| Titel | MoS2-Schmierung für hochbelastete Stützelemente zwischen supraleitenden Magnetspulen |
| Autor | Thomas Gradt, Thomas Schneider, Johann Lingertat, Dag Hathiramani |
| Infos zum Autor | Thomas Gradt, Thomas Schneider Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), 12200 Berlin Johann Lingertat, Dag Hathiramani Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), Wendelsteinstr. 1, 17491 Greifswald |
| Inhalt | Zusammenfassung Für den Plasmaeinschluss des im Bau befindlichen Fusionsexperiments Wendelstein 7-X werden 20 planare und 50 nicht-planare supraleitende Magnetspulen eingesetzt. Die Gehäuse dieser Spulen berühren sich an sog. Engstellenstützen (NSEs), die aus leicht balligen Al-Bronze-Scheiben bestehen, die sich ebenen Edelstahl- Flächen abstützen. Wird das Magnetfeld hochgefahren, treten an den Berührungsstellen Kräfte bis maximal 1500 kN und eine tangentiale Gleitbewegung von einigen mm auf. Da mechanische Erschütterungen zum Verlust der Supraleitung führen können, ist nur geringe Reibung ohne Stick-Slip zulässig. Im Betrieb befinden sich die NSEs im Hochvakuum bei einer Temperatur von ca. 4 K, so dass nur trocken reibende Tribosysteme eingesetzt werden können. In Vorversuchen hatte sich eine MoS2-PVD-Beschichtung als optimale Lösung erwiesen. Diese wurde dann an im Maßstab 1:10 herunterskalierten Bauteilen bei reversierender Gleitreibung in Flüssigstickstoff (T = 77 K) und Flüssighelium (T = 4,2 K) getestet. Die Gegenkörper waren hierbei mit einem gesprayten MoS2-Film versehen. In Langzeittests mit bis zu 14.900 Reibungszyklen in Flüssigstickstoff zeigte diese Kombination einen gleichmäßigen, stick-slip-freien Reibungsverlauf, ohne dass es zum Versagen der Beschichtung kam. Bei Vergleichstests in Flüssighelium trat jedoch ein deutlicher Stick-Slip-Effekt auf, dessen Ursache bislang nicht geklärt ist. Abstract The magnetic plasma confinement system of the nuclear fusion experiment Wendelstein 7-X, which is currently under construction, consists of 20 planar and 50 non-planar superconducting coils. The casings of these coils have contact at Narrow Support Elements (NSEs), consisting of Al-bronze pads with convex surfaces and flat stainless-steel counter-facees. When the magnetic field is ramped up, forces up to 1500 kN and tangential sliding motion of some mm occur. Because mechanical disturbances may cause quenching of the superconducting magnets, only low friction without any stick-slip behaviour is tolerable. The NSEs are operated in high vacuum at a temperature of about 4 K, thus only dry sliding tribosystems are applicable. In pre-tests a PVD-MoS2-coating had proven to be the optimum solution. This coating was tested on downsized samples (scale 1:10) in reciprocating motion in liquid nitrogen (T = 77 K) and liquid helium (T = 4,2 K). The counter-bodies were coated by a spray-deposited MoS2-film. In long-term tests with up to 14.900 friction cycles in liquid nitrogen this combination showed stable stick-slip free sliding behaviour without coating failure. However, tests in liquid helium showed a distinct stick-slip effect, whose origin has not been clarified so far. |
| Datum | 2008 |
