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Kontinuierliche Verschleißmessung in Echtzeit mit einem modifizierten Kalottenschleifgerät

Continuous wear measurement in real time with a new ball cratering equipment
 
: Bethke, R.; Nöcker, N.; Menzel, R.; Eder, M.

Christ, Hans-Jürgen (Hrsg.) ; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde -DGM-; Stahl-Institut VDEh, Düsseldorf; Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V. -DVM-, Berlin:
Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis : Tagung Werkstoffprüfung 2016, 1. und 2. Dezember, Neu-Ulm
Düsseldorf: Verlag Stahleisen, 2016
ISBN: 978-3-514-00830-4
S.185-194
Tagung Werkstoffprüfung <2016, Neu-Ulm>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IST ()
Kalottenschleifverfahren; dynamischer Verschleiß; dünne Schichten; Flächenpressung; Abrasivmittel; ball cratering test; dynamic wear; thin films; pressure; slurry

Abstract
Die steigenden Ansprüche an moderne mechanisch beanspruchte Schichtsysteme werden immer komplexer. Die Beschichtungen müssen aus wirtschaftlichen und energetischen Gründen lange Standzeiten aufweisen. Ein wichtiges Qualitätskriterium für die Optimierung von Schichtsystemen ist u.a. die Prüfung der Verschleißfestigkeit. Eine herkömmliche Methode beruht darauf, dass nach einer festgelegten Versuchsdauer die Kalottengrößen und daraus der Verschleißkoeffizienten ermittelt werden. Nachteil dieser Methode ist, dass bei gleicher Versuchsdauer aber unterschiedliche Schichten/Werkstoffen die Kalottengrößen am Versuchsende durchaus variieren. Als Folge dessen werden Verschleißkoeffizienten bei verschiedener Flächenpressung mit einander verglichen. Verschleißmessungen mit einem modifiziertem Kalottenschleifverfahren, bei dem die Kalottentiefe während des Versuchs kontinuierlich und in Echtzeit erfasst wird, liefern zusätzliche Informationen über das dynamische Verschleißverhalten von Werkstoffen. Weiterhin ist mit diesemneuen Verfahren die Möglichkeit gegeben, Verschleißkoeffizienten bei vergleichbarer Flächenpressung darzustellen. Ferner ist ein geringerer Zeitbedarf erforderlich. Parallel zur Verfahrensentwicklung wurden zwei Schleifsuspension mit unterschiedlicher Abrasivität entwickelt. Die getesteten Schichtmaterialien waren diamantähnlicher Kohlenstoff DLC/ a-C:H, bzw. W-DLC/a-CH:W und Chromnitrid (CrN). Als Massivwerkstoff wurde der Kugellagerstahl 100Cr6 eingesetzt.

 

Nowadays coated components must withstand high mechanical treatment. The coatings must have a long live timebecause of economic and energetic reasons. An important parameter to optimize coatings is the measurement of wear. For many years the wear resistance of coatings has been measured by the well-established ball-cratering method. This method is simple and at the same time provides very informative results. A reliable determination of the crater diameter is the key element in calculating wear. The measuring of the crater diameter is in particular a critical point since this requires manual processing. The results depend on the individual experience of the technician. The conventionalmethod is based on the fact that the size of the crater is measured after a fixed duration time. Since the crater size depends on the material this yields wear coefficients which correspond to different contact pressure. In this newly developed method the penetration of the grinding ball, in otherwords the crater depth, is measured continuously during the grinding process. A position sensor detects the position of therotating ball. The values measured for the crater depth are displayed in real time as a function of the grinding duration. This puts in place an important requirement for obtaining an improved understanding of material properties. Additional this method allows calculating the wear coefficient at same pressure. The tested coating materials were diamond-like carbon (DLC/a-C:H), tungsten containing DLC (W-DLC/a-C:H:W) and chromium nitride (CrN). Two different slurries were produced, one with low wear rate und the other one with a high wear rate for bulk materials (e.g. steel).

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-432099.html