul und Härte miteinander korrelieren. Eine
Darstellung auf Basis der Härte führt zu gleichen Ergebnissen. Der Plastizitätsindex
wurde schon weiter oben eingeführt (Kapitel 4.1.3). Unter Nutzung dieses
Kriteriums als Basis für die 0-Amplitude ergibt sich interessanterweise, dass die
Härte und der äquivalente Elastizitätsmodul Teil der Berechnung sind (wobei die
Härte als Druck ausgeführt ist).
Es bleibt die Frage, was die genauen Mechanismen sind und welche Materialkombination
letztendlich am besten als Reibsystem geeignet ist. Es ist unklar,
ob hohe Elastizitätsmoduln oder die Härte oder noch andere Mechanismen die
dominierende Rolle spielen. Überlegungen, weitere bestimmende Materialeigenschaften
zu finden, blieben ohne Ergebnis, beispielsweise Kriterien wie die Orientierung
von Gleitebenen oder die mikroskopische Struktur (kristallin, amorph,
raum- oder flächenzentriert). Um hierüber weiterreichende Aussagen treffen zu
können, muss eine größere, systematische Auswahl an Materialien untersucht
werden. Zudem könnte die Entwicklung neuer Ideen aus der Kontakttheorie erforderlich
sein. Dies kann im Rahmen dieser Arbeit aber kaum beurteilt werden.
4.1.7. Rauheit der Oberflächen im Kontaktpunkt
Die technische Qualität - genauer: die Rauheit - der Oberflächen in den Stick-
Slip-Punkten hat für die meisten Messungen in dieser Arbeit überraschenderweise
kaum eine Rolle gespielt. Es wurde bei Messungen und insbesondere bei den Vorbereitungen
der Ergebnisse für Kapitel 3 festgestellt, dass für das Funktionieren
des verwendeten Stick-Slip-Antriebs lediglich eine gewisse, aus technischer Sicht
einfach geschlichtete Oberfläche (läuferseitig) ausreicht. Die Oberflächenqualität
der verwendeten Rubinhalbkugel als Reibpartner lag bei allen Versuchen bei einem
mittleren RMS-Wert von 13nm, wie aus den Daten in Anhang A hervorgeht.
Aus diesem Grund wird davon ausgegangen, dass die Rauheit des Läufers größer
ist und damit maßgeblich das Verhalten dominiert. Auf Seite des Läufers wurden
verschiedene Oberflächenfinishe getestet (spanend geschlichtet, drahtbasierte
Funkenerosion mit Schlichtschritten, geschliffen, poliert). Allerdings konnte kein
signifikanter Unterschied in den Messdaten registriert werden. Siehe hierzu die
Ausführungen zu Abbildung 4.11 und 4.12. Die Erklärung für die ,Mindestqualität’
der Glattheit könnte in der begrenzten Auslenkung des Aktors begründet