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Verformung von Rauhigkeitsspitzen

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Durch eine Normalkraft werden kleine Rauhigkeitsspitzen zerstört. Dadurch entsteht die reale Kontaktfläche.

Auch anscheinend glatte Oberflächen zeigen sich unter dem Mikroskop als imposante Gebirge. Wenn wir zwei Oberflächen zusammenbringen, berühren sich die Rauhigkeitsspitzen. Die wahre Kontaktfläche muss um einige Zehnerpotenzen kleiner sein als die Oberflächen die man meint in Kontakt zu bringen. Die Ursache der Reibung muss mit diesem verzahnen der Rauhigkeitspitzen der beiden Materialien zu tun haben.

Abnutzung des Materials ist eine mögliche Ursache der Reibung. Wenn man allerdings aufgrund der verrichteten mechanischen Arbeit die Abnutzungsrate des Materials berechnet, kommt man zum Schluss, dass die Räder einer Lokomotive nach wenigen Kilometern total zerstört wären. (Tomlinson 1929)

Damit folgerte man, dass nur ein geringer Bruchteil der am Reibungsprozess beteiligter Atome durch den Vorgang von ihrer ursprünglichen Position entfernt wurden.

Diese Idee ging verloren als die Theorie der plastischen (dauerhaften) Verformung aufkam. Diese Theorie geht davon aus, dass jede Verformung plastisch ist. Mit ihr lässt sich das Gesetz von Amontons leicht herleiten.

1961 wies J. F. Archard erneut darauf hin, dass eine dauerhafte plastische Deformation jede Maschine innert Minuten zerstören würde.

Heute geht man davon aus das die Deformationen der Oberflächen grösstenteils elastisch sind. Die Rückdeformation bringt das Material wieder in den Ausgangszustand, die schnelle Rückkehr in den Ursprungszustand regt aber Gitterschwinungen im Festkörper an, die sich in Wärme äussern.

 
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