Messtechnische Beschreibung der geometrischen Eigenschaften reibflüssiger Oberflächen im Rahmen des Forschungsclusters "GECKO"
Final Report Abstract
Die im Bericht gezeigten Untersuchungen weisen die Funktionalität der neuen geometrischen Kenngrößen unter den gegebenen Voraussetzungen nach und zeigen das Potential von mechanisch bearbeiteten Oberflächen bei einer kontinuierlich gleichbleibenden Oberflächenqualität auf. Die geometrischen Parameter, die in diesem Bericht beschrieben wurden, können für die Unterscheidung der einzelnen mechanisch bearbeiteten Oberflächen anhand der entstehenden Oberflächengeometrie genutzt werden. Im Vergleich zur herkömmlichen Oberflächenbeschreibung können die Fertigungsverfahren Drehen-Schleifen-Fräsen anhand der Inselanzahl und die Oberflächenstruktur anhand des Durchschnittsmaterialvolumens in grob und fein eindeutig untergliedert werden. Der Vorteil besteht in der eindeutigeren Zuordnung von Fertigungsprozess zur resultierenden Oberflächengeometrie und funktionale Zusammenhänge wurden begrenzt abgeleitet. Diese Art der Charakterisierung ist auf andere Oberflächenstrukturen (Beschichtungen, Laserstrukturen) ebenfalls sehr gut übertragbar und praktikabel. Eine allgemeine Aussage zum funktionalen Zusammenhang zwischen den geometrischen und den tribologischen Eigenschaften einer Oberfläche ist nicht möglich. Demnach kann die Haftreibwertentwicklung bezogen auf die Kontaktfläche nur innerhalb eines Fertigungsverfahrens näher unter bestimmten Randbedingungen spezifiziert werden. Der Haftreibwert wird von unterschiedlichsten Faktoren beeinflusst, die nicht nur geometrischen Ursprungs sind. Grundsätzlich sind die Strukturrichtung, die Bewegungsrichtung, die Werkstoffeigenschaften und das Lastkollektiv zu berücksichtigen. Eine vollständige Herstellung einer Korrelation zwischen den Oberflächenkennwerten und dem Haftreibwert ist aufgrund der Dualität von Adhäsion und Deformation des Haftreibwertes nicht möglich. Die geometrische Charakterisierung zur Beschreibung des Funktionsverhaltens kann daher nur durch spezifizierte Versuche für eine eng definierte Anwendung aufgestellt werden. Dies soll weiterführend untersucht werden. Die Bezugsbildung ist in diesem Fall für eine funktionale Charakterisierung nicht gelungen, jedoch zeigt hier das Potential des Forschungsbedarfes in Verbindung mit der Betrachtung der Form- und Lageabweichungen. Die Bildung eines gemeinsamen Bezuges im Sinne des tribologischen Systems unter Einbezug des Gegenkörpers wird als zielführend erachtet. Dabei zeigt sich dass die taktile Erfassung der Oberflächenstrukturen ohne Probleme realisierbar ist und die Basis für eine fundierte geometrische Charakterisierung bildet. Dabei konnten Optimierungsmöglichkeiten die Messzeit deutlich senken. Aufgrund der Komplexität der funktionalen Oberflächenbeschreibung bezogen auf den Haftreibwert sollen in einem zukünftig angedachten Projekt Untersuchungen zum Einfluss von Lage und Formabweichungen (Form-, Orts- und Richtungsabweichungen) von technischen Oberflächen auf das spezifische Funktionsverhalten des Haftreibwertes erfolgen. Des Weiteren wird die sich auszubildende angenäherte Kontaktfläche untersucht und die Größe der Einflussfaktoren näher spezifiziert. Dafür werden gezielt Ort-, Richtungs- und Formabweichungen auf der Oberfläche durch entsprechende Fertigungsverfahren hergestellt und die bisher getrennt voneinander erfassten Gestaltabweichungen ganzheitlich charakterisiert.
