| Titel | Verwendung beschichteter Bauteile im tribologischen System Kolben-Buchse in Axialkolbenmaschinen |
| Autor | Claus Enekes, Hubertus Murrenhoff |
| Infos zum Autor | Claus Enekes, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS), RWTH Aachen University, Steinbachstr. 53, 52074 Aachen, Germany Hubertus Murrenhoff, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS), RWTH Aachen University, Steinbachstr. 53, 52074 Aachen, Germany |
| Inhalt | Zusammenfassung Der Sonderforschungsbereich (SFB) 442 ″Umweltverträgliche Tribosysteme″ betrachtet die tribologischen Systeme in einer Werkzeugmaschine. Dazu zählen neben den Lagerungen und Getrieben auch hydraulische Verdrängereinheiten. Das Ziel der Untersuchungen ist die Substitution der umweltschädlichen, mineralölbasierten und hochadditivierten Schmiermedien durch Entwicklung biologisch verträglicher und schnell abbaubarer Fluide, da insbesondere in ökologisch sensiblen Gebieten ein hohes Gefahrenpotential für das ökologische Gleichgewicht durch unkontrolliert austretende Flüssigkeit besteht /Mur05/. Zur Kompensation der schlechteren Verschleißschutz- und Reibungseigenschaften ist eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der Kontaktpartner notwendig, beispielsweise durch die Verwendung von Beschichtungen. In grundlagenorientierten Untersuchungen werden neue Schichtsysteme und Schmiermedien entwickelt und deren Eigenschaften hinsichtlich Alterung und Umweltverträglichkeit untersucht. Ein zweiter Bereich wendet die Erkenntnisse aus den Grundlagenbetrachtungen auf die tribologischen Systeme einer Werkzeugmaschine praxisnah an, dabei werden Versuche in unterschiedlichen Abstraktionsgraden durchgeführt. Zur Dokumentation der Ergebnisse dient eine Datenbank, die den dritten Bereich abbildet. Am Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen werden neben den grundlagenorientierten Arbeiten auch Untersuchungen der tribologischen Systeme von Axialkolbenmaschinen durchgeführt. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf dem Tribosystem Kolben-Buchse, das aufgrund der hohen Flächenpressung bei kleiner Kontaktfläche eine besondere Herausforderung für die Entwicklung geeigneter Beschichtungen darstellt. Im Folgenden soll exemplarisch die Einführung von Beschichtungen im Kontakt Kolben-Buchse gezeigt werden. Die bislang eingesetzte Paarung Stahl-Bronze wird dabei durch eine Beschichtung in Form von gradiertem Zirkoniumkarbid (ZrCg) mit Stahlgegenkörper substituiert. Zur Reduzierung der auftretenden Belastungen wird die Kontaktfläche zusätzlich durch ein konturiertes Kolbenprofil vergrößert. Abstract The Collaborative Research Centre 442 (CSC 442) ″Environmental Friendly Tribological Systems″ deals with components of tribological systems in machine tools, e. g. bearings, guidings, gears, tools and hydraulic components. These tribo-systems are commonly realized with biologically questionable lubricants. The CRC 442 aims at the application of biologically fast degradable and environmentally friendly fluids and the development of capable combinations of materials without increasing wear and friction. The task for the application of biofluids will be accomplished in different subprojects. Fundamental work focuses on the development of new coating systems and biofluids and classifies their features in consideration of aging behaviour and their environmental compatibility. Results of these examinations are transferred to the tribo-systems in machine tools and are tested close to operational conditions. Conclusions, results and knowledge from all examinations are summarized in a data base and will be used to develop guidelines for the construction of machine tools and their tribo-systems. The subproject ″Tribological Systems in Hydrostatic Displacement Units″, which is carried out at the Institute for Fluid Power Drives and Controls of the RWTH Aachen University, Germany, is focused on replacing mineral oil based fluids in axial piston machines with environmentally friendly fluids. Mineral oil based fluids feature highly developed, but biologically slow degradable additives and have an excellent extreme-pressure- and anti-wear-behaviour. It has been show that, due to the weaker properties of biofluids, these features have to be realized by surface coatings on the components of tribo-systems. While using coatings on the surface of components the loads and surface pressures in the contact area have to be reduced by changing the macro-geometry. This is realized by using pistons with a spherical profile to enlarge the contact area. Furthermore the micro-geometry can be optimized by varying the surface roughness and its structure. It will be shown that an optimization of the micro- and macro-geometry of pistons and bushings in axial piston machines can be used in combination with biologically fast degradable fluids without increasing wear and friction. |
| Datum | 2007 |
