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Paraffinöl geschmierte Wälztests wurden an extrem harten Diamantschichten auf hartem SSiC Substrat, unterschiedlichen, harten DLC-Schichten auf 100Cr6 Substraten (HRC60) sowie ausgewählten DLC-Schichten auf ungehärtetem Stahl (HRC 20) durchgeführt. Die Wälztests wurden in einem Zweischeibentribometer vom Typ Amsler bei einer anfänglichen, maximalen Flächenpressung nach Hertz von P0=2,3 GPa ausgeführt. Als Abbruchkriterium für die Tests wurde das Erreichen von n=1.000.000 Überrollungen (Langzeittests n=10.000.000 Überrollungen) oder das Auftreten einer Schädigung mit einer zusammenhängenden Fläche von A>1 mm2 festgelegt. Die Wälztests zeigten, dass das harte SSiC Substrat zwar eine stützende Wirkung auf die Diamantschicht hat, diese aber aufgrund von Rissen im Substrat versagte. Ferner gibt es wenigstens zwei DLC-Schichten, die, aufgebracht auf 100Cr6 Scheiben (HRC60), den Wälztests bis n=10.000.000 Überrollungen ohne nennenswerte Schäden widerstanden. Diese Schichten passten sich auch den Verformungen des weichen, stickstofflegierten Stahls (HRC20) an, ohne das es zu größeren Abplatzungen kam (A>1 mm2).
OEMs perceive diamond-like carbon (DLC) coatings as part of a strategy for low frictional tribosystems. Especially the automotive industry anticipates a benefit in applying such coatings in association with the lightweight construction of mechanical parts, for instance in gears and engines. In previous investigations it was shown, that DLC, amorphous carbon (a-C) and tetragonal amorphous carbon (ta-C) coatings can be slip-rolling resistant at least up to ten million load cycles at Hertzian contact pressures P0max of 2.9 GPa lubricated by engine oil at 120°C, Further improvements in load carrying capacity up to P0mean of 2.62 GPa (FN= 5,000 N) were achieved with alternative, available Steel metallurgies as Substrates for thin film coatings. Additional factors, such as influences of the lubrication on the surface chemistry (additives and base oils), wear and friction behavior were investigated.
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.
The dilution of biogenic fuels into lubricating engine oils often leads to a shortening of the recommended oil drains (between 30% and 60%) and an increase in wear. The large number of overlapping and influencing factors, of which dilution and polymerization of fuel components in the engine oil are emphasised, makes it difficult to find a uniform solution to prevent failures in the various applications.
Insofar single solutions for the different types of biofuels are needed. The contribution of base oil chemistry and additives as well as triboactive materials is featured to deal with the adverse effects of biofuels. In the frame of the European Commission (EC)-funded project 'cleanengine', tentative engine oils based on esters with a content of renewables and polyglycols are formulated to increase the lubricant's tolerance in engines fuelled with biofuel-based blends, with the aim of ensuring required lubricating and wear protection performance while keeping oil drain intervals unchanged.
The present paper focuses on four-stroke diesel applications, fuelled by biodiesel (fatty acid methyl ester — FAME) as well as by rapeseed oil and Jatropha oil (pure vegetable oils, triglycerides), together with relevant blends of those biofuels and conventional diesel fuel.
This paper screens the functional profile (in particular rheological, toxicological, bio-compatibility, tribological and biofuels affinity) of lube families with respect to biofuel contamination. Moreover, this is followed by the contributions of piston ring and liner materials as well as thin film coatings.
Costs reduction is one of the major objectives in mechanical applications with a parallel increase of the power output. Another driver represents new environmental standards and their increasing restrictions in the automotive industry leading to the question, if materials based concepts may substitute harmful EP/AW additives in lubricants. This paper presents the slip-rolling resistance of different DLC/THC coatings on steel substrates with a definite slip rate of 10%. Industrial DLC coatings of ta-C and a-C:H types from various manufacturers were deposited on steels SAE 52100 and AMS 5898 to compile the slip-rolling resistance under initial average Hertzian contact pressures between 1.5 GPa and 2 GPa. The tests were carried out on Amsler-type twin disc tribometer under the regime of mixed/boundary lubrication in unadditivated paraffinic oil (ISO VG 46) and a factory fill engine oil. The spherical steel sample was uncoated and the cylindrical coated with DLC. Some coatings achieved 10 million cycles without any damage under a maximal Hertzian contact pressure Pmax well over 2.25 GPa, thus exceeding FZG 12.