Tribologische Transfermechanismen und großflächige Mikrokontaktsimulation der Festschmierstoffbereitstellung aus PVD-Schichten für trocken-laufende Zahnradstufen

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.01.2019 bis 31.12.2021
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, Getriebetechnik
Fördergeber:
Forschungsvereinigung Antriebstechnik FVA, Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF
Status:
Laufend

Kontakt

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+49 241 80 23620

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Ausgangssituation

In Zahnradgetrieben wird als Zwischenmedium üblicherweise ein Schmierstoff in Form von Schmieröl oder Schmierfett eingesetzt. Die Primäraufgaben des Schmierstoffs liegen in der Reibungsreduzierung und in der Wärmeabfuhr. Aufgrund der gegenüber Lagern und Dichtungen abweichenden tribologischen Beanspruchungen im Zahnflankenkontakt stellt insbesondere die Wärmeabfuhr eine Herausforderung dar, deren Realisierung im Trockenbetrieb hochbeanspruchter Zahnradkontakte bislang Gegenstand der Forschung ist.

Forschungsziel

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die experimentelle und simulative Analyse und Modellierung der Bereitstellungs- und Transfermechanismen von PVD-Festschmierstoffsystemen zur Versorgung trockener Wälzkontakte am Beispiel des Zahnflankenkontakts. Zur Beurteilung der Schichttragfähigkeit, der Kontaktreibung und Wärmeentwicklung werden die mit verschiedenen Schichtvarianten beschichteten Prüfkörper auf dem Zwei-Scheiben-Prüfstand unter zahnradtypischen Bedingungen getestet. Die Prüfkörper werden analytisch und tribologisch charakterisiert, um ein grundlegendes Verständnis der ablaufenden Prozesse von Schichtbereitstellung und -transfer in Abhängigkeit von den Oberflächeneigenschaften zu entwickeln. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird eine Methode zur Tribosimulation des trockenen Kontakts entwickelt. Im letzten Schritt werden die Erkenntnisse der experimentellen, analytischen und tribologischen Untersuchungen zur Entwicklung eines beanspruchungsgerechten Schichtsystems und zur Übertragung auf hinsichtlich tribologischer Beanspruchung örtlich und zeitlich veränderlichen Zahnflankenoberflächen genutzt. Zum Nachweis der Applikationsbefähigung werden Prüfverzahnungen gemäß der optimierten Oberflächen- und Schichtbeschaffenheit aus dem Scheibenversuch eingestellt und untersucht.