Deutsche Forschungsgemeinschaft - SPP2074

Kurzfassung „Mechanismen der Graphitschmierung in Wälzkontakten“

Die zentralen Ziele des Forschungsvorhabens sind die Untersuchung der Reib-, Verschleiß- und transferschichtbildenden Mechanismen in hoch belasteten tribologischen Kontakten mit dem Festschmierstoff Graphit und die Ableitung eines entsprechenden Erklärungsmodells. Um die Projektziele zu erreichen, werden experimentelle Untersuchungen gepaart mit einer umfangreichen Analytik und Simulationen auf unterschiedlichen Größenskalen kombiniert. Das Arbeitsprogramm kann folglich in zwei Bereiche unterteilt werden: Multiskalenexperimente und Multiskalenmodellierung. Zur Identifikation der Wirkmechanismen wird als Demonstrator ein hochbelastetes Axial-Wälzlager gewählt, was einerseits die Komplexität gering hält und andererseits alle realistischen Beanspruchungen abbildet. Der Demonstrator dient zur Ableitung des Parameterfeldes des zu untersuchenden Beanspruchungskollektives, welches in Modellexperimente und skalenübergreifende Simulationen eingeht. Auf diese Weise können die elementaren Reib-, Verschleiß- und Transfermechanismen von Graphit im Kontakt mit eisenbasierten Oberflächen im Detail untersucht werden.

Durch Abgleich und gegenseitige Validierung zwischen Experimenten, Simulationen und Analytik sollen qualitative Festschmierstoffmodelle und quantitative Konstitutivgleichungen abgeleitet werden, die in makroskalige FE-Simulationen des Tribometerkontaktes Eingang finden und zur Modellanpassung auf der Makroebene beitragen sollen. Dies wird schlussendlich für ein modifiziertes MKS-Modell benötigt, das genügend Prädiktivkraft zur rechnergestützten Auslegung graphitgeschmierter Wälzlager besitzen soll.

Beteiligte Institute:

IPEK – Institut für Produktentwicklung, KIT, Karlsruhe

IAM-CMS, Institut für Angewandte Materialien, KIT, Karlsruhe

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, IWM, Freiburg

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