eJournals

Tribologie und Schmierungstechnik HERAUSGEGEBEN VON MANFRED JUNGK 2 _ 20 67. JAHRGANG Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft Organ der Swiss Tribology Heft 2. Juni 2020 67. Jahrgang Herausgeber: Dr. Manfred Jungk Tel.: +49 (0)6722-500836 eMail: manfred.jungk@mj-tribology.com www.mj-tribology.com Redaktion: Dr. rer. nat. Erich Santner Tel.: +49 (0)02 28 9 61 61 36 / eMail: esantner@arcor.de Ulrich Sandten Tel.: +49 (0)7071 97556 56 / eMail: sandten@verlag.expert Beiträge, die mit vollem Namen oder auch mit Kurzzeichen des Autors gezeichnet sind, stellen die Meinung des Autors, nicht unbedingt auch die der Redaktion dar. Unverlangte Zusendungen redaktioneller Beiträge auf eigene Gefahr und ohne Gewähr für die Rücksendung. Die Einholung des Abdruckrechtes für dem Verlag eingesandte Fotos obliegt dem Einsender. Die Rechte an Abbildungen ohne Quellenhinweis liegen beim Autor oder der Redaktion. Ansprüche Dritter gegenüber dem Verlag sind, wenn keine besonderen Vereinbarungen getroffen sind, ausgeschlossen. Überarbeitungen und Kürzungen liegen im Ermessen der Redaktion. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Warenbezeichnungen und Handelsnamen in dieser Zeitschrift berechtigt nicht zu der Annahme, dass solche Namen ohne Weiteres von jedermann benutzt werden dürfen. Vielmehr handelt es sich häufig um geschützte, eingetragene Warenzeichen. Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlags strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Alle Informationen in dieser Zeitschrift wurden mit großer Sorgfalt erstellt. Fehler können dennoch nicht völlig ausgeschlossen werden. Weder Verlag noch Autoren oder Herausgeber übernehmen deshalb eine Gewährleistung für die Korrektheit des Inhaltes und haften nicht für fehlerhafte Angaben und deren Folgen. Entwurf und Layout: Ludwig-Kirn Layout, 71638 Ludwigsburg expert verlag GmbH Dischingerweg 5, 72070 Tübingen Tel. +49 (0)7071-97556-0, Fax: +49 (0)7071-9797-11 eMail: info@verlag.expert Vereinigte Volksbank EG, Sindelfingen BIC GENODES1 BBV, IBAN DE51 6039 0000 0032 9460 07 USt.-IdNr. DE 145162062 Anzeigen: eMail: anzeigen@narr.de Tel: +49 (0) 7071-9797-10, Fax: +49 (0)7071-9797-11 Informationen und Mediendaten senden wir Ihnen gerne zu. Abo-Service: eMail: abo@narr.de Tel. +49 (0)7071-9797-10, Fax: +49 (0)7071-9797-11 Die zweimonatlich erscheinende Zeitschrift kostet im Abonnement print EUR 205,-, Vorzugspreis für private Leser EUR 152,-. Abonnementspreis print + online access: EUR 225,-, Vorzugspreis für private Leser EUR 160,- (alle Preise inkl. MwSt.). Abonnementspreis e-only: EUR 210,- (inkl. MwSt.), Vorzugspreis für private Leser EUR 152,- (inkl. MwSt.). Versandpreise: Inland EUR 9,-, Ausland EUR 17,- Persönliche Mitglieder der GfT erhalten gegen Vorlage eines entsprechenden Nachweises einen Nachlass von 20 % auf das Abo Netto. Für Mitglieder der ÖTG ist der Abonnementspreis im Mitgliedschaftsbeitrag enthalten. Die Abonnementsgebühren sind jährlich im Voraus bei Rechnungsstellung durch den Verlag ohne Abzug zahlbar. Abbe-stellungen müssen spätestens sechs Wochen vor Ende des Bezugsjahres schriftlich vorliegen. Der Bezug der Zeitschriften zum Jahresvorzugspreis verpflichtet den Besteller zur Abnahme eines vollen Jahrgangs. Bei vorzeitiger Beendigung eines Abonnementauftrages wird der Einzelpreis nachbelastet. Bei höherer Gewalt keine Lieferungspflicht. Erfüllungsort und Gerichtsstand: Tübingen. ISSN 0724-3472 2/ 20 Für eine Veröffentlichung