Tribologisch induzierte oberflächennahe Veränderungen der Stahl- und Belaglamellen einer nasslaufenden Lamellenkupplung:
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Aachen
Shaker
2007
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| adam_text | TRIBOLOGISCH INDUZIERTE OBERFLAECHENNAHE VERAENDERUNGEN DER STAHL- UND
BELAGLAMELLEN EINER NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNG ZUR ERLANGUNG DES
AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTORS DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN AN DER
FAKULTAET FUER MASCHINENBAU DER UNIVERSITAET KARLSRUHE (TH) GENEHMIGTE .
DISSERTATION VON DIPL.-ING. KRISTIN SITTIG AUS ILMENAU DER MUENDLICHEN
PRUEFUNG: 27. APRIL 2007 HAUPTREFERENT: PROF. DR. RER. NAT. DIPL.-ING.
ALEXANDER WANNER KORREFERENT: PROF. DR.-ING. HABIL. MATTHIAS SCHERGE
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION UND ZIELSTELLUNG 1 2
GRUNDLAGEN 3 2.1 NASSLAUFENDE LAMELLENKUPPLUNG 3 2.1.1 EINORDNUNG DES
SYSTEMS *NASSLAUFENDE LAMELLENKUPPLUNG IN DIE TRIBOLOGISCHE
SYSTEMSTRUKTUR 3 2.1.2 MODELLVORSTELLUNGEN ZUM REIBWERTVERHALTEN
NASSLAUFENDER LA- MELLENKUPPLUNGEN 4 2.2 STAHL- UND BELAGLAMELLEN IN
NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNGEN . . . 8 2.2.1 STAHLLAMELLEN 8 2.2.2
BELAGLAMELLEN 9 2.3 OELE FUER NASSLAUFENDE LAMELLENKUPPLUNGEN UND DEREN
ADDITIVIERUNG . 10 3 PRUEFSTAENDE, VERSUCHSPROGRAMM UND ANGEWENDETE
ANALYSEVERFAHREN 13 1 3.1 REIBLAMELLENPRUEFSTAND 13 3.2
REIBLAMELLENTRIBOMETER 15 3.3 VERSUCHSDARSTELLUNG 16 3.3.1 VERSUCHE AM
REIBLAMELLENPRUEFSTAND 16 3.3.2 VERSUCHE AM REIBLAMELLENTRIBOMETER 17 3.4
VERWENDETE BAUTEILE UND BETRIEBSSTOFFE 19 3.4.1 STAHLLAMELLEN 19 3.4.2
BELAGLAMELLEN 20 3.4.3 OEL =, 20 3.5 BAUTEILANALYSEN 21 3.5.1
UNTERSUCHUNG DER VERAENDERUNG DER OBERFLAECHENTOPOGRAPHIE DER STAHL- UND
BELAGLAMELLEN 21 3.5.2 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNG DER
STAHL- UND BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN * 22 3.5.3 UNTERSUCHUNGSVERFAHREN
ZUR OBERFLAECHENNAHEN CHEMISCHEN ZU- SAMMENSETZUNG DER STAHL- UND
BELAGLAMELLEN 22 3.5.4 STRUKTURANALYSEIDER STAHLLAMELLEN 24 3.5.5
UNTERSUCHUNG DER POROSITAET DER BELAGLAMELLEN 25 4 ERGEBNISSE DER
PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND 27 4.1 VERAENDERUNG DER REIBWERTE UND
DER REIBWERTGRADIENTEN 27 4.2 OBERFLAECHENTOPOGRAPHISCHE VERAENDERUNGEN
DER STAHL- UND BELAGLAMEL- LEN NACH DEN PRUEFLAEUFEN AM
REIBLAMELLENPRUEFSTAND 34 4.2.1 ERGEBNISSE DER LICHTMIKROSKOPISCHEN
ANALYSE 34 4.2.2 ERGEBNISSE DER WEILICHTINTERFEROMETRISCHEN ANALYSE 37
4.2.3 ERGEBNISSE DER RASTERKRAFTMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHL-
LAMELLENOBERFLAECHEN 39 INHALTSVERZEICHNIS 4.3 ERGEBNISSE DER
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHL- UND BELAGLAMELLEN 41
4.3.1 STAHLLAMELLEN 41 4.3.2 BELAGLAMELLEN 43 4.4 OBERFLAECHENNAHE
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER STAHLLAMELLENOBER- FLAECHEN 49 4.4.1
ERGEBNISSE DER AUGERELEKTRONENSPEKTROSKOPIE-ANALYSEN .... 49 4.4.2
ERGEBNISSE DER PHOTOELEKTRONENSPEKTROSKOPIE-ANALYSEN .... 50 4.4.3
ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE DER ANALYSE DER OBERFLAECHEN- NAHEN
CHEMISCHEN ZUSAMMENSETZUNG DER STAHLLAMELLENOBERFLAE- CHEN 54 4.5
