Experimental wear evaluation of a diamond-like carbon coated pin and a steel roller using a modified component test

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Durch eine Erhöhung der Lebensdauer von Bauteilen könnten jährlich einige Gigatonnen an Ressourcen eingespart werden. Daher werden Verschleißschutzmaßnahmen immer wichtiger, denn durch diese kann die Einsatzdauer von Bauteilen signifikant erhöht werden. Zur Verbesserung des Verschleißverhaltens von Oberflächen werden diese beschichtet. Eine weit verbreitete Beschichtung ist DLC (Diamond-like carbon), die aus sp3- (diamantähnlichen) und sp2- (kohlenstoffähnlichen) Bindungen besteht. Neben Verschleißschutz ist die Reduktion von Reibung ein gegenwärtiges Forschungsthema. Um die Reibung in Motorkomponenten zu vermindern, werden reibungsreduzierende Additive (FMs) den Ölen zugesetzt. Ein Beispiel für ein solches Additiv ist MoDTC (Molybdän-Dithiocarbamate). Das Verschleißverhalten von DLC Schichten wird jedoch durch MoDTC negativ beeinflusst, da MoDTC Molybdäncarbide und -oxide bildet, die die DLC Oberfläche angreifen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prüfstand für den Kontakt zwischen einem rotierenden Zylinder und einem stillstehenden Stift entwickelt, der auf dem Rotationsmodul des Tribometers SRV5 aufgebaut wurde. Neben Laststufensteigerungsversuchen wurden Konstantlastversuche durchgeführt. Die Schmierung der Kontakte erfolgte über eine Schlauchpumpe. Zwei Öle, mit deutlich unterschiedlichem Mo-Gehalt, wurden untersucht. Die Viskosität beider Öle war ähnlich. Versuche mit dem Öl, welches einen höheren Mo Gehalt aufwies, zeigten deutlich erkennbaren Verschleiß mit einer Tiefe von etwa 1,3 µm. Die Oberfläche der Versuche mit Mo freien Öl, war unbeeinflusst und nur einzelne Kratzer, mit einer Tiefe von 1 µm waren zu erkennen. Dieses Ergebnis, dass ein höherer Mo Gehalt in den Ölen zu mehr Verschleiß führt, wurde durch Modellversuche in der Literatur bestätigt. Abhängig von der Versuchsdauer wurde die DLC Oberfläche entweder poliert oder poliert und anschließend die Beschichtung abgelöst, was die Literatur für Modellversuche ebenso bestätigte. Im Rahmen dieser Arbeit konnte somit gezeigt werden, dass die bereits publizierten Modellversuche und die durchgeführten Komponentenversuche zu ähnlichen Ergebnissen führen. Der Vorteil der Komponentenversuche ist, dass hier wirklich Motorenkomponenten geprüft und nicht vereinfachte Geometrien als Prüfkörper verwendet werden. Somit sind solche Komponentenversuche anwendungsnäher. Trotz der festgestellten Ergebnisse sind weitere Versuche erforderlich, um die Reproduzierbarkeit dieser zu bestätigen.

Details

Titel in ÜbersetzungEvaluierung des Verschleißverhaltens eines mit diamond-like carbon beschichteten Stifts und einer Rolle aus Stahl anhand von Komponentenversuchen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022