Herstellung und Optimierung von thermisch gespritzten, tribologisch wirksamen Schichtsystemen auf Leichtmetall-Zylinderlaufflächen:
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| Published: |
Aachen
Shaker
2002
|
| Series: | Forschungsberichte des Instituts für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB)
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| Item Description: | Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2002 |
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INHALTSVERZEICHNIS
DANKSAGUNG
INHALTSVERZEICHNIS
I
SYMBOL
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
V
EXTENDED
SUMMARY
IX
1.
INNOVATIVE
WERKSTOFFSYSTEME
IM
FAHRZEUGBAU
1
2.
ZIELSETZUNG
UND
LOESUNGSWEG
3
3.
STAND
DER
WISSENSCHAFT
UND
TECHNIK
5
3.1
LEICHTBAUMASSNAHMEN
IN
DER
MOTORENTWICKLUNG
5
3.1.1
ANFORDERUNGEN
AN
WERKSTOFFVERBUNDBAUWEISEN
IN
VERBRENNUNGSMOTOREN
8
3.1.2
WERKSTOFFKONZEPTE
ZUR
ZYLINDERLAUFFLAECHENGESTALTUNG
8
3.1.2.1
AUS
UNTERSCHIEDLICHEN
MATERIALIEN
HETEROGEN
ZUSAMMENGESETZTE
WERKSTOFFKONZEPTE
9
3.1.2.2
AUS
EINEM
BLOCK
BESTEHENDE,
MONOLITHISCHE
WERKSTOFFLOESUNGEN
11
3.1.2.3
QUASI-MONOLITHISCHE
WERKSTOFFE
UND
BAUWEISEN
11
3.2
HERSTELLUNG
VON
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFEN
DURCH
HOCHENERGETISCHE
OBERFLAECHENBESCHICHTUNGSVERFAHREN
14
3.2.1
VERFAHREN
DES
THERMISCHEN
SPRITZENS
15
3.2.1.1
ATMOSPHAERISCHES
PLASMASPRITZEN
(APS)
17
3.2.1.2
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
(HVOF)
19
3.3
WERKSTOFFSYSTEME
FUER
KOMPLEXE
TRIBOLOGISCHE
BEANSPRUCHUNGEN
IN
HUBKOLBENMOTOREN
22
3.3.1
REIBUNG
UND
VERSCHLEISS
IM
SYSTEM
ZYLINDERLAUFFLAECHE
-
KOLBENRING
23
3.3.2
THERMISCH
GESPRITZTE
OBERFLAECHENSCHUTZSCHICHTEN
MIT
FESTSTOFFSCHMIEREIGENSCHAFTEN
25
3.4
EIGENSPANNUNGEN
IN
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFEN
29
3.4.1
DEFINITION
UND
BEDEUTUNG
VON
EIGENSPANNUNGEN
UND
LASTSPANNUNGEN
29
3.4.2
BEURTEILUNG
VON
EIGENSPANNUNGEN
IN
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFEN
30
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.4.2.1
ENTSTEHUNG
VON
EIGENSPANNUNGEN
BEI
DER
HERSTELLUNG
VON
THERMISCH
GESPRITZTEN
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFEN
31
3.4.2.2
AUSWIRKUNGEN
VON
EIGENSPANNUNGEN
AUF
DIE
FUNKTIONALITAET
VON
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFEN
32
3.4.3
ANALYTISCHE
BERECHNUNGSANSAETZE
ZUR
BESTIMMUNG
VON
SCHICHTVERBUNDEIGENSPANNUNGEN
33
3.4.4
EXPERIMENTELLE
EIGENSPANNUNGSMESSVERFAHREN
34
3.4.4.1
ZERSTOERUNGSFREIE
MESSMETHODEN
35
3.4.4.2
ZERSTOERENDE
UND
TEILZERSTOERENDE
MECHANISCHE
MESSMETHODEN
36
3.4.5
NUMERISCHE
FEM
SIMULATION
VON
THERMISCHEN
SPRITZBESCHICHTUNGSPROZESSEN
37
4.
