Zum Einfluss von Kühlschmierstoffen in der Fertigung auf Reibung und Verschleiß der gefertigten Bauteile im Betrieb

摘要

Immer wieder wird beobachtet, dass Bauteile, die problemlos in großen Stückzahlen produziert und verbaut wurden, ab einem bestimmten Produktionszeitpunkt erhöhte Ausfallraten im Feld zeigen, obwohl die geforderten Qualitätsmerkmale bezüglich Werkstoff, Härte, Form, Rauheit, Profil, etc. eingehalten wurden. Zur Erklärung, wie die in der Fertigung verwendeten Kühlschmierstoffe Reibung und Verschleiß der gefertigten Komponenten im Einsatz in der Maschine beeinflussen können, wurden Tribomutationen in oberflächennahen Bereichen der neu gefertigten Bauteile untersucht. Bei Tribomutationen werden durch den Energieeintrag bei Reibungsprozessen die Elementkonzentrationen, die chemischen Bindungen und die Struktur in dünnen nm-Bereichen unter den Oberflächen der Reibpartner verändert. Bekannt ist, dass Tribomutationen bei Reibungsprozessen während des Betriebes auftreten. Im Rahmen der folgenden Untersuchungen sollte untersucht werden, ob Tribomutationen bereits bei reibungsbehafteten Endbearbeitungen auftreten können. Grauguss wurde mit unterschiedlichen Kühlschmierstoffen mittels Feindrehen endbearbeitet. Die Analyse der neu gefertigten Bauteiloberflächen erfolgte unter Verwendung von Rasterelektronen-Mikroskopie, Rasterkraftmikroskopie, Röntgendiffraktometrie sowie Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie. Das tribologische Verhalten der Probekörper wurde in Tribometerh mittels kontinuierlicher Reibungs- und Verschleißmessungen (Radionuklidtechnik) untersucht.%Again and again is observed that engine components which have been produced and easily installed in large numbers, from a certain month of production show increased failure rates in the field, even though the specified quality criteria with respect to the material, hardness, roughness, profile, etc. have been maintained. To explain how cooling lubricants used at the final machining can affect friction and wear of the manufactured components during their later operation in a machine, tribomutational processes in thin areas next to the surfaces of the new components were investigated. In tribomutational processes the element concentrations, chemical bonding and the lattice structure are modified within thin nm ranges under the surfaces of the tribo-partners due to the input of energy during friction processes. It is known that tribomutations occur at friction processes during the operation of the machines. Within the following works was investigated whether tribomutations will already occur at the final machining. Grey cast iron samples were machined by turning using different cooling lubricants. The analysis of the new machined surfaces was made by use of Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy, X-ray Diffractometry and by Secundary Neutral Mass Spectrometry. The tribological behaviour of the samples was examined on tribometers by means of continuous measurements of friction and wear (using the radionuclide technique). It was found out that a) tribomutations also arise during final machining processes; b) cooling lubricants have an influence on tribomutations; c) tribomutations during the final machining processes can affect friction and wear of the manufactured components in later machine use.