Joachim Faller

In der Tribologie gibt es kein Patentrezept, um Tribosysteme, wie beispielsweise Getriebe, Verbrennungsmotoren, oder Pumpen einzufahren, um dadurch optimale Reib- und Verschleißeigenschaften zu erzielen. Der Einlauf bezieht sich auf die ersten Betriebsstunden eines Systems und wird mit einem Abfall des Reibwerts und der Verschleißraten auf ein stationäres Niveau assoziiert. In der Praxis wird das Einlaufverhalten eines Tribosystems häufig ignoriert, oder mittels Versuch-und-Irrtum-Schleifen untersucht. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die geschmierte Tribopaarung einer Eisenspritzschicht und eines amorphen Kohlenstoffs (DLC) systematisch in einem Stift-Scheibe-Tribometer mit Verschleißmessung in Echtzeit untersucht.

Zum Kennenlernen des neuen Tribosystems wurde ein initiales Kennfeld, das sich an der Stribeckkurve orientiert, erstellt. Hierbei wurde die Last-Geschwindigkeits-Ebene (v-p-Ebene) durchfahren. Die Normalkraft und damit die Pressung wurde sukzessive erhöht, wobei in jeder Laststufe die Geschwindigkeit variiert wurde. Zusätzlich wurde das Verhältnis v/p über die Laststufen konstant gehalten, um das Tribosystem unter Mischreibungsbedingungen zu betreiben. Als Ergebnis des initialen Kennfelds (Abbildung 1) konnte eine Abhängigkeit der Reibwerte von der Geschwindigkeit – ein typischer Stribeck-Effekt – festgestellt werden. Gleichzeitig kam es zu einer Abnahme der Reibwerte bei konstanter Geschwindigkeit, was auf die Bildung des dritten Körpers zurückzuführen ist.

Aus dem initialen Kennfeld wurden sogenannte Schlüsselbetriebspunkte abgeleitet. Diese sind durch eine Reaktion des Tribosystems in der Verschleißrate oder im Reibwert charakterisiert. Das in Abbildung 2 dargestellte Kennfeld wurde mit einer hohen Belastung gestartet. Diese Hochlast führte initial zu hohen Verschleißraten, die mit dem topographischen Einlauf zusammenhängen. Des Weiteren führt diese initiale Belastung zu einem nun degressiven Verschleißverhalten mit kleinsten Verschleißraten. Das Tribosystem war stabil, da auch das Anfahren des Dauerlaufbetriebspunkts (nach 18 h) zu keinem sprunghaften Anstieg der Verschleißrate führte. Die Abnahme des Reibwerts erfolgte über knapp 70% der Versuchszeit. Dies verdeutlicht, dass eine alleinige Betrachtung von Reibung, oder Verschleiß nicht zielführend ist, da Änderungen mit verschiedenen Zeitkonstanten ablaufen.

Originalpublikation:

Faller, J.; Scherge, M., The identification of an adequate stressing level to find the proper running-in conditions of a lubricated DLC-Metal-System, Lubricants 8/9 (2020) Art. 88, 7 Seiten Link

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