Tribologische Wirkung von - wechselseitig in harte und weiche Reibpartner - eingebrachte Mikrostrukturen

In vielen Industriezweigen wird, bedingt durch die wachsende Ressourcenknappheit und dem damit verbundenen Kostenanstieg, eine Verbesserung der Ressourcen- und Energieeffizienz immer wichtiger. Eine Möglichkeit dazu bietet die Mikrostrukturierung von Gleitlagern. Das Ziel dieser Arbeit war die Beurteilung des Reib- und Verschleißverhaltens von vollstrukturierten Paarungen im einsinnigen, ölgeschmierten Gleitkontakt. Die Mikrotexturen wurden dabei wechselseitig in den harten Reibpartner (Welle) und in den weichen Reibpartner (Lagerschale) eingebracht. Als Werkstoffe dienten der Vergütungsstahl 42CrMo4 und die Zinnbronze CuSn8. Zur Ermittlung der tribologischen Kennwerte wurden für die weich- und hartstrukturierten Paarungen die jeweiligen Stribeck-Kurven erstellt und hinsichtlich ihrer Reibkoeffizienten miteinander verglichen. Die Messung der Höhe von den Zinnbronzeproben vor und nach den tribologischen Versuchen diente zur Beurteilung des Verschleißverhaltens. Bei den deutlich härteren Vergütungsstahlproben wurde an drei verschiedenen Stellen die Geradheit vermessen werden. Die Untersuchungen ergaben, dass die weichstrukturierten Paarungen zu einer deutlich stärkeren Absenkung der Reibkoeffizienten führten als die hartstrukturierten Paarungen, wobei ein texturierter Flächenanteil von 10 % gegenüber 20 % zu bevorzugen ist. Unter Verwendung des 3D-Laserscan-Farbmikroskops und Rasterelektronenmikroskops mit integrierter EDX-Einheit konnten adhäsive und abrasive Verschleißmechanismen identifiziert werden. Bei den Verschleißuntersuchungen zeigten die weichstrukturierten Zinnbronzeproben WSB1u_1-3, dicht gefolgt von den unstrukturierten Proben USWu_13-15, die größten Höhenunterschiede. Im Hinblick auf die Gesamtbeurteilung schnitten die hartstrukturierten Paarungen mit einem texturierten Flächenanteil von 10 % und einem geringen Verschleiß am besten ab.