Tribological Performance of Rolling Contacts Produced by EDM
Final Report Abstract
In diesem Forschungsvorhaben wurden grundlegende Untersuchungen zum Einsatzverhalten drahterodierter Oberflächenstrukturen im Wälzkontakt durchgeführt. Ausgangspunkt des Vorhabens bildete die Herstellung erodierter Oberflächenstrukturen mittels Rotationserodieren. Das komplexe Verfahren erforderte die Entwicklung einer Bearbeitungstechnologie und eine Prozessauslegung zur Herstellung von Prüfwellen mit unterschiedlichen Oberflächengüten. Ziel der Prozessauslegung war es eine Oberflächenqualität zu erzeugen, die mit einer Bearbeitung nach der konventionellen Drahtfunkenerosion vergleichbar ist. Die Analyse der Oberflächenintegrität zeigte vergleichbare Ergebnisse mit Untersuchungen konventionell drahtfunkenerosiv hergestellter Proben. Aufgrund des Punktkontakts bei der Verfahrensvariante wird jedoch ein höherer Energieeintrag und somit eine höhere thermische Schädigung in das Werkstück eingebracht, was eher schlechtere Oberflächenqualitäten erzeugt. Die gefertigten Prüfkörper wurden anschließend auf einem Zwei-Wellen-Prüfstand hinsichtlich ihrer Wälzfestigkeit und ihres Reibverhaltens untersucht. Zur effizienten Bewertung unterschiedlicher Prozessparameter bei der Drahtfunkenerosion wurden im ersten Schritt Screening-Untersuchungen durchgeführt, um darauf aufbauend die Dauerfestigkeit für die potentialträchtigste Variante mittels Treppenstufenverfahren im Vergleich zu einer geschliffenen Referenz zu ermitteln. Für ein tieferes Verständnis der Oberflächeneigenschaften im Betrieb, wurde zudem das Reibverhalten für unterschiedliche Betriebszustände bei verschiedenen Varianten ermittelt. Aufgrund eines ausgeprägten Einlaufs mit einer starken Einglättung im Vergleich zu geschliffenen Oberflächen, stellt sich für die drahterodierten Oberflächen ein niedrigerer Reibwert als bei einer geschliffenen Oberfläche ein. Im letzten Arbeitspaket wurden die experimentellen Ergebnisse durch den Aufbau einer großflächigen Mikrokontaktberechnung erweitert. Die Originalität der Methode liegt dabei in der Berücksichtigung des Schmierstoffdrucks bei der Kontaktberechnung im elastischen Halbraum. Auf diese Weise konnte das Hauptmodell entgegen dem Stand der Technik auf Mikroebene verankert werden und hydrodynamische Einflüsse aus dem Makrokontakt durch Regressionsformeln integriert werden. Die Vorteile des Hauptmodells auf Mikroebene liegen in der ganzflächigen, hochaufgelösten Berechnung des Kontaktes. Auf diese Weise konnte die Berechnungsmethode aussagekräftig auf Basis eines direkten Vergleichs zwischen Experiment und Berechnung validiert werden.
Publications
- Analysis of Characteristic Process Parameters to Identify Unstable Process Conditions during Wire EDM. In: Procedia Manufacturing, 18. Jg., 2018, S. 138–145
Bergs, T.; Tombul, U.; Herrig, T.; Olivier, M.; Klink, A.; Klocke, F.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.11.018) - Experimental Analysis of Influence of Discharge Current, Pulse Interval Time and Flushing Conditions on WEDM Performance. In: Procedia Manufacturing, 18. Jg., 2018, S. 130–137
Bergs, T.; Tombul, U.; Herrig, T.; Klink, A.; Klocke, F.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.11.017) - Calculation of mixed friction conditions in large-Scale rolling-Sliding contacts for different surface structures. In: Forschung im Ingenieurwesen, 83. Jg., 2019, Nr. 3, S. 351–366
Mevissen, D.; Löpenhaus, C.; Bergs, T.
(See online at https://doi.org/10.1007/s10010-019-00377-y) - Load Capacity of Rolling Contacts Manufactured by Wire EDM Turning. In: Procedia CIRP, 87. Jg., 2020, S. 474–479
Bergs, T.; Tombul, U.; Mevissen, D.; Klink, A.; Brimmers, J
(See online at https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.02.111)