FIB-QUERSCHNITTE DER STAHLLAMELLEN 55 4.6 VERAENDERUNG DER POROSITAET DER
BELAGLAMELLEN 57 4.7 ERGEBNISSE DER FTIR-ATR-ANALYSEN DER
BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN . 58 4.8 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE DER
OBERFLAECHENANALYTISCHEN UNTER- SUCHUNGEN DER BELAGLAMELLEN 60 5
ERGEBNISSE DER PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENTRIBOMETER 61 5.1 VERAENDERUNG
DES REIBWERTVERHALTENS 61 5.2 OBERFLAECHENTOPOGRAPHISCHE VERAENDERUNGEN
DER STAHL- UND BELAGLAMEL- LENOBERFLAECHEN 66 5.2.1 ERGEBNISSE DER
LICHTMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHL- UND BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN 66
5.2.2 ERGEBNISSE DER WEISSLICHTINTERFEROMETRISCHEN UNTERSUCHUNGEN DER
STAHL- UND BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN 69 5.2.3 ZUSAMMENFASSUNG DER
ERGEBNISSE AUS DEN TOPOGRAPHISCHEN ANA- LYSEN DER STAHL- UND
BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN 71 5.3 HAERTEWERTE DER STAHLLAMELLEN 72 5.4
ERGEBNISSE DER RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHLLA-
MELLEN 72 5.5 PHASENZUSAMMENSETZUNGEN DER STAHLLAMELLEN MITTELS
XRD-PHASENANLYSE 77 5.6 ERGEBNISSE DER AES-ANALYSEN DER STAHLLAMELLEN 79
5.7 ERGEBNISSE DER FIB-ANALYSEN DER STAHLLAMELLEN 80 6 DISKUSSION 85 6.1
ENERGETISCHE BETRACHTUNGEN 85 6.2 EINFLUSS DER FLAECHENPRESSUNG 89 6.3
EINFLUSS DER OELTEMPERATUR - 91 6.4 EINFLUSS DER NITRIERUNG 91 6.5
EINORDNUNG DER ERGEBNISSE IN DIE TRIBOLOGISCHEN MODELLVORSTELLUNGEN 93 I
6.5.1 TRIBOLOGISCHE GRENZSCHICHTEN 93 6.5.2 TRIBOLOGISCH INDUZIERTE
VERAENDERUNGEN DER STAHLLAMELLEN EINER NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNG 94
6.5.3 TRIBOLOGISCH INDUZIERTE VERAENDERUNGEN DER BELAGLAMELLEN EINER
NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNG 101 6.5.4 VERSCHLEISSMECHANISMEN 104 6.6
ANSAETZE ZUR MODELLBILDUNG FUER REIBSCHWINGUNGEN IN NASSLAUFENDEN
LAMELLENKUPPLUNGEN 107 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 111
INHALTSVERZEICHNIS LITERATUR 115 SYMBOLVERZEICHNIS 119 ANHANG 123 A
REIBWERTKENNGROESSEN DER PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND I B
WEISSLICHTINTERFEROMETERAUFNAHMEN DER STAHL- UND BELAGLAMELLEN III B.L
PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND III B.2 PRUEFLAEUFE AM
REIBLAMELLENTRIBOMETER VI C AFM-AUFNAHMEN DER STAHLLAMELLENOBERFLAECHEN
AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND XI D REM-AUFNAHMEN XIII D.L
STAHLLAMELLEN AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND XIII D.2
BELAGLAMELLEN AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND XVI E
AES-SPEKTREN DER STAHLLAMELLENOBERFLAECHEN XIX E.L PRUEFLAEUFE AM
REIBLAMELLENPRUEFSTAND XIX E.2 PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENTRIBOMETER XXVII
F XPS-SPEKTREN DER STAHLLAMELLEN AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEF-
STAND XXXIII
|
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TRIBOLOGISCH INDUZIERTE OBERFLAECHENNAHE VERAENDERUNGEN DER STAHL- UND
BELAGLAMELLEN EINER NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNG ZUR ERLANGUNG DES
AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTORS DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN AN DER
FAKULTAET FUER MASCHINENBAU DER UNIVERSITAET KARLSRUHE (TH) GENEHMIGTE .