FERTIGUNGSTECHNOLOGIE
UND
FERTIGUNGSMESSTECHNIK
FUER
THERMISCH
GESPRITZTE
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGEN
41
4.1
FERTIGUNGSVERFAHREN
ZUR
HERSTELLUNG
VON
THERMISCH
GESPRITZTEN
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGEN 43
4.1.1
VERFAHREN
ZUR
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNG
MIT
STEHENDEM
MOTORBLOCK
UND
ROTIERENDEM
BRENNER
(ROTAPLASMA)
45
4.1.2
VERFAHREN
ZUR
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNG
MIT
ROTIERENDEM
MOTORBLOCK
UND
LINEAR
BEWEGTEM
BRENNER
46
4.1.3
KONSTRUKTION
EINER
ROTIERENDEN
MOTORBLOCKAUFNAHME
ZUR
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNG
50
4.1.4
VERSUCHSPLANUNG
ZUR
ENTWICKLUNG
VON
THERMISCH
GESPRITZTEN
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGEN
52
4.2
MESSTECHNIKEN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
VON
MATERIAL
UND
SCHICHTEIGENSCHAFTEN
54
4.2.1
THERMISCHE
ANALYSEMETHODEN
ZUR
BESTIMMUNG
THERMOPHYSIKALISCHER
MATERIALEIGENSCHAFTEN
54
4.2.2
MIKROSKOPISCHE
UNTERSUCHUNG
UND
GEFUEGECHARAKTERISIERUNG
VON
SCHICHTVERBUNDSYSTEMEN
56
4.2.3
PHASEN
UND
KONSTITUTIONSANALYSE
57
4.2.4
MECHANISCHE
METHODEN
ZUR
SCHICHTCHARAKTERISIERUNG
UND
ERMITTLUNG
VON
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
59
4.3
MESSTECHNIKEN
ZUR
UNTERSUCHUNG
DES
TRIBOLOGISCHEN
SYSTEMS
61
4.3.1
TRIBOLOGISCHE
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
REIB
UND
VERSCHLEISSVERHALTEN
VON
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
61
4.3.2
BESTIMMUNG
DER
VISKOSITAET
UND
DES
BENETZUNGSVERHALTENS
VON
MOTOROELEN
62
INHALTSVERZEICHNIS
III
4.4
MODIFIZIERTE
MIKROBOHRLOCHMETHODE
ZUR
EXPERIMENTELLEN
BESTIMMUNG
VON
SCHICHTVERBUNDEIGENSPANNUNGEN
64
4.4.1
EXPERIMENTELLE
BESTIMMUNG
VON
MECHANISCHEN
SPANNUNGEN
MIT
HILFE
VON
DEHNUNGSMESSSTREIFEN
(DMS)
64
4.4.2
EXPERIMENTELLER
MESSAUFBAU
ZUR
BESTIMMUNG
VON
BAUTEILEIGENSPANNUNGEN
MIT
DER
MIKROBOHRFRAESMETHODE
66
4.4.3
AUSWERTUNGSVERFAHREN
FUER
DIE
MIKROBOHRFRAESMETHODE
ZUR
BERECHNUNG
VON
EIGENSPANNUNGEN
68
4.4.4
BESTIMMUNG
VON
KALIBRIERFUNKTIONEN
70
4.4.5
NUMERISCHE
BERECHNUNG
VON
KALIBRIERFUNKTIONEN
FUER
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFE
73
4.4.6
NUMERISCHE
VERIFIKATION
VON
KALIBRIERFUNKTIONEN
FUER
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFE
76
4.4.7
REPRODUZIERBARKEIT
UND
VERGLEICHBARKEIT
VON
EXPERIMENTELL
GEMESSENEN
EIGENSPANNUNGSTIEFENVERLAEUFEN
77
4.5
NUMERISCHE
SIMULATION
VON
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGSPROZESSEN
79
4.5.1
BAUTEILGEOMETRIE
UND
PROZESSIDEALISIERUNG
80
4.5.2
SIMULATION
DES
WAERMEUEBERGANGS,
SCHICHTAUFTRAGS,
IMPULS
AUSTAUSCHS
UND
DER
SPANNUNGSVERTEILUNG
BEI
THERMISCHEN
SPRITZBESCHICHTUNGSPROZESSEN
80
4.5.3
GEKOPPELTE
TEMPERATUR
UND
SPANNUNGSFELDANALYSE
ZUR
SIMULATION
VON
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGSPROZESSEN
85
5.
