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Projekt
Tribologische Transfermechanismen und großflächige Mikrokontaktsimulation der Fest-schmierstoffbereitstellung aus PVD-Schichten für trockenlaufende Zahnradstufen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Christian Brecher; Dr.-Ing. Andreas Mehner
Fachliche Zuordnung
Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407625150
Die beantragte 2.Förderperiode des Projekts „Tribologische Transfermechanismen und großflächige Mikrokontaktsimulation der Festschmierstoffbereitstellung aus PVD-Schichten für trockenlaufende Zahnradstufen“ befasst sich im Rahmen des DFG SPP 2074 „Fluidfreie Schmiersysteme mit hoher mechanischer Belastung“ intensiv mit den transienten Beanspruchungen in ausschließlich feststoffgeschmierten, hochbelasteten Zahnradstufen. In der ersten Förderperiode wurden mithilfe von Modell- und Zahnradanalogieversuchen systematisch Beschichtungs- und Substratmaterialkombinationen untersucht, sodass eine Datenbasis bezüglich des tribologischen Verhaltens aussichtsreicher Varianten besteht. Insbesondere zweilagige, auf MoSX basierende und per Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern (high power impulse magnetron sputtering, HPPMS) abgeschiedene Schichtsysteme zeigten im Zahnflankenanalogieversuch ertragbare Flächenpressungen bis 1,6 GPa, bei einer Reduktion des Reibkoeffizienten auf 0,02. Die geplanten Arbeiten beschäftigen sich daher innerhalb von 4 Arbeitsfeldern mit einer gezielten Weiterentwicklung der Systeme und der Identifikation von Zusatzeffekten im realen Tribosystem „Zahnrad“. Dies umfasst einerseits in AF1 die Fertigung, Beschichtung und Ausgangscharakterisierung von Prüfkörpern, welche in AF2 eingehend getestet und charakterisiert werden. Im Zentrum stehen die Versuche am Zahnflankenkontakt in Kombination mit einer Verschleißanalyse, ergänzt durch Hochtemperaturmessungen der mechanischen Schichteigenschaften und Analysen der Ermüdungsbeständigkeit unter zyklischer Belastung. Das dritte Arbeitsfeld erweitert die Mikrokontaktsimulation der ersten Förderperiode, mit besonderem Fokus auf der Berechnung der Kontakteigenschaften trockenlaufenden Zahnflanken. In AF4 werden die Ergebnisse aus erster und zweiter Förderperiode zusammengeführt, um einerseits Zusatzeffekte im Zahnflankenkontakt zu erkennen und andererseits Strategien und Bewertungskriterien für den Einsatz von feststoffgeschmierten Systemen abzuleiten. An dieser Stelle besteht eine Wechselwirkung mit den anderen Projekten des Schwerpunktprogramms, um die Vergleichbarkeit von derartigen Schmiersystemen zu erhöhen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
