Erhöhung von Leistungsdichte und Lebensdauer hochbelasteter Funktionsflächen durch spanende Oberflächenkonditionierung

Type of Funding: Foundation Funding, Mercator Research Center Ruhr

Abstract:
Die heutigen Wettbewerbsbedingungen und politischen Vorgaben fordern ein ständig höheres technisches Niveau von Produkten bei stetig steigenden Beanspruchungen und erhöhter Verfügbarkeit. Dieses führt dazu, dass tribotechnische Systeme, die früher unter hydrodynamischen oder elastohydrodynamischen Bedingungen betrieben wurden, zunehmend unter reibungs- und verschleißintensiveren Misch- und Grenzreibungsbedingungen eingesetzt werden. Dies gilt u.A. für Motorkomponenten im Ventiltrieb, Windkraftgetriebe und Hartgewebeimplantate bei Verschleißraten unterhalb von 3 nm/h im Bereich des sog. (ultra-mild wear). Die niedrige Verschleißrate hängt dabei im Wesentlichen von der Ausbildung einer stabilen oberflächigen Grenzschicht - dem sog. Tribomaterial - ab, das strukturell und chemisch gegenüber dem Grundwerkstoff verändert ist. Tribomaterial wird in der Einlaufphase erzeugt. Dabei treten Verschleißraten auf, die drei bis sechs Größenordnungen größer sind als in der daran anschließenden stationären Phase, in der sich das Tribomaterial aufgrund seiner nanoskaligen Struktur ständig regeneriert. In diesem Projekt geht es darum, den Einlauf zu verkürzen oder ganz zu unterdrücken und eine durch eine gezielte spanende Endbearbeitung entsprechend bzgl. Topographie und Tribomaterial optimierte Oberfläche vorliegen zu haben. Das stabile Tribomaterial ergäbe sich damit nicht mehr zufällig im Einsatz sondern würde gezielt werkstoff- und belastungsabhängig in der Endfertigung erzeugt. Die genauen Wechselwirkungen aller beteiligten Elemente sind bis heute nicht geklärt. Deshalb soll wissenschaftlich untersucht werden, welche Parameter für die Induktion (hier: spanende Endfertigung) und welche Mechanismen für die Regeneration (hier: Gleitverschleiß unter „ultra-mild wear“ Bedingungen) der Grenzschichten an drei ausgewählten metallischen Werkstoffen (Perlit, Martensit, Austenit) aus den Bereichen Automobil-, Energie- und Medizintechnik maßgeblich sind.

Project Website

Contact Person at UA Ruhr:
Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann, TU Dortmund University
Prof. Dr.-Ing. Alfons Fischer, University of Duisburg-Essen
Prof. Dr.-Ing. Werner Theisen, Ruhr-Universität Bochum

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