bitten wir Sie, uns die Daten als Word- Dokument und als PDF sowie die Original-Bilddaten zur Verfügung zu stellen. Hilfreich ist es ferner, wenn die Bilder durchnummeriert und bereits an der richtigen Stelle platziert sowie mit den zugehörigen Bildunterschriften versehen sind. Da wir auf die Einheit von Text und Bild großen Wert legen, bitten wir, im Text an geeigneter Stelle einen sogenannten (fetten) Bildhinweis zu bringen. Das Gleiche gilt für Tabellen. Auch sollten die Tabellen unsere Art des Tabellenkopfes haben. Die Artikel dieses Heftes zeigen Ihnen, wie wir uns den Aufbau Ihres Artikels vorstellen. Vielen Dank. Bitte lesen Sie dazu auch unsere ausführlichen „Hinweise für Autoren“ (Checkliste auf der hinteren Umschlagseite). Aktuelle Informationen über die Fachbücher zum Thema „Tribologie“ und über das Gesamtprogramm des expert verlags finden Sie im Internet unter www.expertverlag.de Ihre Mitarbeit in Tribologie und Schmierungstechnik ist uns sehr willkommen! Impressum Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie | Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft | Organ der Swiss Tribology Editorial 1 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Liebe Leserinnen und Leser, nachdem ich in den letzten sechs Ausgaben an dieser Stelle zu „Tribologie ist überall“, das „Bauhaus der Tribologie“, das „Periodensystem der Elemente wird 150 Jahre“, „60 Jahre GfT“, „Nobelpreis 2019 für Lithium“ und den „Start des International Colloquium Tribology in die 20er-Jahre“ reflektiert habe, fällt es mir schwer, nun einen Bogen von der Tribologie zur aktuellen Situation zu spannen. Die Auswirkungen der aktuellen Situation sehen Sie in der Rubrik Veranstaltungen sehr deutlich, daher werde ich hier auch nicht näher auf dieses Thema eingehen. Vielmehr möchte ich über die Veränderungen seit meiner Übernahme der Herausgeberschaft reflektieren und einen Ausblick auf weitere Neuerungen geben. Seit der 2. Ausgabe 2019 haben wir die Außenansicht auf die Publikationen des expert Verlages angepasst und die Titel der Beiträge auf die Rückseite verlagert. Neben der gedruckten Ausgabe wird das Abonnement auch online angeboten. Seit September letzten Jahres sind wir nun im Evaluationsverfahren für eine weitere Indexierung, um den internationalen Stellenwert zu erhöhen. Der wichtigste Punkt dabei ist ein „Peer-Review-Prozess“. Diesen haben wir schrittweise eingeführt und bieten ihn als Option an. Dazu wird der eingereichte Beitrag von drei unabhängigen Gutachtern bewertet. Hier gilt mein Dank für die Unterstützung den Gutachtern, die sich bereit erklärt haben für die verschiedenen Fachbereiche Ihre Zeit und Expertise zur Verfügung zu stellen. Mehrfach bin ich auf das Thema „Open Access“ angesprochen worden und wir werden dieses gegenüber der jetzigen Form des Abonnements diskutieren. Gerne würde ich dazu auch Ihre Meinung aus Leser-, Autor- oder Gutachter-Sicht mit einbeziehen. Eine weitere umfangreiche Neuerung zur Mitte dieses Jahres wird das Erscheinen der Zeitschrift SCHMIER- STOFF + SCHMIERUNG sein. Sie richtet sich insbesondere an Leserinnen und Leser aus der Praxis. Anwender und Hersteller von Schmierstoffen erhalten durch diese Zeitschrift ebenso fundierte Fachinformationen wie Dienstleister im Bereich Öl sowie jene, die in Schmierstofflaboren und Industrieservice-Unternehmen tätig sind. Auch Tätige des Handels und des Außendienstes in der Schmierstoffbranche finden hier eine aufschlussreiche Lektüre. Besonders