| Titel | Einfluss von Ruß und AW-Additiven auf die Bildung von Verschleißschutzschichten und deren weitere mechanische Vermischung in die Bauteiloberfläche |
| Autor | K. Pöhlmann, IAVF Antriebstechnik GmbH, Karlsruhe |
| Infos zum Autor | Dr. K. Pöhlmann, IAVF Antriebstechnik GmbH, Im Schlehert 32, 76187 Karlsruhe |
| Inhalt | Zusammenfassung Es wurde die Bildung von tribologisch induzierten Filmen auf den Oberflächen sowie die Veränderungen im oberflächennahen Volumen unter geschmierten Bedingungen mit einem kommerziellen Motorenöl bzw. bei Entfall der AW-Komponente untersucht. Vergleichende Studien erfolgten ebenfalls an beiden Ölen ebenfalls nach vorheriger Berußung von 0,3%, um dezidiert den Rußeinfluss beleuchten zu können. Hierzu wurden Prüfläufe auf einem Stift-Scheibe-Tribometer mit jeweils gleichen Paarungen aus Chrom-Stiften und Grauguss-Scheiben und unterschiedlichen Laufzeiten durchgeführt. Das Tribosystem hartverchromter Stahlstift gegen Grauguss-Scheibe soll das Verschleißverhalten von Chromringen und einer Graugusszylinderlaufbahn unter energetisch ähnlichen Bedingungen eines Verbrennungsmotors nachbilden. Bei den Versuchen wurde neben der Reibung auch der Verschleiß mittels Radionuklidtechnik (RNT) kontinuierlich aufgezeichnet. Nach Prüflaufende wurde die Mikrotopographie der Gleitflächen mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) analysiert sowie deren elementmäßige Zusammensetzung bzw. deren Gefüge im oberflächennahen Probenbereich mittels weiterführender Analytik wie z. B. Augerelektronenspektroskopie (AES) bzw. Focussed Ion Beam Analysis (FIB) charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass auf den Oberflächen in weinigen Minuten Filme ausgebildet werden, die während des weiteren Einlaufs allmählich in die Oberflächen eingearbeitet werden und somit eine tribologisch optimierte Oberfläche ausbilden. Beide Prozesse, sowohl die Ausbildung von Filmen auf den Oberflächen als auch das spätere Einarbeiten in die Oberflächen hinein hat einen starken Einfluss auf die Reibung und den Verschleiß im tribologischen Kontakt. Sowohl der Entfall der AW-Komponente aus dem Motorenöl als auch das Vorhandensein von Ruß im Öl haben einen signifikanten Einfluss auf das tribologische Verhalten. Abstract We studied the formation of tribological induced films as well as the tribomutated near surface volume under lubricated conditions using a fully formulated engine oil with and without dedicated antiwear (AW) additives, respectively. Comparative studies were deduced using both oils before and after introducing about 0.3 percent of soot into the fresh oils to characterize the influence of soot. Therefore, test runs were performed on a pin on disk tribometer using the same operation conditions but different run times and a new set of pin and disk for each test. The tribosystem consisted of a chromium plated steel pin and a grey cast iron disk simulating the wear behaviour of a chromium plated top ring in contact to a grey cast cylinder liner under energetically similar conditions to an internal combustion engine. During the tests coefficient of friction and wear was measured continuously using continuous wear measurement technique (RNT). After the tests the micro topography of the sliding surfaces was characterized using atomic force microscopy (AFM) as well as the surface near volume using sophisticated surface analysis methods such as auger electron spectroscopy (AES) and focussed ion beam analysis (FIB). The experimental results show that films are formed initially very rapidly on the nascent metal surface and in the evolution get mixed into the near surface volume over run time forming tribomutations. Both mechanisms strongly affect the tribological behaviour with respect to the coefficient of friction and the wear rates. Both the elimination of the AW component and the presence of soot have a strong influence onto the tribological behaviour of the tribosystem. |
| Datum | 2011 |
