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JATROPHA - The seed of energy CO2-neutral fuels and lubricants based on sustainable non-food oils
(2009)
High-power piezo-electric motors with power densities of 1.4 kW/kg display a potential for substituting hydraulic actuators. For this application, two novel tribometers of the same type have been designed using commercially available components for sliding motion at 40 kHz with amplitudes between 2.5 µm and 5 µm. The tribometers are equipped with means to measure amplitude, frequency, power required to keep the samples in motion and load applied. The effective motion between the two contacting bodies is monitored in each of the tribometers. These data are used to evaluate the coefficient of friction. The wear rate was determined after the tests. The set-ups were tested using well-known 100Cr6H (AISI 52100) samples before investigating novel, non-commercial substrates such as AlFeCrTi-alloys and tungsten carbide-based coatings as well as Magnéli-type coatings (Tin-2Cr2O2n-1 and TinO2n-1). This paper presents the principle of the ultra-high frequency tribometers and first tribological quantities of materials and coatings tested up to and above 1011 cycles. Very low wear rates in the range 10-8 mm³/Nm down to 10-10 mm³/Nm were determined under dry oscillation in air.
Le secteur automobile doit faire face actuellement à de nouveaux challenges au niveau de la construction allégée, des économies de carburant et des coûts. Ces exigences motivent la mise au point de tribosystèmes pouvant résister à des pressions de contact de plus en plus élevées avec de faibles coefficients de frottement. L'optimisation de systèmes existants par l'application de revêtements de surface performants représente une alternative intéressante. Ce texte présente les performances de couches minces dans des conditions d'essais de slip-rolling (roulement à composante de glissement) en présence de lubrifiants liquides. Après une première sélection à température ambiante, les revêtements les plus performants ont été testés à 120 °C. Il s'agit de revêtements DLC en carbone hydrogéné (a-C:H) et en carbone tétraédrique (ta-C) de dernières générations ainsi qu'un nouveau système « revêtement/substrat ». Certains des revêtements DLC développés récemment sont résistants en slip-rolling au moins jusq'à 10 millions de cycles à 120 °C dans l'huile moteur sous des pressions hertziennes de contact de P0max = 2600 / 2940 MPa. De plus, le nouveau système revêtement Zr(C,N)x/substrat peut résister au moins à 1 million de cycles sous des pressions hertziennes initiales de contact allant jusqu'à P0max = 3500 MPa et à des températures de lubrifiant d'au moins 120 °C. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
The light-weight approach and fuel economy targets in today's automotive engineering require tribosystems, which can withstand higher contact pressures associated with low coefficients of friction. The application of surface coatings represents one approach among others. This paper presents thin film coatings performances in a bench mark test procedure exerting slip-rolling conditions in the presence of liquid lubricants. After a first selection at room temperature, the most resistant coatings were evaluated at 120 °C. These are newly developed DLC coatings (a-C:H & ta-C) as well as a novel coating-substrate system. Some of the newly developed DLC-coatings are slip-rolling resistant for at least up to 10 million cycles at 120 °C oil temperature) under Hertzian contact pressures of P0max = 2600 / 2940 MPa. Furthermore, this novel Zr-based thin film coating can withstand at least 1 million cycles under initial Hertzian contact pressures of up to P0max = 3500 MPa and oil temperatures of at least 120 °C associated with low coefficients of friction under mixed/boundary conditions.
JATROPHA - The Seed of Energy - CO2-Neutral Fuels and Lubricants Based on Sustainable Non-Food Oils
(2009)
The light-weight approach and fuel economy targets in today's automotive engineering require tribosystems, which can withstand higher contact pressures associated with low coefficients of friction. The application of high-performance coatings represents one approach among others. This paper presents some recently developed DLC coatings (a-C:H and ta-C) as well as a novel coating-substrate system (Zr(C,N)) in a benchmark test procedure under slip-rolling conditions in the presence of liquid lubricants. Various coatings with different thickness, interlayer and substrates were evaluated for their slip-rolling resistance in different lubricants at ambient temperature and at 120 °C. Results indicate that some of these coating systems can withstand at least 10 million cycles under initial Hertzian contact pressures of up to Pmax = 3.500 MPa and oil temperatures of at least 120 °C associated with low coefficients of friction under mixed/boundary conditions. Surface of the coatings and the counter bodies were analysed and compared with untreated substrates.
Leichtbaustrategien im Antriebsstrang erhöhen durch Downsizing die Hertz’schen Kontaktpressungen und die mechanischen Lasten. Dadurch müssen neben wälzbeständigen Stählen auch dazu passende reibungsmindernde Konzepte gefunden werden, in der vorliegenden Arbeit wurden alternative, hoch zähe Stähle mit einer Wälzbeständigkeit bis Pomax = 4,2 GPa untersucht, welche mit geeigneten Grundöl- und Additivkombinationen die Reibungszahlen herunter auf 0,025 reduzieren konnten. Diese alternativen Stahllegierungen erlauben nicht nur an der Zahnflanke sehr hohe Kontaktpressungen, sie bieten außerdem entsprechende Zähigkeits- und Festigkeitseigenschaften für den Zahnfuß. In vorangegangenen Untersuchungen wurde eine Vielzahl verschiedener Dünnschichten auf ihre Überrollbeständigkeit unter Extrembeanspruchungen validiert. Allerdings zeigte sich bei den meisten Dünnschichten ein Qualitätsunterschied von Charge zu Charge. Unter Verwendung verschiedener organischer, metallorganischer und anorganischer Additive konnten, sich daran anschließende Versuche, vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. Sämtliche Versuche unter extremen Beanspruchungen wurden bei +120°C Öltemperatur auf Zwei-Scheiben-Tribometern vom Typ AMSLER und 2Disk von Optimol Instruments unter Misch-/Grenzreibungsbedingungen durchgeführt und die tribologischen Eigenschaften der neuartigen, unbeschichteten Stähle und in Relation zu leistungsstarken DLC-/ZrCN Dünnschichten gesetzt.
Das CargoLifter Ballonkransystem nutzt die Prinzipien der Leichter-als-Luft-Technologie für das Heben von Gütern. Der mit leichtem Gas gefüllte Ballon drängt in der schwereren Luft nach oben und kann somit Lasten anheben. Im Gegensatz zu erdgebundenen Kränen ist für den Luftkran die Beschaffenheit des Bodens sekundär. Der Ballonkran wird an drei Winden verankert und über die im Kranknotenpunkt zusammengeführten Seile präzise gesteuert. Beim Heben und Versetzen verbleibt die Last unter dem Ballon, der stets 100% seiner Hubkraft auch bis zu 200m Höhe und selbst weiterem Versatz behält. Reichweite bedeutet beim CargoLifter Ballonkransystem statt mehr Ausleger mehr Seil.