Es wurden grundlagenorientierte Untersuchungen zum Einsatz von Ingenieurkeramik zum einen in mediengeschmierten, reversierend laufenden Gleitpaarungen und zum anderen in ungeschmierten, einsinnig laufenden Friktionspaarungen durchgeführt. Die Versuchsparameter wurden in Modellsystemen im Hinblick auf Zielsysteme wie Hochdruckpumpen für die Benzin-Direkteinspritzung bzw. Trockenkupplungen im Automobilbau gewählt. Von besonderem Interesse waren die Einflüsse der Materialpaarungen, Medien und der Temperaturen auf das tribologische Verhalten. Die Untersuchungen zum Verhalten keramischer und metallischer Werkstoffe im durch Isooktan (als Ersatzstoff für Otto-Kraftstoff) geschmierten, reversierenden Gleitkontakt zeigten, dass die Stahl-Selbstpaarung zu hohen Reibungszahlen und Verschleißbeträgen führte. Die keramischen Selbstpaarungen von Sialon und ZrO2 sowie die ZrO2- und SSiC-Keramiken in Paarung mit dem Stahl 100Cr6 wiesen niedrige Werte der Reibungszahl und Verschleißintensität nach der Einlaufphase auf. Unter Berücksichtigung des Einlaufverschleißes ergab sich jedoch der höchste Verschleißkoeffizient für die ZrO2-Selbstpaarung und der niedrigste für die Al2O3-Selbstpaarung. In Versuchen mit Isooktan und Wasser als Schmiermedium zeigten die Paarungen F99,7/100Cr6 und F99,7/F99,7 nur eine geringe Abhängigkeit der Reibungszahl vom Medium. Unter Wasserschmierung wurde für die EKasic F-Selbstpaarung nach dem Einlaufvorgang eine sehr niedrige Reibungszahl gemessen, was auf die Bildung eines schmierend wirkenden, tribochemischen Hydroxidfilms zurückgeführt wurde. Im ungeschmierten Friktionskontakt bewirkte eine hohe spezifische Wärmekapazität des keramischen Pellets bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten eine hohe Reibungszahl. Mit zunehmender Gleitgeschwindigkeit und/oder Beanspruchungsdauer zeigten die Wärmeleitfähigkeiten der keramischen Pellets und der gepaarten Stahlscheibe einen signifikanten Einfluss, wobei hohe Wärmeleitfähigkeiten hohe Werte und eine geringe Abhängigkeit der Reibungszahl von der Gleitgeschwindigkeit begünstigten. Aufgrund der vorteilhaften Kombination von Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit zeigten die lasermodifizierten Keramiken, besonders die Al24WT-Variante, eine hohe Stabilität der Reibungszahl. Zusätzlich sollte eine hohe Oxidationsbeständigkeit der Hartstoff-Phasen vorhanden sein, da tribochemische Reaktionen, insbesondere Tribooxidation, wie sie bei den SSiC-Pellets auftrat, zu einem hohen Verschleiß führen können. Die Friktionspaarungen mit den durch Randschichtmodifizierung erzeugten, mehrphasigen Gefügen bestehend aus der Al2O3-Matrix mit eingebetteten Hartstoffen (WC und/oder TiN) wiesen eine bessere Reibungszahlkonstanz auf als die mit der monolithischen, handelsüblichen Al2O3-Keramik und resultierten in einem bis um den Faktor zwei kleineren Verschleiß an der gepaarten Stahlscheibe. Die Paarungen mit der SSiC-Keramik ergaben eine hohe Reibungszahl und Unabhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit aber auch einen relativ hohen Verschleiß an der Stahlscheibe durch starke tribochemische Reaktion.


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    Title :

    Modelluntersuchungen zum Einsatz von Ingenieurkeramik in Gleit- und Friktionssystemen


    Contributors:
    Zum Gahr, K.H. (author) / Dulias, U. (author) / Poser, K. (author)


    Publication date :

    2005


    Size :

    12 Seiten, 7 Bilder, 1 Tabelle, 17 Quellen



    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German