DISSERTATION VON DIPL.-ING. KRISTIN SITTIG AUS ILMENAU \ DER MUENDLICHEN
PRUEFUNG: 27. APRIL 2007 HAUPTREFERENT: PROF. DR. RER. NAT. DIPL.-ING.
ALEXANDER WANNER KORREFERENT: PROF. DR.-ING. HABIL. MATTHIAS SCHERGE
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION UND ZIELSTELLUNG 1 2
GRUNDLAGEN 3 2.1 NASSLAUFENDE LAMELLENKUPPLUNG 3 2.1.1 EINORDNUNG DES
SYSTEMS *NASSLAUFENDE LAMELLENKUPPLUNG" IN DIE TRIBOLOGISCHE
SYSTEMSTRUKTUR 3 2.1.2 MODELLVORSTELLUNGEN ZUM REIBWERTVERHALTEN
NASSLAUFENDER LA- MELLENKUPPLUNGEN 4 2.2 STAHL- UND BELAGLAMELLEN IN
NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNGEN . . . 8 2.2.1 STAHLLAMELLEN 8 2.2.2
BELAGLAMELLEN 9 2.3 OELE FUER NASSLAUFENDE LAMELLENKUPPLUNGEN UND DEREN
ADDITIVIERUNG . 10 3 PRUEFSTAENDE, VERSUCHSPROGRAMM UND ANGEWENDETE
ANALYSEVERFAHREN 13 1 3.1 REIBLAMELLENPRUEFSTAND 13 3.2
REIBLAMELLENTRIBOMETER 15 3.3 VERSUCHSDARSTELLUNG 16 3.3.1 VERSUCHE AM
REIBLAMELLENPRUEFSTAND 16 3.3.2 VERSUCHE AM REIBLAMELLENTRIBOMETER 17 3.4
VERWENDETE BAUTEILE UND BETRIEBSSTOFFE 19 3.4.1 STAHLLAMELLEN 19 3.4.2
BELAGLAMELLEN 20 3.4.3 OEL =, 20 3.5 BAUTEILANALYSEN 21 3.5.1
UNTERSUCHUNG DER VERAENDERUNG DER OBERFLAECHENTOPOGRAPHIE DER STAHL- UND
BELAGLAMELLEN 21 3.5.2 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNG DER
STAHL- UND BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN * 22 3.5.3 UNTERSUCHUNGSVERFAHREN
ZUR OBERFLAECHENNAHEN CHEMISCHEN ZU- SAMMENSETZUNG DER STAHL- UND
BELAGLAMELLEN 22 3.5.4 STRUKTURANALYSEIDER STAHLLAMELLEN 24 3.5.5
UNTERSUCHUNG DER POROSITAET DER BELAGLAMELLEN 25 4 ERGEBNISSE DER
PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND 27 4.1 VERAENDERUNG DER REIBWERTE UND
DER REIBWERTGRADIENTEN 27 4.2 OBERFLAECHENTOPOGRAPHISCHE VERAENDERUNGEN
DER STAHL- UND BELAGLAMEL- LEN NACH DEN PRUEFLAEUFEN AM
REIBLAMELLENPRUEFSTAND 34 4.2.1 ERGEBNISSE DER LICHTMIKROSKOPISCHEN
ANALYSE 34 4.2.2 ERGEBNISSE DER WEILICHTINTERFEROMETRISCHEN ANALYSE 37
4.2.3 ERGEBNISSE DER RASTERKRAFTMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHL-
LAMELLENOBERFLAECHEN 39 INHALTSVERZEICHNIS 4.3 ERGEBNISSE DER
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHL- UND BELAGLAMELLEN 41
4.3.1 STAHLLAMELLEN 41 4.3.2 BELAGLAMELLEN 43 4.4 OBERFLAECHENNAHE
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER STAHLLAMELLENOBER- FLAECHEN 49 4.4.1
ERGEBNISSE DER AUGERELEKTRONENSPEKTROSKOPIE-ANALYSEN . 49 4.4.2
ERGEBNISSE DER PHOTOELEKTRONENSPEKTROSKOPIE-ANALYSEN . 50 4.4.3
ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE DER ANALYSE DER OBERFLAECHEN- NAHEN
CHEMISCHEN ZUSAMMENSETZUNG DER STAHLLAMELLENOBERFLAE- CHEN 54 4.5
FIB-QUERSCHNITTE DER STAHLLAMELLEN 55 4.6 VERAENDERUNG DER POROSITAET DER
BELAGLAMELLEN 57 4.7 ERGEBNISSE DER FTIR-ATR-ANALYSEN DER
BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN . 58 4.8 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE DER
OBERFLAECHENANALYTISCHEN UNTER- SUCHUNGEN DER BELAGLAMELLEN 60 5
ERGEBNISSE DER PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENTRIBOMETER 61 5.1 VERAENDERUNG
DES REIBWERTVERHALTENS 61 5.2 OBERFLAECHENTOPOGRAPHISCHE VERAENDERUNGEN
DER STAHL- UND BELAGLAMEL- LENOBERFLAECHEN 66 5.2.1 ERGEBNISSE DER
LICHTMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHL- UND BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN 66
5.2.2 ERGEBNISSE DER WEISSLICHTINTERFEROMETRISCHEN UNTERSUCHUNGEN DER
STAHL- UND BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN 69 5.2.3 ZUSAMMENFASSUNG DER
ERGEBNISSE AUS DEN TOPOGRAPHISCHEN ANA- LYSEN DER STAHL- UND
BELAGLAMELLENOBERFLAECHEN 71 5.3 HAERTEWERTE DER STAHLLAMELLEN 72 5.4
ERGEBNISSE DER RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHEN ANALYSE DER STAHLLA-
MELLEN 72 5.5 PHASENZUSAMMENSETZUNGEN DER STAHLLAMELLEN MITTELS
XRD-PHASENANLYSE 77 5.6 ERGEBNISSE DER AES-ANALYSEN DER STAHLLAMELLEN 79
5.7 ERGEBNISSE DER FIB-ANALYSEN DER STAHLLAMELLEN 80 6 DISKUSSION 85 6.1
ENERGETISCHE BETRACHTUNGEN 85 6.2 EINFLUSS DER FLAECHENPRESSUNG 89 6.3
EINFLUSS DER OELTEMPERATUR - 91 6.4 EINFLUSS DER NITRIERUNG 91 \ 6.5
EINORDNUNG DER ERGEBNISSE IN DIE TRIBOLOGISCHEN MODELLVORSTELLUNGEN 93 I
6.5.1 TRIBOLOGISCHE GRENZSCHICHTEN 93 6.5.2 TRIBOLOGISCH INDUZIERTE
VERAENDERUNGEN DER STAHLLAMELLEN EINER NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNG 94
6.5.3 TRIBOLOGISCH INDUZIERTE VERAENDERUNGEN DER BELAGLAMELLEN EINER
NASSLAUFENDEN LAMELLENKUPPLUNG 101 6.5.4 VERSCHLEISSMECHANISMEN 104 6.6
ANSAETZE ZUR MODELLBILDUNG FUER REIBSCHWINGUNGEN IN NASSLAUFENDEN
LAMELLENKUPPLUNGEN 107 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 111
INHALTSVERZEICHNIS LITERATUR 115 SYMBOLVERZEICHNIS 119 ANHANG 123 A
REIBWERTKENNGROESSEN DER PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND I B
WEISSLICHTINTERFEROMETERAUFNAHMEN DER STAHL- UND BELAGLAMELLEN III B.L
PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND III B.2 PRUEFLAEUFE AM
REIBLAMELLENTRIBOMETER VI C AFM-AUFNAHMEN DER STAHLLAMELLENOBERFLAECHEN
AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND XI D REM-AUFNAHMEN XIII D.L
STAHLLAMELLEN AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND XIII D.2
BELAGLAMELLEN AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEFSTAND XVI E
AES-SPEKTREN DER STAHLLAMELLENOBERFLAECHEN XIX E.L PRUEFLAEUFE AM
REIBLAMELLENPRUEFSTAND XIX E.2 PRUEFLAEUFE AM REIBLAMELLENTRIBOMETER XXVII
F XPS-SPEKTREN DER STAHLLAMELLEN AUS DEN PRUEFLAEUFEN AM REIBLAMELLENPRUEF-
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