Steigerung der Leistungsfähigkeit von Spindellager und Verzahnungen durch den Einsatz von DLC-Schichten
Abstract
Bei hochgeschwindigkeitstauglichen Spindel-Lager-Systemen in Werkzeugmaschinen unterliegen die Laufbahnen hoechsten Beanspruchungen. Das Beschichten der Laufflaechen mit diamantaehnlichem Kohlenstoff (DLC) bietet hohe Verschleissfestigkeit und verbessert die Reibungseigenschaften. Es wurden die DLC-Beschichtungen a-C:H, W-DLC und CrN+W-DLC getestet. Die a-C:H-Schicht stellt man mittels PA-CVD her. Eine W-DLC-Beschichtung erzeugt man mit PVD (Magnetron-Sputtern). Ein Lager mit a-C:H Beschichtung lief 54 h ohne Schmierstoff bis die Lagertemperatur anstieg, waehrend eine normales Lager und gleichen Bedingungen schon nach 2 min zerstoert war. Mit der Beschichtung kann das im SFB 442 entwickelte biologisch leicht abbaubare Schmiermittel ohne Additive eingesetzt werden. Die geringeren Schmiereigenschaften werden durch die Beschichtung kompensiert. Auch die Beschichtung von Zahnflanken von Zahnraedern in Getrieben mit dem DLC verbessert deren Belastbarkeit und Haltbarkeit erheblich. Dies wurden mit dem Fresstest nach DIN 52354 Teil 2 und einem Pittingtest nachgewiesen. Die UEbertemperaturen sind bei den beschichteten Zahnraedern bei gleichen Geschwindigkeiten wesentlich niedriger. Auch die Oberflaechenermuedung, die mit dem Pittingtest bestimmt wurde, tritt erst nach wesentlich laengeren Zeiten ein. Die Untersuchungen wurden im Rahmen des SFB 442 'Umweltvertraegliche Tribosysteme durch geeignete Werkstoffverbunde und Zwischenstoffe am Beispiel der Werkzeugmaschine' ausgefuehrt.
