Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Kalottenschleifgerät mit drei Kugeln.
Abrasiv-Verschleißprüfung von Oberflächen
Der Kalottenverschleißtest (DIN EN 1071-6, EN ISO 26423)
Mit dem Kalottenschliffverfahren lässt sich die Verschleißbeständigkeit von Schichten und Oberflächen präzise bestimmen. Eine mit Abrasivflüssigkeit benetzte Stahlkugel, die sich gegen die Probe dreht, schleift eine Kalotte (Kugelkappe) in die zu prüfende Schicht. Aus dem Volumen der Kalotte lässt sich der Verschleißkoeffizient berechnen.
Anwendung in der Qualitätssicherung
Das Verfahren eignet sich zur Prüfung von Schichten mit Schichtdicken ≥ 1 μm. Der Abrasivverschleiß reagiert sehr empfindlich auf Änderungen der Schichtzusammensetzung und Struktur. Er kann daher als Kenngröße für die Bewertung der Schichtqualität in der Fertigung und zur Optimierung während der Entwicklung von Schichtsystemen herangezogen werden.
Wird die Kalotte durch die Schichten hindurch bis in das Substrat eingeschliffen, so kann aus den Durchmessern der Ringe die Dicke der Schichten bestimmt werden. Die Genauigkeit der Schichtdickenmessung beträgt je nach Oberfläche ca. 0,1 µm.
Kalottenverschleiß (abrasiv)
Ergebnisse des Kalottenschliffverfahrens. Verschleißkoeffizienten von Stahl und Hartstoffschichten.
Kalottenkrater
3D-Darstellung einer Kalotte in einer DLC-Schicht mittels Profilometer.
Kalottenkrater abgebildet mit dem Profilometer.
Kalottenschliff zur Schichtdickenbestimmung
Wird die Kalotte durch die Schichten hindurch bis in das Substrat eingeschliffen, so kann aus den Durchmessern der Ringe die Dicke der Schichten bestimmt werden. Die Schichtdicke t ergibt sich dann aus der Formel: t = (D2-d2)/8R, wobei D, d = äußerer und innerer Ringdurchmesser und R der Kugelradius ist. Die Genauigkeit der Schichtdickenmessung beträgt je nach Oberfläche ca. 0,1 µm.