A comprehensive approach for evaluation of tribological phenomena by acoustic emission

Abstract

In tribology, the science of friction and wear, there is a lack of measurement methods for the real-time investigation of tribocontacts. Friction and wear cause a conversion of energy, from which a share is converted into elastic waves - the so-called acoustic emission (AE). These waves can be measured on the surface of the solid and utilized for the evaluation of the generating mechanism. This dissertation describes a comprehensive approach for utilization of acoustic emission generated by friction, for evaluation of the underlying tribological processes. Firstly, brief introductions into tribology, acoustic emission testing and the associated challenges are presented. In the following chapter, a method for calibration of piezoelectric sensors is described and practically applied. Then, the acoustic emission of modelled wear events is acquisited by the calibrated sensors and correlated with various wear phenomena. The final section is constituted by the presentation and application of methods for identification of single AE events within a quasi-continuous signal.

In der Tribologie, der Lehre von Reibung und Verschleiß, herrscht ein Mangel an Messmethoden für die Untersuchung von Reibkontakten in Echtzeit. Reibung und Verschleiß verursachen eine Umwandlung von Energie, die zu einem Teil in elastische Wellen konvertiert wird - die sogenannte Schallemission. Diese Wellen können an der Oberfläche des Festkörpers gemessen und zur Bewertung des erzeugenden Mechanismus herangezogen werden. Die vorliegende Dissertation beschreibt eine umfassende Vorgangsweise zur Verwendung der durch Verschleiß entstehenden Schallemissionen für die Untersuchung der zugrunde liegenden tribologischen Prozesse. Zu Beginn werden kurze Einführungen in die Tribologie, die Schallemissionsanalyse und die damit zusammenhängenden Herausforderungen dargestellt. Im folgenden Kapitel wird eine Methode zur Kalibrierung von piezoelektrischen Sensoren beschrieben und praktisch angewendet. Danach wird die Schallemission von modellhaften Verschleißereignissen mit den kalibrierten Sensoren aufgenommen und mit unterschiedlichen Verschleißphänomenen korreliert. Den Abschluss bildet die Darstellung und Anwendung von Methoden zur Identizierung von einzelnen Schallemissionen innerhalb eines quasikontinuierlichen Signales.