Kuluminen
Kuluminen, materiaalin irtoaminen kiinteästä pinnasta toisen kiinteän aineen aiheuttaman mekaanisen vaikutuksen seurauksena. Kuluminen tapahtuu pääasiassa materiaalin asteittaisena häviämisenä, joka johtuu kahden kuormitetun liukupinnan mekaanisesta vuorovaikutuksesta. Kuluminen on niin yleinen ilmiö, että harvoin kaksi kiinteää kappaletta liukuu toistensa yli tai edes koskettaa toisiaan ilman mitattavissa olevaa materiaalin siirtymistä tai materiaalihäviötä. Niinpä kolikot kuluvat, kun ne joutuvat jatkuvasti kosketuksiin kankaiden ja ihmisen sormien kanssa, kynät kuluvat liukuttuaan paperin päällä ja kiskot kuluvat, kun junan pyörät vierivät jatkuvasti niiden päällä. Ainoastaan elävät olennot (kuten luunivelet) ovat tietyssä mielessä immuuneja kulumisen aiheuttamille pysyville vaurioille, koska niillä on ominaisuus uusiutua ja parantua.
Kulumista on neljä perustyyppiä: adhesiivinen, abrasiivinen, syövyttävä ja pintaväsyminen.
Yleisin tyyppi, adhesiivinen kuluminen, syntyy kahden kiinteän materiaalin rajapinnassa syntyvistä voimakkaista adheesiovoimista. Kun kiinteitä pintoja puristetaan yhteen, syntyy intiimi kosketus useiden pienten laikkujen tai liitoskohtien yli. Liukumisen aikana nämä liitoskohdat syntyvät ja rikkoutuvat jatkuvasti, ja jos liitoskohta ei rikkoudu alkuperäisen rajapinnan varrella, muodostuu kulumishiukkanen. Nämä hiukkaset irtoavat lopulta. Liimautuva kuluminen ei ole toivottavaa kahdesta syystä: ensinnäkin materiaalin häviäminen johtaa lopulta mekanismin suorituskyvyn heikkenemiseen, ja toiseksi suurten kulumispartikkelien muodostuminen tiiviisti toisiinsa sovitetuissa liukuelementeissä voi aiheuttaa mekanismin takertumisen sen käyttöiän alkuvaiheessa. Adhesiivinen kuluminen on moninkertaisesti suurempaa voitelemattomilla kuin tehokkaasti voidelluilla metallipinnoilla.
Hiertävä kuluminen tapahtuu, kun kova, karkea pinta liukuu pehmeämmän pinnan päällä, jolloin jälkimmäiseen syntyy uria. Kuluminen voi johtua myös kahden pehmeän liukupinnan välissä vierivistä irtonaisista, hankaavista hiukkasista tai jompaankumpaan vastakkaiseen pintaan upotetuista hiukkasista. Neste- tai kaasuvirran kuljettamat hankaavat kappaleet voivat kuluttaa pintaa, jos ne osuvat pintaan suurella nopeudella. Koska hankaava kuluminen tapahtuu, kun hankaava materiaali on karkeaa ja kovempaa kuin hiottava pinta, kuluminen voidaan estää joko poistamalla kova, karkea ainesosa tai tekemällä suojattavasta pinnasta vielä kovempi.
Korroosiokulumista tapahtuu aina, kun kaasu tai neste hyökkää kemiallisesti liukupinnan alttiiksi jättämään pintaan. Normaalisti, kun pinta syöpyy, korroosiotuotteilla (kuten patinalla) on taipumus jäädä pinnalle, mikä hidastaa korroosion jatkumista. Mutta jos liukuminen on jatkuvaa, liukuminen poistaa pintakerrostumat, jotka muuten suojaisivat korroosion jatkumiselta, jolloin korroosio tapahtuu nopeammin. Pinta, joka on kokenut korroosiokulumista, on yleensä mattapintainen ja suhteellisen sileä.
Pinnan väsymiskuluminen syntyy toistuvasta suuresta rasituksesta, joka liittyy vierintäliikkeeseen, kuten metallipyörien pyörimisliikkeeseen raiteilla tai koneessa vierivään kuulalaakeriin. Jännitys aiheuttaa pinnanalaisten halkeamien muodostumisen joko liikkuvaan tai paikallaan olevaan komponenttiin. Kun nämä halkeamat kasvavat, pinnasta irtoaa suuria hiukkasia ja syntyy reikiintymistä. Pintaväsymiskuluminen on yleisin kulumisen muoto, joka vaikuttaa vierintäelimiin, kuten laakereihin tai hammaspyöriin. Liukupinnoilla adhesiivinen kuluminen etenee yleensä niin nopeasti, että pintaväsymiskulumista ei ehdi tapahtua.
Vaikka kulumisprosessia pidetään yleensä haitallisena, ja useimmissa käytännön tilanteissa se onkin sitä, sillä on myös joitakin käytännön hyötyjä. Esimerkiksi monet menetelmät valmistetun esineen pinnan tuottamiseksi ovat riippuvaisia hankaavasta kulumisesta, muun muassa viilaaminen, hionta, hiominen, läppääminen ja kiillotus. Monet kirjoitusvälineet, pääasiassa lyijykynä, väriliitu ja liitu, ovat riippuvaisia liimauskulumisesta. Toinen käyttökohde on jyrsijöiden etuhampaiden kuluminen. Näissä hampaissa on kova kiillepeite kaarevalla ulkopinnalla, mutta sisäpinnalla on vain pehmeää dentiiniä. Näin ollen abrasiivinen ja adhesiivinen kuluminen, joka tapahtuu nopeammin pehmeämmällä puolella, ylläpitää hampaiden terävää leikkuureunaa.