freue ich mich darüber, Informationsbeiträge junger Kolleginnen und Kollegen für die Tribologie und Schmierungstechnik gewinnen zu können. Daher wünsche ich Ihnen viel Spaß beim Lesen dieser Ausgabe und bleiben Sie der Tribologie gewogen, Ihr Manfred Jungk Herausgeber In eigener Sache TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 1 Veranstaltungen 2 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Veranstaltungen Datum Ort Veranstaltung ► 03.05. - 07.05.20 Chicago 75 th STLE Annual Meeting & Exhibition Abgesagt https: / / www.stle.org/ annualmeeting Jubiläum auf 2021 verschoben ► 26.05. - 28.05.20 Potsdam 4 th International Symposium on Fatigue Design Als Web Conference and Materials Defects 2020 https: / / fdmd2020.inventum.de/ home/ ► 13.06. - 16.06.20 Miami, FL,USA NLGI Annual Meeting http: / / www.nlgi.org Abgesagt ► 21.06. - 26.06.20 Lewiston, ME, US Gordon Research Conference on Tribology Abgesagt https: / / www.grc.org/ tribology-conference/ 2020/ für 2022 wieder geplant ► 08.09. - 10.09.20 Leeds, UK 47 th Leeds-Lyon-Symposium on Tribology Abgesagt https: / / eps.leeds.ac.uk/ events-conferences/ doc/ leeds-lyon-symposium-tribology ► 23.09. - 24.09.20 Stuttgart Uniti Mineralöltechnologie-Forum https: / / www.umtf.de/ verschoben, ehemaliges Datum: 21.04. - 22.04. 2020 ► 28.09. - 30.09.20 Göttingen GfT - 61. Tribologie-Fachtagung Als Web Conference https: / / www.gft-ev.de/ de/ tribologie-fachtagung-2020/ ► 12.10. - 13.10.20 Prag, Czech Republic 4 th International Conference on Materials Science and Engineering http: / / materialscience.alliedacademies.com verschoben, ehemaliges Datum 04.05. - 05.05.20: ► 20.10. - 21.10.20 Hannover Bearing World https: / / bearingworld.org verschoben, ehemaliges Datum: 31.03. - 01.04. 20 ► 28.10. - 29.10.20 Amsterdam ELGI-STLE Tribology Exchange Workshop https: / / www.elgi.org/ elgi.org/ index.php/ autumn-events ► 08.11. - 11.11.20 Cleveland Tribology Frontiers Conference Als Web Conference https: / / www.stle.org/ TribologyFrontiers/ Default.aspx ► 19.11.20 Wiener Neustadt ÖTG-Symposium https: / / www.oetg.at/ oetg-events/ oetg-symposium/ ? no_cache=1 ► 01.12. - 02.12.20 Bilbao, Spain LUBMAT 2020 https: / / www.lubmat.org/ en/ home verschoben, ehemaliges Datum: 09.06. - 10.06.20 ► 25.04. - 27.04.21 Hamburg ELGI Annual General Meeting www.elgi.org verschoben, ehemaliges Datum: 26. - 27.04.20 GfT ÖTG Anschriften der Veranstalter Gesellschaft für Tribologie e.V. Adolf-Fischer-Str. 34, 52428 Jülich Tel. (0)2461 340 79 38, Fax (0)3222 427 10 51 E-Mail: tribologie@gft-ev.de; www.gft-ev.de Österreichische Tribologische Gesellschaft / Austrian Tribology Society Viktor-Kaplan-Straße 2, 2700 Wiener Neustadt / ÖSTERREICH Tel. (+43) 67 68 45 16 23 00, Fax (+43) 253 30 33 91 00 E-Mail: office@oetg.at; www.oetg.at TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 2 Inhalt 3 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 7 Thomas Bergs, Lars Uhlmann, Robby Mannens, Daniel Trauth Inkrementelle Randzonenmodifikation von einsatzgehärteten 16MnCr5-Stirnrädern mittels maschinellem Oberflächenhämmern Incremental edge zone modification of case hardened 16MnCr5 spur gears by means of machine hammer peening 15 Thomas Röper, Christoph Bayer, René Büchner, Holger Schurz, Herbert Niedermeier, Thomas Kreis Innovations in the Development of Miniature Ball Bearings - Expanding the Performance Limits of Dental Turbine Bearings 23 Andreas Keßler, Peter Elkenkamp, Balázs Magyar, Christoph