| Titel | Wirkflächenstrukturierte Keramik/Stahl-Paarungen für den Einsatz in ölgeschmierten Friktionssystemen |
| Autor | Kai Wauthier, Karl-Heinz Zum Gahr |
| Infos zum Autor | Prof. Dr.-Ing. K.-H. Zum Gahr Universität Karlsruhe (TH) Institut für Werkstoffkunde II und Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Institut für Materialforschung I Postfach 3640 76021 Karlsruhe Tel.: 07247 82-3897 Email: zumgahr@imf.fzk.de Dipl.-Ing. Kai Wauthier Universität Karlsruhe (TH) Institut für Werkstoffkunde II Postfach 3640 76021 Karlsruhe Tel.: 07247 82-2876 Email: kai.wauthier@imf.fzk.de |
| Inhalt | Kurzfassung Das tribologische Verhalten von Keramik/Stahl-Friktionspaarungen wurde im einsinnigen, ölgeschmierten Gleitkontakt in Hinblick auf einen angestrebten Einsatz in Lamellenkupplungen (hohe Gleitgeschwindigkeit und niedrige Flächenpressung) untersucht. Als Versuchsmaterialien wurden kommerzielle oxidische und nicht-oxidische Ingenieurkeramiken in Paarung mit dem normalisierten Stahl 100Cr6 verwendet. In der Modellgeometrie ″Pellet/Scheibe″ wurde mit einem Labortribometer das Reibungsverhalten der verschiedenen Paarungen in Abhängigkeit von Versuchsparametern wie Flächenpressung, Ölvolumenstrom und Ölsorte bis zu der maximalen Gleitgeschwindigkeit von 10 m/s charakterisiert. Hierbei wurden jeweils 5 Belastungszyklen gefahren, wobei zwischen den Zyklen jeweils Abkühlungsphasen bis zum Erreichen der Umgebungstemperatur eingehalten wurden. Die langen Versuchszeiten (entsprechend langen Schlupfzeiten einer Lamellenkupplung) von 120 Sekunden bei der Relativgeschwindigkeit von 10 m/s wurden zur Erzielung eines hohen Energieeintrages gewählt. Ein wichtiger Untersuchungsgegenstand war der Einfluss einer lasergestützten Mikrostrukturierung der Wirkflächen der keramischen Pellets auf das Reibungsverhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass mit ölgeschmierten Keramik/Stahl-Friktionspaarungen relativ hohe Werte der Reibungszahl erreicht wurden, die unter den gewählten Prüfbedingungen mit zunehmender Flächenpressung und Ölvolumenstrom abnahmen. Das FVA-Öl Nr. 3 ergab höhere Werte der Reibungszahl als ein in der Praxis eingesetztes, handelsübliches ATF-Öl. Durch eine systemspezifische Mikrotexturierung der Wirkflächen konnte die mittlere Reibungszahl bei der maximalen Relativgeschwindigkeit von 10 m/s deutlich erhöht werden. Abstract The tribological performance of ceramic/steel friction pairs was studied at unidirectional sliding contact under continuous drip lubrication using two different oils with respect to applications such as multi-disc clutches. Commercial oxide and non-oxide advanced ceramics were mated against the normalized steel 100Cr6 using a laboratory tribometer with a pellet/disc configuration. The friction behaviour of the different pairs was characterized as function of loading parameters such as applied surface pressure, sliding speed and the amount of added oil up to the speed of 10 m/s. The tests were run in each case over 5 loading cycles whereby a cooling period was kept down to room temperature between the cycles. Relatively long time of testing (according to a long slip period of a multi-disc clutch) at the highest speed of 10 m/s was chosen for achieving a high energy input. An important topic of the studies was the effect of a laser assisted microtexturing of the functional contact area of the ceramic pellets. The results showed that relatively high values of friction coefficient could be obtained with oil lubricated ceramic/steel friction pairs, which decreased with increasing applied surface pressure and volume flow rate of the oil under the conditions used. An additive free oil FVA 3 resulted in greater friction values than a commercial ATF oil typically used in practice. Friction coefficient was substantially increased at the highest speed of 10 m/s by suitable microtexturing of the functional area of the ceramic pellets. |
| Datum | 2007 |
