Structural and chemical alterations in transfer films

• Published in: Tribologie und Schmierungstechnik Vol. 66; no. 4-5; p. 19
• Main Authors: Enger, Marco, Erlewein, Jürgen, Ziegler, Timo, Eder, Jürgen
• Format: Journal Article
• Language: German
• Published: Renningen Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG 01.09.2019
• Subjects: Chemical analysis; Chemical reactions; Friction; Pin on disk tests; Sliding; Structural analysis; Wear; X ray photoelectron spectroscopy
• ISSN: 0724-3472
• DOI: 10.30419/TuS-2019-0020

Trockenlaufende Verbundlager sind für zahlreiche Anwendungen von großem Interesse, da sie bemerkenswerte Gleiteigenschaften über ein breitgefächertes p,v-Spektrum bieten. Das Gleitverhalten von trockenlaufenden Welle-Lager-Kontakten wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst. Ein wesentlicher Faktor ist sicherlich die Bildung von qualitativ hochwertigen Transferfilmen auf der Wellenoberfläche (angreifende Gegenkörperoberfläche). Der vorliegende Artikel untersucht die Übertragungsfilmbildung (Transferfilmbildung) und die daran beteiligten Prozesse in einem typischen Verbundlager-Welle-Kontakt. Verschleiß- und Reibungsexperimente wurden auf einem Stiftscheibe-Tribometer durchgeführt. Die Versuche erfolgten bei einer konstanten p,v-Kombination: p = 11,3 MPa in Kombination mit einer kontinuierlichen Gleitgeschwindigkeit von 0,035 ms-1. Die Ergebnisse zeigten eine wiederholbare und typische Einlaufcharakteristik bevor das System in seinen Betriebszustand überging. Diese Schwankung/Veränderung im Gleitverhalten wird durch diverse Prozesse verursacht, die während des Gleitvorgangs an den Grenzflächen stattfinden. Digitalmikroskopische Untersuchungen ergaben erste Erkenntnisse über strukturelle Veränderungen innerhalb des Transferfilms und des Lagermaterials. Komplementäre mikrostrukturelle (REM und FIB-Schnitte) und chemische Analysen (EDX und XPS) wurden ebenfalls durchgeführt, um die Natur dieser Prozesse besser zu verstehen. Die Mikrostrukturanalyse der Transferfilme zeigte deutliche strukturelle Veränderungen innerhalb der Transferfilmarchitektur mit fortschreitendem Gleitvorgang. Chemische Analyse der verschiedenen Transferfilm-Evolutionsstufen lieferte zusätzliche Informationen, dass chemische Prozesse ebenfalls von entscheidender Bedeutung sind. Unter Berücksichtigung aller Aspekte hat der vorliegende Beitrag die anfänglich aufgestellte Hypothese bestätigt, dass Reibungs- und Verschleißreaktionen des Welle-LagerKontakts mit strukturellen Änderungen innerhalb des Transferfilms und des Lagermaterials sowie mit Variationen der Transferfilmchemie in Zusammenhang gebracht werden können.