Charakterisierung der Reibungs- und Verschleißmechanismen in gleitlackbeschichteten Magnetsystemen unter Berücksichtigung SCR-System spezifischer Randbedingungen
Creators: name: Göllner, Stefan
Publisher: name: Universitätsbibliothek der HSU / UniBwH
Year: 2023
Subjects: subject: 620 Ingenieurwissenschaften

description: In modernen Hubmagnetsystemen zur Abgasnachbehandlung sind Schmierstoffe extremen Randbedingungen ausgesetzt. Dies können neben dem Einsatz von chemisch aggressiven Medien unter anderem hohe Temperaturen oder Gleitgeschwindigkeiten sein. Aufgrund ihrer flexiblen Zusammensetzung aus Gittermatrix, Füllstoffgehalt und Additiven ermöglichen Gleitlacke eine Abstimmung ihrer Eigenschaften auf anspruchsvolle Anforderungsprofile. Sie finden überall dort Anwendung, wo herkömmliche Schmierstoffe wie Fette oder Öle an ihre Grenzen kommen oder aufgrund ihrer Stoffeigenschaften nicht eingesetzt werden können. Bisher ist das tribologische Verhalten von Gleitlacken in SCRSystemen zur Abgasnachbehandlung unerforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden Gleitlacke aus tribologischer Sicht bezüglich ihrer Eignung für den Einsatz in Magnetsystemen unter SCR-System spezifischen Umgebungsbedingungen untersucht. Zum Verständnis der ablaufenden Verschleißmechanismen wurde ein anschauliches Erklärungsmodell entwickelt. Die Randbedingungen der im Rahmen der Forschung durchgeführten Versuche wurden aus dem Zielsystem, der Rücksaugpumpe, abgeleitet. Auf Basis des C&amp;C2-Ansatzes erfolgte zunächst eine umfassende Systemanalyse. Mittels eines DOE unterhalb der Fressgrenze wurde das tribologische Verhalten von PAI-PTFE Gleitlacken in Modellversuchen analysiert. Ein auf Basis multipler Regression entwickeltes Modell ermöglicht die Vorhersage von Verschleiß und Reibung mit einem Bestimmtheitsmaß R2 &gt; 0, 81. Die Einflussparameter Temperatur, Oberflächengüte des Gegenkörpers sowie die NH3-Konzentration zeigen eine besonders ausgeprägte Signifikanz. Über eine Analyse der zugrunde liegenden Verschleißmechanismen auf mikroskopischer Ebene konnte festgestellt werden, dass Veränderungen des tribologischen Verhaltens im Wesentlichen auf die Ausbildung der Transferfilme zurückzuführen sind. Durch die Bearbeitung der Gegenkörperoberfläche wird das Adhäsionsverhalten und damit die Stabilität des Schutzfilmes maßgeblich beeinflusst. Die Vorschädigung der Gleitlackschicht mittels NH3 manipuliert die Dimension der resultierenden Transferpartikel und hat somit einen entscheidenden Einfluss auf die Ausbildung des Transferfilmes. Temperierung führt zu mechanischen sowie rheologischen Änderungsprozessen im Gleitlackfilm. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde ein für transferfilmbildende Festschmierstoffbeschichtungen allgemeingültiges Erklärungsmodell entwickelt. Es stellt den Wirkungsprozess vom Initialzustand bis zum Systemausfall in neun grundlegenden Stufen dar. Charakteristische Mechanismenänderungen unter Einfluss besonders relevanter Parameter sind dabei bildlich veranschaulicht. Über, auf dem Konzept nach WÖHLER basierende, Beanspruchbarkeitskurven wurde die Zuverlässigkeit in Abhängigkeit der untersuchten Einflussparameter dargestellt. Durch eine Erhöhung der Umgebungstemperatur bis ca. 107 ◦C sowie einer Reduzierung der Oberflächenrauheit des Gegenkörpers auf Werte bis Rz2 kann die Lebensdauer signifikant erhöht werden. Auf Basis der Ergebnisse vorliegender Arbeit können die Grenzen signifikanter Einflussparameter sowie Empfehlungswerte für den Einsatz von Gleitlacken in zukünftigen Anwendungen gegeben werden.