Tribologisches Verhalten drehgefräster Oberflächenstrukturen für hochbeanspruchte geschmierte Wälzkontakte
Spanende und abtragende Fertigungstechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass drehgefräste Strukturen eine reibungs- und verschleißmindernde Wirkung bei Gegenlaufbedingungen gegenüber konventionell durch Schleifen und Hartdrehen gefertigten Oberflächen erzielen können. Die Ausrichtung des Welligkeitsprofils und dessen Wellenlängen beeinflussen maßgeblich den charakteristischen Reibzahlverlauf. Dabei zeigen sich besonders orthogonal drehgefräste Prüfrollen mit einem querprofilierten Welligkeitsprofil, welches eine Wellenlänge zwischen 0,35 mm und 0,44 mm aufweist, als besonders geeignet. Der charakteristische Reibzahlverlauf dient als Indikator für das Verschleißverhalten der drehgefrästen Strukturen. Der Verschleiß der Reibpartner ist in Form von Einglättungen der Oberflächenstruktur unterschiedlich stark ausgeprägt. Ursache und Effekte, welche zu derartigem Verschleißverhalten führen, bedürfen weitergehender Analyse. Bestrebungen, eine Korrelation zwischen den Fertigungsparametern und dem tribologischen Verhalten herzuleiten, scheiterten bisher. Ein Grund hierfür ist die vergleichsweise große Variation der Oberflächentopografien. Des Weiteren haben die Untersuchungen gezeigt, dass eine Bewertung der tribologischen Eigenschaften auf Basis des Ölrückhaltevolumens nicht zielführend ist. Vielmehr spielt die Kombination aus Oberflächenwelligkeit, Oberflächenrauheit sowie der Struktur- und Kavitätenausrichtung eine entscheidende Rolle für das Reibungs- und Verschleißverhalten drehgefräster Strukturen. Bei Versuchsbedingungen mit einer Hertz’schen Pressung > 800 MPa und reinem Gleiten (S=200%) treten nach kurzer Versuchszeit Schäden auf den Oberflächen auf. Der charakteristische, zeitlich aufgelöste Reibzahlverlauf ist eine geeignetere Größe zur Beschreibung des Reibungsverhaltens einer Reibpaarung bei Gegenlaufbedingungen als die, über die gesamte Versuchszeit gemittelte Reibzahl. Anhand des charakteristischen Reibzahlverlaufes lässt sich abschätzen, ob sich eine Reibpaarung noch in der Einlaufphase befindet, oder diese bereits durchlaufen hat. Eine der beiden Rollen verschleißt während des Versuchs mehr als die Andere. Dies äußert sich in einem höheren gravimetrischen Verschleiß und einer stärkeren Einglättung der Oberfläche. Es wurde keine Systematik erkennbar, was die stärker verschleißende Rolle kennzeichnet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Simultanes Drehfräsen zur gezielten Mikrostrukturierung am Beispiel tribologisch hochbelasteter Wälzkörper. Magdeburger Maschinenbautage, 2015
B. Karpuschewski, L. Deters, K. Risse, C. Döbberthin
- Analysis of the textured surface of tangential turnmilling. ASTM international Journal of Material Performance and Characterization, MPC Volume 6, Issue 2, 2017
B. Karpuschewski, K. Risse, C. Döbberthin
(Siehe online unter https://doi.org/10.1520/MPC20160012) - Einfluss drehgefräster Fertigungsparameter auf Funktionsoberflächen. VDI-Z, 2017
B. Karpuschewski, C. Döbberthin
- Simultaneous Turn-Milling for Micro- Structuring of tribologically highly loaded Rolling Elements. International Scientific Conference “Development in Machining Technology” DiM’2017, Cracow
B. Karpuschewski, F. Welzel, K. Risse, C. Döbberthin
- Das Potential des Drehfräsens. wt Werkstattstechnik online 108 (2018) 1/2, 26-30
Döbberthin, C.; Welzel, F.; Bartel, D.
