Grundlegende Untersuchungen zum Versagensmechanismus ausgewählter galvanisch abgeschiedener und thermisch gespritzter Schichten bei Beanspruchung durch Langzeitermüdungsverschleiss

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Verschleiß ist eine der häufigsten Ursachen für den Ausfall von Bauteilen und Anlagen in der Industrie. Besonders Maschinenbauteile unterliegen hohen Verschleißbeanspruchungen und müssen daher durch eine gezielte Behandlung, z.B. durch Beschichtung, geschützt werden. Das makroskopisch erkennbare Verschleißverhalten kann aus dem Wirken unterschiedlicher Verschleißgrundmechanismen (Abrasions-, Adhäsionsverschleiß und die Oberflächenzerrüttung durch Ermüdungsverschleiß) erklärt werden, wobei die Überlagerung tribochemischer Reaktionen zu berücksichtigen ist. In der Praxis treten die Verschleißgrundmechanismen zumeist gleichzeitig, allerdings mit unterschiedlichen Anteilen auf. Ein gezieltes beanspruchungsspezifisches Vorgehen gegen Verschleiß erfordert daher die genaue Kenntnis und Analyse des jeweiligen tribologischen Systems. Für Getriebe, Rollenlager, Rad/Schiene-Kontakt, Führungsleisten, -schienen und -ringe von Werkzeugmaschinen und bei Nockenwellen spielt der Langzeitermüdungsverschleißgrundmechanismus eine entscheidende Rolle im Versagensgeschehen. Die bisherigen Untersuchungen zum Ermüdungsverschleiß konzentrieren sich vor allem auf Kompaktwerkstoffe, bei oberflächenbehandelten und besonders bei beschichteten Werkstoffen bzw. Bauteilen liegen dagegen kaum Kenntnisse zum Versagensverlauf bei Rollkontaktermüdung vor. Im beantragten Forschungsvorhaben sollen deshalb grundlegende Untersuchungen zum Verhalten beschichteter Bauteile unter Langzeitermüdungsverschleiß-Beanspruchung durchgeführt werden. Beispielhaft wird dies an galvanisch und durch thermisches Spritzen beschichteten Proben und Bauteilen (Substratwerkstoffe aus Stahl und einer Aluminiumlegierung) erfolgen. Ziel der geplanten Arbeiten ist die Aufklärung des Ermüdungsverschleißmechanismus und -ablaufes, um daraus begründet Möglichkeiten zur Verbesserung des Verhaltens beschichteter Werkstoffe gegenüber Ermüdungsverschleiß abzuleiten.