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Das in der 3. Auflage vorliegende Fachbuch wird die praktische Arbeit des Ingenieurs bei der Beurteilung von Verschleißerscheinungen unterstützen. In acht Kapiteln behandeln die Autoren alle interessanten Aspekte zu diesem Thema.
Zielgruppen sind Maschinen-bauingenieure, Techniker und Werkstofftechniker in der Entwicklung, Konstruktion und Instandhaltung. Sie werden für ihre Arbeit im Buch gute Unterstützung und Anregungen für ihre praktische Arbeitfinden.
Reibungs- und Verschleißminderung in Wälzkontakten durch Werkstoff- und/oder Schmierstoffkonzepte
(2018)
Leichtbaukonzepte zur Reduzierung der CO2 Emission gehen häufig mit erhöhten Anforderungen an die Belastbarkeit tribologisch beanspruchter Oberflächen einher. In Wälzkontakten jeglicher Art erhöhen reduzierte Abmessungen oder ansteigende Kräfte die Hertz'schen Kontaktspannungen, oftmals verbunden mit dem Wunsch nach einer Reduzierung der Reibung. Löschungsmöglichkeiten bieten alternative Schmierstoffe, Dünnschichten und/oder verbesserte Stahllegierungen. In mehreren Forschungsvorhaben wurden Reibverhalten und Überrollbeständigkeiten derartiger Tribosysteme in einem Zweischeiben-Wälzprüfstand (2Disk) unter Misch- bzw. Grenzreibung bei bis zu 10 Millionen Überrollungen ermittelt. Dabei betrug die Öltemperatur 120°C und die maximale Flächenpressung oberhalb von 2,25 GPa. Insgesamt wurde eine Vielzahl von Kombinationen charakterisiert. Ein Teil dieser Ergebnisse wird in dem Vortrag exemplarisch vorgestellt.
Niobcarbid (NbC) stellt aufgrund vorteilhafter Eigenschaften, wie zum Beispiel eine geringe Diffusionsneigung, in der Zerspannung eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Schneidstoffen wie Wolframcarbid (WC) dar. Als Substitution der Hartstoff-Phase WC im Hartmetall wird NbC in der trockenen Drehbearbeitung von eisen-basierten Werkstoffen untersucht. Diesbezüglich wurden zwei NbC-Substrate mit WC hinsichtlich ihres Werkzeugverschleißes quantitativ verglichen. Im Gegensatz zu WC-Werkzeugen wird das Potential von NbC bei zunehmender Schnittgeschwindigkeit vc durch eine steigende Prozessstabilität deutlich.
Lasermaterialbearbeitung ist eine sich schnell entwickelnde Technologie, um eine Vielzahl von Oberflächenfunktionalitäten auf Basis optischer, mechanischer oder chemischer Eigenschaften zu realisieren. Die Verwendung ultrakurzer Laserimpulse mit Dauern im Femtosekundenbereich ermöglicht dabei neben einer herausragenden Bearbeitungs-präzision auch die selbstorganisierte Erzeugung verschiedener charakteristischer Ober-flächenstrukturen mit Größenskalen im Mikrometer- bis hinunter in den sub-100-nm-Bereich, z.B. sogenannte Ripples („Laser-Induced Periodic Surface Structures“, LIPSS), Grooves, oder Spikes.
In dem Vortrag wird ein Überblick über die in den vergangenen Jahren in Zusammenarbeit mit dem BAM Fachbereich 6.3 durchgeführten tribologischen Experimente gegeben. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den tribologischen Eigenschaften (Reibung und Verschleiß) der unterschiedlichen Femtosekunden-Laser-generierten Oberflächen-morphologien auf gängigen Metallen (z.B. Stahl, Titan). Einflüsse durch die Veränderungen der Härte des Werkstoffs infolge Laser-induzierter Oxidation, der Dicke und Struktur der Oxidschicht, und die Wirksamkeit unterschiedlicher Schmiermittel (z.B. additiviertes Motoröl) werden diskutiert.
E5 Tribologie
(2018)
Das tribologische Profil von binderlosem NbC und mit 8% bzw. mit 12% Cobalt oder 12% Fe3Al gebundenem NbC wird unter unidirektionaler Gleitreibung (v= 0,1-10 m/s, T= 22°C und 400°C) und unter oszillierender Gleitreibung vergleichend gegenüber Ingenieurkeramiken und Hartmetallen dargestellt. Zusätzlich werden die 4-Punkt-Biegebruchfestigkeit, elastische Eigenschaften (E,G) bis 1.000�C die lastabhängige Mikrohärte sowie die Phasenzusammensetzung und Gefügestrukturen vorgestellt. Die Verschleißkoeffizienten des binderlosen NbC lagen bei T unterhalb von 10-6 mm³/N?m, während diejenigen der cobaltgebundenen NbCs mit ansteigender Gleitgeschwindigkeit von 2-4 10-6 mm³/N?m bei 0,1 m/s auf 5-7 10-7 mm³/N.m bei 10 m/s abnahmen. Die Verschleißkoeffizienten bei 400°C lagen für die NbCs generell unterhalb von 10-6 mm³/N.m. Das tribologische Lasttragevermögen im Trockenlauf, ausgedrückt als PV-Wert, nimmt mit ansteigender Gleitgeschwindigkeit auf 100 W/mm² zu. Bedingt durch die geringe Löslichkeit von NbC in Legierungen offenbarten erste Zerspanversuche mit verschiedenen Stählen eine gegenüber WC-basierten Schneidstoffen signifikant angehobene Zerspanungsvolumina. Somit offenbart NbC in offenen und geschlossenen Tribosystemen Anwendungspotentiale.
In order to reduce experimental effort, tribological tests are performed for coating selection, simulating the friction, wear and scuffing behaviour between the piston ring and cylinder liner, as well as lubricant evaluation. The creation of test standards in piston ring/cylinder liner simulation is discussed. PVD coatings, HVOF coatings and nitriding treatments have been applied to piston rings as alternative for chromium coatings. CrN/TiN coating seems very effective for increasing the wear and scuffing resistance. Biodegradable engine oils based on esters and polyglycols reduce friction and exceed the wear resistance of reference engine oils based on hydrocarbons for the new generation engines with high cylinder pressures.