Publications
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3D-characterization method and morphological filtering for the assessment and the design of friction optimized surfaces. In: 13th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces, 2011. - Journal of Physics: Conference Series 311 (2011) 012015
Gröger, S.; Burkhhardt, T.; Dietzsch, M.
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Gerlach, M.; Gröger, S.
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Gerlach, M.; Gröger, S.
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Funktionale 3D-Charakterisierungsmethode für Dichtflächen an Zylindern. In: 17th ISC 13-14.09.2012 Stuttgart. - Frankfurt : Leithner GmbH & Co.KG, 2012, S. 427-436. ISBN 978-3-00-039198-9
Gerlach. M.; Gröger, S.; Schiefer, S.
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Function-based geometrical 3D surface characterization. In: WCT 2013: 5th World Tribology Congress, September 8-13 2013, Torino, Palaolimpico, Italy, 2013. ISBN 978-8-89081-850-9
Schiefer, S.; Gerlach, M.; Gröger, S.
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Funktionale 3D-Charakterisierungsmethode für Ebene und Zylinderflächen. In: 4. Symposium „Produktionstechnik - innovativ und interdisziplinär“ am 17./18. April 2013 an der Westsächsischen Hochschule Zwickau, 2013. ISSN 1863-1916
Gerlach, M.; Gröger, S.; Schiefer, S.
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Investigation of HVOF-Sprayed Hardmetal Coatings for Static Friction Applications. In: Proceedings of the International Thermal Spray Conference 2013, Busan, Republic of Korea, 13-15 May 2013. ISBN 978-1-62708-021-7
Schiefer, S.; Gerlach, M.; Gröger, S.; Leidich, E.; Vidner, J.; Gräfensteiner, M.; Spatzier, J.; Berger, L-M.
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Marking System: the key to repeatable measurements and the basis of a functional surface characterization. In: ISMTII 2013,11th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments, Metrology - Master Global Challenges, July 1st - July 5th, 2013, RWTH, Aachen, Germany, S. 305-306. ISBN 978-3-86359-138-0
Schiefer, S.; Gerlach, M.; Gröger, S.
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Thermisch gespritzte Hartmetallschichten zur Steigerung des Haftreibwertes. In: 16. Werkstofftechnisches Kolloquium, 05. - 06. September 2013, Chemnitz, Band 50, S. 107 – 116. ISBN 978-3-00-043129-6
Gräfensteiner, M.; Leidich, E.; Berger, L-M.; Shakhverdova, I.; Schiefer, S.; Gerlach, M.
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Untersuchungen an thermisch gespritzten Hartmetallschichten zur Steigerung des Haftreibwertes. In: WTK 2013: Tagungsband zum 16. Werkstofftechnischen Kolloquium und zur 10. Industriefachtagung Oberflächen- und Wärmebehandlungstechnik, September 05.-06., Chemnitz, TU Chemnitz, Deutschland, 2013. ISBN 978-3-00-043129-6
Gerlach, M,; Gröger, S,; Schiefer, S,; Gräfensteiner, M,; Leidich, E.; Berger, L-M.; Spatzier, J.
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Ganzheitlicher Ansatz zur Beschreibung von Oberflächengeometrien und deren Einfluss auf das Reibwertverhalten von gleichgepaarten Stahloberflächen, Tribologie Fachtagung, September 22.-24.09.2014. Göttingen, 2014
Gerlach, M.; Schiefer, S.; Leidich, E.; Gräfensteiner, M.
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Investigation of HVOF-Sprayed (Ti,Mo)(C,N)-Ni Hardmetal Coatings for Static Friction Applications. Chemnitz. 2014
Berger, L-M.; Shakhverdova, I.; Puschmann, R.; Gräfensteiner, M.; Leidich, E.; Schiefer, S.; Gerlach, M.
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The tactile topography measurement of functional engineering surfaces and the opportunities of a 3D characterization, Zeszyty Naukoweath w Bielsku-Białej Budowa i Eksploatacja Maszyn. Konferencje. Poland. 2014
Schiefer, S.; Gerlach, M.; Gröger, S.; Gräfensteiner, M.; Leidich, E.
