Untersuchung der Entstehungsmechanismen von Mikrodrall beim Außenrund-Umfangs-Querschleifen von Dichtungsgegenlaufflächen

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Frank Bauer; Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509140813

Radial-Wellendichtsysteme werden in vielen technischen Anwendungen und Produkten zur Abdichtung von Wellendurchtrittsstellen eingesetzt. Komponenten eines Radial-Wellendichtsystems sind der Radial-Wellendichtring (RWDR), die Dichtungsgegenlauffläche und das abzudichtende Fluid. Im dynamischen Betrieb stehen diese drei Komponenten in komplexen tribologischen Wechselwirkungen zueinander. Neben dem RWDR hängt die Funktion somit auch maßgeblich von der Dichtungsgegenlauffläche ab. Beim Außenrund-Umfangs-Querschleifen entsteht unter optimalen Bedingungen eine stochastische Oberflächenstruktur mit einer Vielzahl bevorzugt in Umfangsrichtung orientierter Schleifriefen. Unter ungünstigen Bedingungen können beim Einstechschleifen jedoch von der Umfangsrichtung abweichend orientierte Oberflächenstrukturen entstehen. Diese sind bei einer Rotationsbewegung der abzudichtenden Welle in der Lage, das abzudichtende Fluid durch den Dichtkontakt und darüber hinaus zu fördern. Derartige förderfähige Oberflächenstrukturen auf Dichtungsgegenlaufflächen werden als Drall bezeichnet. Weiter wird in Makro- und Mikrodrall unterschieden, wobei insbesondere Mikrodrall aufgrund einer hohen Förderwirkung besonders schädlich für ein Radial-Wellendichtsystem ist. Wie und unter welchen Bedingungen ein Mikrodrall beim Außenrund-Umfangs-Querschleifen von Dichtungsgegenlaufflächen entsteht, wurde bislang nicht wissenschaftlich untersucht.Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist daher ein empirisch-analytisches Modell zur Vorhersage des Einflusses der Werkzeug- und Prozessparameter auf die resultierenden Mikrodrallstrukturen beim Außenrund-Umfangs-Querschleifen. Auf Basis der Erkenntnisse der experimentellen Untersuchungen werden die Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen den Prozess- sowie den Werkzeugparametern und der Entstehung von Mikrodrall bei der Schleifbearbeitung von Dichtungsgegenlaufflächen erklärt. Mit der Kenntnis dieser Zusammenhänge kann die Entstehung von Mikrodrall prognostiziert und durch eine geeignete Prozessauslegung und Auswahl sowie Einsatzvorbereitung der Schleifwerkzeuge vermieden werden. Um diese Ziele zu erreichen, findet eine interdisziplinäre Zusammenarbeit des Fachbereiches Dichtungstechnik des Instituts für Maschinenelemente der Universität Stuttgart und des Lehrstuhls für Technologie der Fertigungsverfahren am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University statt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen