Tobias König

Durch gestiegene Umwelt- und Effizienzanforderungen steigt die Komplexität heutiger Verbrennungsmotoren. Mehrstufige Aufladungen und Abgasnachbehandlungen erfordern mehrere Klappensysteme und Aktuatoren. Die ungeschmierten Lagerstellen dieser Abgasklappen unterliegen hohem Verschleiß durch thermische Belastungen und Abgasatmosphäre und gelten als kritische Tribosysteme mit hoher Ausfallwahrscheinlichkeit und geringer Lebensdauer. Am MikroTribologie Centrum µTC wurde daher eine Qualifizierungsmethode für solche Tribosysteme entwickelt, die die Entwicklungszeit geeigneter Materialsysteme reduziert und auch für KMUs eine einfache Prüfung ermöglicht.

Bisher erfolgte die tribologische Charakterisierung dieser Lagerungen durch aufwendige Vollmotorversuche, was die Weiterentwicklung der Werkstoffsysteme bremste und Zulieferer abhängig machte. Das MikroTribologie Centrum µTC entwickelte eine zeit- und kosteneffiziente Qualifizierungsmethode für abgasbeaufschlagte Tribosysteme. Diese Strategie besteht aus zwei Versuchsmethoden: einem linear reversierenden Gleitversuch und einem neuen Prüfaufbau für Wellen-Buchsen-Kontakte. Beide Methoden wurden durch den Vergleich mit verschlissenen Komponenten aus Feldversuchen validiert.

Innerhalb des Forschungsprojektes wurden sechs Materialpaarungen analysiert. Der Wellen-Buchsen-Versuch zeigte eine gute Übereinstimmung der Verschleißmechanismen mit den Feldbauteilen, während der Modellversuch nur teilweise vergleichbare Mechanismen identifizierte. Die Methoden sind zum schnellen Werkstoffscreening geeignet. Zudem wurde der Einfluss der Abgasatmosphäre auf die tribologischen Mechanismen untersucht, ohne allgemeingültigen Zusammenhang. Es ist daher notwendig, neue Werkstoffe gezielt in Abgasatmosphäre zu testen, wozu die neue Qualifizierungsmethode eingesetzt werden kann.

_{König, T.; Kimpel, T.; Kürten, D.; Kailer, A.; Dienwiebel, M., Influence of atmospheres on the friction and wear of cast iron against chromium plated steel at high temperatures, Wear 522 (2023) Art. 204695, 17 Seiten Link}

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