Zu diesem lizenzpflichtigen Artikel gibt es eine Open Access Version, die kostenlos und ohne Lizenzbeschränkung gelesen werden kann. Die Open Access Version kann inhaltlich von der lizenzpflichtigen Version abweichen.
Preisinformation
Bitte wählen Sie ihr Lieferland und ihre Kundengruppe
Um Einflussnahmen von Parametern der Endbearbeitung auf Reibung und Verschleiß von gefertigten Motorkomponenten beim Einsatz in der Maschine zu erklären, wird das Modell der Tribomutationen herangezogen. Bei Tribomutationen werden durch den Energieeintrag bei Reibungsprozessen die Elementkonzentrationen, die chemischen Bindungen und die Struktur in dünnen nm-Bereichen unter den Oberflächen der Reibpartner verändert. Diese Veränderungen haben wiederum Auswirkungen auf das tribologische Verhalten. Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die verfeinerte Modellvorstellung, dass (a) auch bei zerspanenden Endbearbeitungen Tribomutationen auftreten, (b) Kühlschmierstoffe (KSS) einen Einflussfaktor bei Tribomutationen darstellen, (c) Tribomutationen bei der Fertigung Reibung und Verschleiß der gefertigten Bauteile im späteren maschinellen Einsatz beeinflussen. Zur Überprüfung dieser Vorstellungen wurden Graugussproben trocken und mit unterschiedlichen KSS mittels Feindrehen endbearbeitet. Ergänzend erfolgten Untersuchungen zum Einfluss der Endbearbeitungen Schleifen, Honen und Rollieren. Das tribologische Verhalten der Probekörper wurde in Tribometem mittels kontinuierlicher Reibungs- und Verschleißmessungen (Radionuklidtechnik) untersucht. Die Verwendung unterschiedlicher KSS bzw. die Trockenbearbeitung hatte zur Folge, dass sich Reibung und Verschleiß der Proben wie auch der Gegenkörper (Cr-Stifte) signifikant unterschieden. Das Verschleißverhalten korrelierte nicht mit der Oberflächenrauheit der Neuteile. Rasterelektronen-Mikroskop-Aufnahmen zeigten, dass bei der Endbearbeitung Vorschädigungen in Form von Materialausbrüchen und Rissen eingebracht wurden. Auswirkungen der KSS waren hinsichtlich der Häufigkeit dieser Defekte vorhanden. In der Tendenz traten die höchsten Verschleißgeschwindigkeiten dort auf, wo auch die höchste Defektdichte vorhanden war. Diese Korrelation war aber nicht eindeutig. Mittels Rasterkraftmikroskopie konnten Höhenunterschiede gegenüber liegender Kanten von Rissen in der Oberfläche bewertet werden, die in der Regel auf Relaxationen von Eigenspannungen zurückzuführen sind. Mittels Röntgendiffraktometrie ermittelte Eigenspannungen korrelierten eindeutig mit dem Verschleißverhalten. KSS-Additive bilden unter hohen Drücken und Temperaturen reibungs- und verschleißmindernde Reaktionsschichten. Der Zerfall dieser Schichten kann jedoch Korrosionsprozesse und chemischen Verschleiß an den frisch bearbeiteten Oberflächen bewirken. AFM-Aufnahmen von Neuteilen geben Hinweise, dass solche Prozesse stattgefunden haben. Das Auftreten dieser mutmaßlichen Reaktionsprodukte korrelierte mit dem späteren Verschleißverhalten. Die unterschiedliche Einbringung von KSS-Elementen in oberflächennahe Bereiche des Werkstücks wurde durch SNMS- und XPS-Analysen nachgewiesen. Bevor die durch Tribomutation ausgelösten Vorgänge in Serienanwendungen genutzt werden können, sind laut Verfasser jedoch noch erhebliche Forschungsarbeiten notwendig.