Optimierung von Tribosystemen durch gezielte Vorwegnahme des Einlaufs in der spanenden Endbearbeitung am Beispiel von Gleitlagerungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Albert Albers; Professor Dr.-Ing. Matthias Scherge; Professor Dr.-Ing. Volker Schulze
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200420171

Ziel des gemeinsamen Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Drehprozesses zur spanenden Endbearbeitung von Gleitlagerungen und dessen Optimierung anhand der Analyse der resultierenden Randzonen, Oberflaechentopografien, des resultierenden Einlaufverhaltens sowie dessen stationaeren Verhaltens. Die Endbearbeitung wird am Beispiel von Wellenzapfen (Verguetungsstahl 42CrMo4) untersucht. Neben der spanenden Endbearbeitung von Gleitlagerschalen aus Lagerbronze sollen bohrungsseitig auch hoeherfeste Materialien aus Stahl (100Cr6, 42CrMo4) und Aluminium-Gehaeuse-Material untersucht werden. Dabei sollen durch den Drehprozess gezielt nanokristalline Randschichten erzeugt werden, die ein definiertes, kurzes Einlaufverhalten im Betrieb bewirken und so rasch zur Ausbildung eines dritten Koerpers mit niedrigen Reibungs- und Verschleißwerten fuehren.In der 2. Foerderphase wird ein tieferes Verstaendnis fuer die Zustandsaenderungen in den nanokristallinen Randschichten erarbeitet, welches zu einer weiteren Optimierung des Tribosystems genutzt werden soll. Zudem wird die Uebertragbarkeit der Arbeiten auf eine Innendrehbearbeitung analysiert. Damit koennen die Geometrien sowie die Bauteilrandzonen sowohl der Welle als auch des Lagers tribologisch optimiert werden. Ergaenzend soll ein praxistaugliches Werkzeug fuer die effiziente Prozessfuehrung zur spanenden Endbearbeitung erstellt werden und die noch auf unterschiedlichen Groeßenskalen angesiedelten Simulationsansaetze zusammengefuehrt werden. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse ueber die Fertigung und Auslegung von Gleitlagerstellen sollen abschließend in tribologischen Untersuchungen im Gleitlagerpruefstand validiert werden.Hierzu sind Arbeiten zur Bewertung des tribologischen Verhaltens von Lagerstellen, insbesondere in der Einlaufphase und im Betriebsbereich der Mischreibung, vorgesehen. Diese werden ergaenzt durch die Entwicklung des Drehprozesses, bei dem neben der prozesstechnologischen Bewertung insbesondere die reproduzierbare Ausbildung einer randnahen nanokristallinen Mikrostruktur und optimierten Topografie im Vordergrund steht. Die fuer eine Außenlaengsdrehbearbeitung ermittelten Prozesskenngroeßen, die an einer Welle in Paarung mit Gleitlagerschalen geprueft werden, sollen abschließend auf die Innenbearbeitung uebertragen werden und so Strategien aufzeigen, hoeherfeste Zustaende fuer die Bohrungen zu verwenden. Neben der experimentellen Ebene soll die Simulation dazu dienen, das Prozessverstaendnis zu vertiefen. Die tribologischen Eigenschaften sollen dabei auf unterschiedlichen Skalen betrachtet werden. Die Ergebnisse der Simulationen von WBK und IAM-ZBS fließen in die FE-Simulation des IPEK ein. Anhand der Durchgaengigkeit der Simulationen wird die Topographieentwicklung waehrend der Betriebsphase eines Gleitlagers bestimmt und deren Einfluss auf das Reibverhalten untersucht.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1551: Ressourceneffiziente Konstruktionselemente