| Titel | Untersuchung des Reibungsverhaltens lichtbogendrahtgespritzter Stahl-Zylinderlaufbahnen an einem Rotations-Reibverschleiß-Modell-Tribometer |
| Autor | Juyeong An, Hans-Jürgen Füßer, Michael Pohl |
| Infos zum Autor | Autorenanschrift: Dr. -Ing. Juyeong An Tel. +49 731 505 2789 / Email. juyeong.an@daimler.com Dr. rer. nat. Hans-Jürgen Füßer Tel. +49 731 505 2176 / Email. Hans-jürgen.fuesser@daimler.com Daimler AG Wilhelm-Runge-Straße 11 89081 Ulm Univ. -Prof. Dr. -Ing. Michael Pohl Tel. +49 234 32 25905 / Email. pohl@wp.rub.de Universitätsstraße 150 Gebäude IA 1/146 44801 Bochum |
| Inhalt | Zusammenfassung Zur Gewichtsreduzierung von Verbrennungsmotoren werden heutzutage Al-Si-Legierungen als Alternative für Graugusskurbelgehäuse eingesetzt. Da die tribologischen Eigenschaften der Al-Si-Kurbelgehäuse nicht ausreichen, um einen sicheren Motorbetrieb zu gewährleisten, werden üblicherweise Buchsen aus Grauguss als Zylinderlaufbahnen eingegossen. Dieser Werkstoff weist gute tribologische Eigenschaften und Bearbeitbarkeit auf und ist relativ kostengünstig. In einem weiteren Entwicklungsschritt werden nun die eingegossenen GG-Zylinderlaufbahnbuchsen durch dünne, thermisch gespritzte Laufbahnschichten ersetzt, die nicht nur eine weitere Gewichtsreduzierung, sondern auch einen verbesserten Wärmetransport aus dem Brennraum ins Kühlwasser ermöglichen. Weiterhin ergeben sich durch den Einsatz dieser neuen Zylinderlaufbahnen – wie beispielsweise der NANOSLIDE?-Schicht der neuen Mercedes-Benz Motoren – weitere Potentiale für die Optimierung von Reibung und Zuverlässigkeit. In dieser Arbeit wurde das Reibungsverhalten im System Topring gegen lichtbogendrahtgespritzte Stahl-Zylinderlaufbahnen mit unterschiedlicher Porosität untersucht. Die Ergebnisse wurden mit denen einer feinst-gehonten Grauguss-Zylinderlaufbahn verglichen. Die Reibmessungen erfolgten mit einem Rotations-Reibverschleiß-Modelltribometer mit motornahen Gleitgeschwindigkeits-, Temperatur- und Lastkennfeldern. Das Tribometer ermöglicht hierbei eine genaue Messdatengewinnung, die nicht auf Mittelwertbildung basiert, sondern mit einer kontinuierlichen und zeitlich sehr hoch aufgelösten Erfassung der Reibkraft in Abhängigkeit der Gleitgeschwindigkeit erfolgt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen deutliche Unterschiede des Reibungsverhaltens von thermisch gespritzten Zylinderlaufbahnen und der sonst üblichen Grauguss-Zylinderlaufbahn. Mögliche Ursachen für die Unterschiede werden diskutiert. Abstract Nowadays Al-Si-alloys are widely used as an alternative to grey cast iron cylinder blocks in order to reduce the weight of internal combustion engines. Since the tribological properties of Al-Si-crankcases are not sufficient, grey cast iron cylinder liners are usually cast into the cylinder block to guarantee a reliable engine operation. Grey cast iron shows good tribological properties and machinability while being relatively cheap. As a new development, grey cast iron cylinder liners are replaced by thin, thermally sprayed cylinder bore coatings that not only allow a further weight reduction but also provide an improved heat transport from the combustion chamber to the cooling water. Moreover, further potentials for the optimization of friction and reliability arise through the application of these new cylinder liners – such as the NANOSLIDE?-coating layer of the new Mercedes-Benz engines. In this work, the friction behaviour in the system of top ring against twin wire arc-sprayed steel-cylinder liner with different porosities has been studied. The results were compared with those of a finely honed grey cast cylinder liner. The friction measurements were carried out with a rotational friction wear model tribometer with sliding speeds, temperatures, and loads close to real engine characteristics. The tribometer provides precise measuring data that are not based on averaging, but allows a continuous, high resolution recording of the friction forces as a function of sliding speed. The test results show distinct differences in the friction behaviours between the thermally sprayed cylinder liner and the standard grey cast cylinder liner. Possible reasons for the differences are discussed. |
| Datum | 2014 |
