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GGB Studie setzt sich mit mikro-tribiologischen Prozessen auseinander

Strukturelle und chemische Veränderungen in Transferfilmen

Trockenlaufende Verbundgleitlager sind für eine Vielzahl von Anwendungen von großem Interesse, weil sie über ein weites p-v-Spektrum ein bemerkenswertes Gleitverhalten aufweisen.. Die Gleiteigenschaften von trockenlaufenden Welle-Lager-Kontakten werden von zahlreichen oberflächentechnischen Faktoren beeinflusst. Ein wesentlicher Faktor ist sicherlich die Bildung und Entwicklung von qualitativ hochwertigen Transferfilmen auf der Wellenoberfläche (angreifende Gegenfläche).

In dem vorliegenden Artikel werden die Transferfilmbildung und die daran beteiligten Prozesse  in einem gängigen Welle-Verbundlager-Kontakt untersucht. Zu diesem Zweck wurden tribologische Verschleiß- und Reibungsexperimente mit einem Stift-Scheibe-Tribometer durchgeführt. Die Prüfbedingungen waren: 11,3 MPa kombiniert mit einer kontinuierlichen Gleitgeschwindigkeit von 0,035 m/s. Die tribologischen Experimente zeigten eine schwankende und wiederholt messbare Einlaufreibungs- und Verschleißleistung, bis das System in seinen stationären Zustand eintritt. Es wird davon ausgegangen, dass diese Leistungsschwankung durch mehrere, die Tribologie betreffende Prozesse verursacht wird, die während des gesamten Gleitvorgangs an der Grenzfläche der beiden Kontaktflächen stattfinden.

Die beanspruchten Oberflächen wurden einer sorgfältigen Mikrostruktur- (SEM und FIB-Schnitte) und chemischen Analyse (EDX und XPS) unterzogen, um die  Natur dieser tribologischen Prozesse näher zu erforschen. Allgemeine Untersuchungen der angreifenden Gegenfläche und der verschlissenen Stiftoberflächen erbrachten erste Erkenntnisse bezüglich der strukturellen Veränderungen innerhalb des Transferfilms und des Lagerwerkstoffs. Die Mikrostrukturanalyse des während des gesamten Gleitvorgangs gebildeten Transferfilms offenbart mit fortschreitender Gleitstrecke strukturelle Veränderungen in der Transferfilmarchitektur. Die chemische Analyse der verschiedenen Transferfilmphasen lieferte die nützliche Information, dass chemische Prozesse ebenfalls von entscheidender Bedeutung für die Ermittlung der Tribologie der Gleitlager sind.

Unter Berücksichtigung aller Aspekte bestätigt die vorliegende Arbeit die anfänglich aufgestellte Hypothese, dass die beobachteten Reibungs- und Verschleißantworten des Wellen-Lager-Kontakts mit strukturellen Veränderungen innerhalb des Transferfilms und des Gleitlagerwerkstoffs sowie mit Variationen der Transferfilmchemie in Zusammenhang stehen können.

Dr. Marco Enger*                       marco.enger@ggbearings.com
Dipl.-Ing. Jürgen Eder               juergen.eder@ggbearings.com
Dipl.-Ing. Jürgen Erlewein        juergen.erlewein@ggbearings.com
Timo Ziegler, B.Sc.                    timo.ziegler@ggbearings.com

* Korespondenzautor

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