Oberflächenstrukturierung tribologisch beanspruchter Funktionsflächen durch Microfinishen

Abstract

Die Funktionsflächen der Kontaktkörper eines tribologischen Systems sind einer hohen Beanspruchung durch diverse Verschleißmechanismen ausgesetzt. Kontinuierlich steigende Leistungsanforderungen erfordern einen vermehrten Einsatz dieser Systeme unter Grenz- und Mischreibungsbedingungen, sodass die Funktionsflächen zumindest partiell in direktem Kontakt stehen. Dies steigert den Einfluss der spezifischen Oberflächentopographie der Kontaktflächen auf das Systemverhalten. Im Rahmen dieser Dissertation wird das Potenzial des Microfinishens zur gezielten Konditionierung der Oberflächentopographie tribologisch beanspruchter Funktionsflächen aufgezeigt. Die primäre Zielsetzung besteht dabei in der Entwicklung von Prozessstrategien, die abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall die Fertigung angepasster Oberflächenstrukturen ermöglichen. Basierend auf der Identifikation der für das Prozessergebnis maßgeblichen Stellgrößen erfolgt eine Analyse der generierten Topographien hinsichtlich der erzielten Oberflächenqualität und des Materialanteils. Die Wechselwirkungen der einzelnen Stellgrößen sowie die resultierenden Materialabtragsmechanismen bilden dabei einen zentralen Aspekt der Arbeit. Durch die zusätzliche Berücksichtigung der Ausgangstopographie vor der Finishbearbeitung, die in der Regel ebenfalls durch spanende Fertigungsverfahren erzielt wird, werden verschiedene Prozessketten zur gezielten Oberflächenstrukturierung vorgestellt und bewertet. Die analysierten Prozesszusammenhänge werden abschließend für die Endbearbeitung hartmetallähnlicher Verschleißschutzschichten genutzt. Die im Vergleich zu konventionell genutzten Werkstoffen wesentlich höhere Härte der Schichten bildet eine maßgebliche Herausforderung für die Finishbearbeitung.