Reaktive Grenzschichten in metallischen Wälzkontakten

• Antragsteller: Dr.-Ing. Mathias Woydt
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200430163

Bei den meisten tribotechnischen Systemen gibt es jedoch heute noch unzureichende Kenntnisse darüber, welche Mechanismen und Parameter für die Induktion tribologisch günstiger Grenzschichten maßgeblich sind, welche ggfs. während des Einlaufs gebildet werden. Solche tribologisch günstige, durch Reibungsvorgänge im Kontaktbereich induzierte, Triboschichten, werden in der Fachliteratur auch als Beilby-Schichten, Cervovit-Schichten oder als Tribomutationen bezeichnet. In den ersten beiden Förderjahren des Erstantrages wurde gezeigt, daß durch eine Vorkonditionierung mittels modifizierter Schmierstoffe oder durch Kaltverfestigung der Verschleiß in Wälzkontakten signifikant erniedrigt werden kann. Bislang ausgeblieben ist eine deutliche Reibungsminderung, aber es wurde keine Reibungserhöhung gemessen. Der vorliegende Projektantrag will durch eine Weiterentwicklung auch eine Reibungs-minderung durch andere Substanzen erzeugen, wie sog. fl. Aminphosphat, Dibenzyldisulphide oder Bismuth tris(dimethyldithiocarbamate) (bislang Modttc und anorganische Additive) und die Vorkonditionierung von 10.000 Zyklen auf 1.000 zu verkürzen. Hierzu werden dann auch bislang verwendete Einzelsubstanzen kombiniert eingesetzt, damit deren Verschleißbestädigkeit erhöht wird und die Reibungsminderung eintritt. Ziel ist es mithilfe geeigneter Schmierstoffadditive in Verbindung mit dem Prozess des kaltverfestigens mittels Dichtwalzens (unter Hertzscher Kontaktpressungen oberhalb von Pmax = 3,0 GPa; ohne Vorschädigung) eine mechanisch kaltverfestigte und gleichzeitig durch einen induzierten Tribofilm geschützte Stahloberfläche zu er-halten, sodass thermochemische Behandlungen substituiert werden können. Im Fort-setzungsantrag steht die Reibungsminderung im Vordergrund gefolgt von ökotoxikologisch akzeptablen Additiven. Es werden zwei, als wirksam nachgewiesene Einzelmechanismen kombiniert: die kaltverfestigten und mit einer Einlaufschicht versehenen Stahlsubstrate sollen dann in Dauerwälzversuchen unter Grenzreibung in ihrem Reibungs- und Verschleißverhalten bis 10E7 Zyklen charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1551: Ressourceneffiziente Konstruktionselemente