CHARAKTERISIERUNG
UND
OPTIMIERUNG
VON
THERMISCH
GESPRITZTEN
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGEN
89
5.1
WERKSTOFFSCREENING
GEEIGNETER
SPRITZZUSATZWERKSTOFFE
89
5.1.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
SPRITZZUSATZWERKSTOFFE
90
5.1.2
ERMITTLUNG
THERMOPHYSIKALISCHER
MATERIALKENNWERTE
91
5.2
UNTERSUCHUNGEN
ZUR
SUBSTRATVORBEHANDLUNG,
DISKUSSION
94
5.2.1
EINFLUSS
DER
STRAHLPARAMETER
AUF
DIE
OBERFLAECHENRAUHEIT
94
5.2.2
MECHANISCHE
MATERIALKENNDATEN
UND
EIGENSPANNUNGSTIEFENPROFILE
VON
AUFRAUHGESTRAHLTEN
SUBSTRATMATERIALIEN
95
5.3
EXPERIMENTELLE
CHARAKTERISIERUNG
UND
OPTIMIERUNG
VON
SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFEN
UND
DEREN
HAFTUNG,
DISKUSSION
99
5.3.1
EINFLUSS
DES
SCHICHTWERKSTOFFS
AUF
DIE
SCHICHTVERBUNDEIGENSCHAFTEN
99
5.3.2
EINFLUSS
DES
BESCHICHTUNGSVERFAHRENS
AUF
DIE
SCHICHT
VERBUNDEIGENSCHAFTEN
102
5.3.3
EINFLUSS
DER
PROZESSKUEHLUNG
AUF
DIE
SCHICHTVERBUNDEIGENSCHAFTEN
104
5.3.4
ERMITTLUNG
MECHANISCHER
KENNDATENFELDER
VON
THERMISCH
GESPRITZTEN
SCHICHTEN
107
IV
INHALTSVERZEICHNIS
5.4
NUMERISCHE
FEM
SIMULATION
UND
SPANNUNGSOPTIMIERUNG
VON
APS
UND
HVOF
INNENBESCHICHTUNGSPROZESSEN,
DISKUSSION
111
5.4.1
BERECHNETE
TEMPERATURVERTEILUNG
IM
ZYLINDER
FUER
APS
INNENBESCHICHTUNGSPROZESSE
BEI
VARIATION
DER
PROZESSKUEHLUNG
113
5.4.2
BERECHNETE
SPANNUNGSVERTEILUNG
IM
ZYLINDER
FUER
APS
INNENBESCHICHTUNGSPROZESSE
BEI
VARIATION
DER
PROZESSKUEHLUNG
116
5.5
TRIBOIOGISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
THERMISCH
GESPRITZTEN
SCHICHTSYSTEME
AUF
ALUMINIUMSUBSTRATWERKSTOFFEN,
DISKUSSION
118
5.5.1
REIBUNG
UND
VERSCHLEISS
UNTER
TROCKENREIBUNGSBEDINGUNGEN
118
5.5.2
THERMISCH
GESPRITZTE
SUBSTOECHIOMETRISCHE
TIO
2
X
SCHICHTSYSTEME
123
5.5.3
CHARAKTERISIERUNG
DES
SCHMIERMEDIUMS
UND
DESSEN
BENETZUNGSVERHALTEN
AUF
DER
SCHICHTOBERFLAECHE
125
5.5.4
REIBUNG
UND
VERSCHLEISS
UNTER
GESCHMIERTEN
BEDINGUNGEN
128
6.
DISKUSSION
133
6.1
TECHNISCHE
ZUVERLAESSIGKEIT
UND
SCHICHTHOMOGENITAET
VON
THERMISCH
GESPRITZTEN
ZYLINDERINNENBESCHICHTUNGEN
133
6.2
BEWERTUNG
DER
SERIENFAEHIGKEIT
VON
ZYLINDERINNEN
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
MITTELS
THERMISCHEM
SPRITZEN
137
6.3
VERGLEICH
DER
UNTERSCHIEDLICHEN
WERKSTOFFKONZEPTE
ZUR
LAUFBAHNGESTALTUNG
IN
LEICHTMETALLKURBELGEHAEUSEN
142
7.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
145
8.
LITERATURVERZEICHNIS
151 |
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