| Titel | Ermüdungslebensdauer PVD-beschichteter Wälzlager |
| Autor | P.W. Gold, J. Loos, M. Plogmann |
| Infos zum Autor | Univ.-Prof.Dr.-Ing. Peter W.Gold E-Mail: gold@ime.rwth-aachen.de Dr.-Ing. J. Loos E-Mail: loos@ime.rwth-aachen.de Dipl.-Ing. M. Plogmann E-Mail: plogmann@ime.rwth-aachen.de Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung Schinkelstraße 10 52062 Aachen |
| Inhalt | Zusammenfassung Während PVD-Beschichtungen sich auf dem Sektor der Zerspanungswerkzeuge weitgehend durchgesetzt haben, sind sie im Bereich der Maschinenelemente wie Wälzlager und Zahnräder weniger stark verbreitet. Mittlerweile kommen PVD-Beschichtungen hier jedoch mehr und mehr zum Einsatz. Untersuchungen haben gezeigt, dass Beschichtungen den Verschleißschutz verbessern können. In FE8-Versuchen konnte vom Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung nachgewiesen werden, dass Beschichtungen sowohl die beschichteten Bauteile als auch die unbeschichteten Oberflächen des Gegenkörpers vor Verschleiß schützen können. Neben dem Verschleißschutz müssen jedoch auch andere Eigenschaften der beschichteten Wälzlager betrachtet werden. Unter anderem ist die Ermüdungslebensdauer von besonderem Interesse, da die Ermüdung eine der häufigsten Ursachen für den Ausfall eines Wälzlagers darstellt. Sie kann zudem zu schwerwiegenden Folgen führen, wie z.B. einer Verlagerung der Welle. Nachdem der Verschleißschutz der Beschichtungen untersucht worden ist, ist es daher erforderlich, PVD-beschichtete Wälzlager unter ermüdungskritischen Bedingungen zu untersuchen. Hierzu wurden vom Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung Versuche am Radialwälzlagerermüdungs-Prüfstand durchgeführt. Es wurden verschiedene PVD-Beschichtungen untersucht, um Rückschlüsse bezüglich ihres Einflusses auf die Wälzlagerlebensdauer ziehen zu können. Verwendet wurden Zylinderrollenlager, da diese unempfindlich bezüglich Verschleiß sind. Die Wälzlager wurden stark belastet und in der Mischreibung betrieben. Es konnte festgestellt werden, dass einige Beschichtungen zu einer starken Verminderung der Ermüdungslebensdauer führten, während andere eine Lebensdauerverlängerung zur Folge hatten Ein weiteres Ergebnis der Untersuchungen ist, dass das Ermüdungsverhalten der einzelnen Wälzlagerkomponenten maßgeblich verändert wurde falls teilweise beschichtete Wälzlager eingesetzt werden. Abstract While PVD-coatings are well established in the cutting-tool-sector, they were almost unknown for machine-element-applications for many years. Nowadays PVD-coatings are more and more applied on gearings and roller bearings. Examinations show the potential coatings have regarding wear-protection. With the help of a FE8-test-rig it was shown by the Institute for Machine Elements and Machine Design that coatings are able to protect the coated surfaces as well as the uncoated counterparts of the roller bearings. Besides wear protection also other properties of the coated bearings have to be considered as well. Among these properties fatigue lifetime is of special interest. Fatigue is one of the most probable causes for a bearing failure and could lead to disastrous consequences like a dislocation of the shaft. After wear-protection of the coatings has been proven, it is therefore essential to examine PVD-coated bearings under fatigue-critical conditions. Examinations by the Institute for Machine Elements and Machine Design were conducted on a radial roller bearing fatigue test rig. Several kinds of PVD-coatings were examined to draw conclusions concerning the influence of PVD-coatings on bearing fatigue-lifetime. Cylindrical radial roller bearings were used for this test since they are not susceptible for wear. They were heavily loaded and ran under mixed-friction conditions to observe the coating influence on surface-initiated fatigue. It was found out that some coatings led to a dramatically reduced fatigue-lifetime while other coatings resulted in a life-enhancement. Another result was that the fatigue-behaviour of bearing components was essentially changed when the bearing was partially coated. |
| Datum | 2007 |
