Grenzschichtbildung beim Schleifen – Verschleißschutz in Wälzlagern durch Vorkonditionierung der Werkstückoberflächen in der Fertigung

 

Additive im Schmierstoff schützen die Oberflächen von Wälzlagern vor Verschleiß, indem sie Reaktionsschichten auf der Oberfläche bilden. Allerdings sind die aktuell eingesetzten Additive ökotoxikologisch bedenklich und können aufgrund des Schwefel- und Phosphorgehalts die Lebensdauer von Komponenten negativ beeinflussen. Eine geeignete Oberflächenkonditionierung beim Schleifen bietet das Potential zu einer Reduzierung der Additivkonzentration im späteren Betrieb des Wälzlagers, sodass die initiale Reaktionsschicht bereits in der Fertigung reproduzierbar erzeugt wird.

Beim Schleifen beeinflusst das thermo-mechanisch-chemische Belastungskollektiv die innere Grenzschicht des Werkstücks. Zusätzlich können aufgrund der hohen Temperaturen chemische Reaktionen mit dem Kühlschmierstoff hervorgerufen und Reaktionsschichten, d. h. eine äußere Grenzschicht, erzeugt werden. Inwiefern die während des Endbearbeitungsverfahrens eingestellten inneren und äußeren Grenzschichten einen verschleißreduzierenden Einfluss im späteren Betrieb des Wälzlagers haben, ist unzureichend bekannt.

Das Ziel des Kooperationsprojekts zwischen dem Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung MSE und dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen ist die Erklärung der initialen Grenzschichtausbildung in Abhängigkeit von den Prozesseingangsgrößen beim Schleifen und deren Auswirkung auf die Schichtbildung bei verschiedenen Additivkonzentrationen im Wälzkontakt. Auch der Einfluss auf das Verschleißverhalten von Wälzlagern wird untersucht. Basierend auf den Erkenntnissen werden optimierte Schleifprozesse im Hinblick auf die Ausbildung einer verschleißschützenden Reaktionsschicht ausgelegt. Diese ermöglichen eine Reduzierung der schädlichen Additivkonzentration im späteren Betrieb des Wälzlagers und eine Verkürzung der Einlaufvorgänge.