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A modified pin-on-disc test was applied to determine tribological properties of typical brake pad constituents. Ball-milling of these ingredients together with iron oxide and graphite provided model materials displaying the main features of real third bodies. Solid lubricants like graphite affected the friction and wear behaviour of Fe3O4 powders considerably whereas further addition of hard nanoparticles induced only minor effects. This was corroborated by comparison with modelling results. MoS2 played a dual role. Depending on special conditions, this ingredient either reduced or increased friction. The latter could be explained, after nanoscopic characterization, by oxidation and destruction of the wear-protecting tribofilm.
In order to obtain a better understanding of the role of tribofilms during automotive braking, their structures were investigated and the essential features identified.
Next, different ingredient combinations were studied by preparing some model materials with simpler compositions than real tribofilms. A test method was developed for verifying the tribological properties of the model materials and for comparison with results obtained with numerical sliding simulations of such structures. Prerequisites of good brake Performance properties were identified. Although the coefficient of friction could be varied in a wide ränge, smooth sliding conditions could only be achieved with values smaller than 0.4. Tests with artificial third body powders turned out to be useful as screening method for the selection of raw materials for brake pad formulations.
Starke Magnetfelder, wie sie z.B. für die Magnetresonanztomografie (MRT) notwendig sind, werden durch supraleitende Spulen erzeugt, die mit Flüssighelium auf eine Temperatur von -269°C gekühlt werden. Die Reibungswärme, die z.B. bei kleinsten Bewegungen zwischen der Spule und deren Stützstruktur entsteht, kann bewirken, dass die kritische Temperatur des Supraleiters lokal überschritten wird und ein normalleitender Bereich entsteht. Aufgrund der bei Normalleitung entstehenden jouleschen Wärme kann sich dieser Bereich weiter erwärmen und schnell ausbreiten. Dieser Vorgang wird als Quench bezeichnet und führt zum schlagartigen Verdampfen des extrem teuren Kältemittels und zu Betriebsunterbrechungen von mehreren Tagen.
Da diese Quenche durch Reibungswärme verursacht werden, ist es notwendig, das Reibverhalten der beteiligten Werkstoffe so zu optimieren, dass kein kritischer Betriebszustand erreicht wird. Dies betrifft in erster Linie Polymerfolien, die zur elektrischen Isolierung zwischen der Spule und der Stützstruktur notwendig sind. Neben zu hoher Reibung allgemein müssen ausgeprägte Haftreibungsspitzen und StickSlip-Effekte vermieden werden. Mit
diesem Ziel wurde das Reibverhalten von PTFE-, PET- und Pl-Folien bei tiefen Temperaturen und den für diese Anwendung typischen niedrigen Gleitgeschwindigkeiten untersucht. Es zeigte sich, dass die Reibung zwischen Polymeroberflächen in Flüssighelium allgemein höher, aber stabiler als in Flüssigstickstoff ist. Allerdings hängt das Reibverhalten erheblich von der Werkstoffpaarung ab. Der Stick-Slip-Effekt nimmt bei allen untersuchten Polymer-Polymer-Paarungen mit wachsender Kontaktpressung zu. PET gegen PET hat das ungünstigste Reibverhalten und sollte bei hohen Pressungen vermieden werden. Zum Vergleich getestete Paarungen von Polymeren gegen Aluminium zeigten deutlich günstigeres Reibverhalten ohne signifikanten Stick-Slip. Deshalb sollte bei derartigen Anwendungen sichergestellt werden, dass die Gleitebene zwischen Polymer- und Metalloberfläche liegt.