20 Jahre Forschung zu Einlaufphänomenen

15.1.2019

© Fraunhofer IWM

Ein Großteil der Forschungsarbeiten, die durch Prof. Matthias Scherge in den vergangenen 20 Jahren initiiert und geleitet wurden, konzentrierten sich auf Tribosysteme, in denen Verschleißraten im Nanometer pro Stunde Bereich vorkommen. Derartige Systeme sind in nahezu allen Fällen ölgeschmiert und bilden je nach Einlaufbeanspruchung im Reibkontakt ein neuartiges Material, welches man als den dritten Körper bezeichnet. Dem Einlauf kommt bei der Drittekörperbildung große Bedeutung zu. Die Forschung hat gezeigt, dass es einen Einlaufkorridor gibt, in welchem eine adäquate initiale Reibleistungsdichte zu tribologisch günstigen Veränderungen der Oberfläche und des oberflächennahen Volumens führt. Wenn dem tribologischen System zu viel oder zu wenig Reibenergie während des Einlaufs zugeführt wird, springen tribochemische Reaktionen nicht an und Reibung sowie Verschleiß verharren auf hohem Niveau.

Ein kräftiger Hebel, um das tribologische System in den Einlaufkorridor zu bringen, ist die energetisch gesteuerte Endbearbeitung bei der z.B. während des Spanens gezielt Reibenergie in die Oberflächen eingebracht wird. Oberflächen, die nicht vorkonditioniert sind, vertragen deutlich geringere initiale Reibleistungsdichten und müssen schonend eingefahren werden. Konditionierte Oberflächen hingegen können von Anfang an mit höchstmöglichen Reibleistungsdichten beaufschlagt werden.

Ein weiterer effektiver Hebel zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften ist die Öladditivierung. Besonders hervorzuheben, wenn es um Reibungsverringerungen geht, sind Reibungsmodifizierer, die mit polaren Gruppen an die Oberfläche andocken und mittels un-polarer Endgruppe den Scherwiderstand signifikant herabsetzen. Derartige Modifzierer sind entweder einfach aufgebaut, d.h. Kopfgruppe – Endgruppe oder deutlich komplexer.

Die beschriebene Forschung wurde Ende 2018 in einem Review-Artikel in der Zeitschrift Lubricants veröffentlicht und kann hier herunter geladen werden.