Mayer Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen mittels eines FZG Prüfstandes Evaluation of the performance of lubricants using an FZG test rig 29 Stefanie Schmidt, Laura Schilinsky, Christopher Dölle Reibungsreduzierung von Silikonelastomeren mittels VUV-Strahlung Reduction of Friction of Silicone Elastomers via VUV irradiation 37 Sebastian Kamerling, Alois K. Schlarb Leistungssteigerung von Kunststoff/ Metall- Tribosystemen durch wärmeinduzierte Stoffumwandlungsprozesse Increasing the performance of polymer/ steel tribosystems using heat induced chemical transformations 1 Editorial In eigener Sache 2 Veranstaltungen 5 Aktuelles TriboLunch Aus Wissenschaft und Forschung 43 Nachrichten Mitteilungen der GfT - Junge Tribologen 45 Patentumschau 47 Normen Hinweise für Autoren / Checkliste (siehe Umschlag) Rubriken Vorab Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft Organ der Swiss Tribology 67. Jahrgang, Heft 2 Juni 2020 Veröffentlichungen Die Autoren wissenschaftlicher Beiträge werden gebeten, ihre Manuskripte direkt an den Herausgeber, Dr. Jungk, zu senden (Checkliste und Formatvorgaben siehe Umschlagseite hinten). Authors of scientific contributions are requested to submit their manuscripts directly to the editor, Dr. Jungk (see backpage for formatting guidelines). IHR ONLINE-ABONNEMENT DER TuS Ab dem Jahrgang 2019 können Sie die aktuellen Hefte der Tribologie und Schmierungstechnik im Online-Abonnement beziehen. Die Hefte der vergangenen Jahrgänge werden kontinuierlich integriert. Unsere eLibrary bietet Ihnen einen qualitativ hochwertigen und benutzerfreundlichen Zugang zum digitalen Buch- und Zeitschriftenprogramm der Verlage expert, Narr Francke Attempto und UVK. Nutzen Sie mit uns die Chancen der Digitalisierung: https: / / elibrary.narr.digital/ journal/ tus Der Online-Zugang ist in Kombination mit dem Print-Abo oder als e-only-Abo erhältlich. Abo-Service: Tel: +49 (0) 7071-9797-10 Fax: +49 (0) 7071-9797-11 eMail: abo@narr.de TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 3 Anzeige 4 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 SCHMIERSTOFF + SCHMIERUNG Erscheinungsweise: 4 x jährlich Sprache: deutsch Bezug kostenfrei Erscheinungstermin der Erstausgabe: Juni 2020 Î Weitere Infos zur Fachzeitschrift SCHMIERSTOFF + SCHMIERUNG unter: www.narr.de Î Infos zum Aboservice Tel.: +49 (0) 7071 97 97-0, Fax: +49 (0) 7071 97 97-11, eMail: abo@narr.de Î Infos zur Anzeigenschaltung: Stefanie Richter Tel.: +49 (0) 89 85853 813, Fax: +49 (0) 89 85853 888, eMail: richter@narr.de Î Infos zu redaktionellen Beiträgen: Ulrich Sandten Tel.: +49 (0) 7071 97 97-56, Fax: +49 (0) 7071 97 97-11, eMail: sandten@verlag.expert expert verlag GmbH Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Tel. +49 (0)7071- 97 97 - 0 \ Fax +49 (0)7071- 97 97 - 11 \ info@verlag.expert \ www.expertverlag.de Stand: Juni 2020 · Änderungen und Irrtümer vorbehalten! Die Zeitschri昀 SCHMIERSTOFF + SCHMIERUNG bietet einen umfassenden Überblick über alle Themen der Schmiersto ranche. Dabei werden neueste Trends und Technologien ebenso behandelt, wie grundlegendes Basiswissen und wirtscha昀liche Entwicklungen. SCHMIERSTOFF + SCHMIERUNG richtet sich insbesondere an Leserinnen und Leser aus der Praxis. Anwender von Schmiersto昀en und Hersteller von Schmiermi琀eln erhalten durch unsere Zeitschri昀 ebenso fundierte Fachinforma琀onen wie Dienstleister im Bereich Öl so wie jene, die in Schmiersto aboren und Industrieservice-Unternehmen tä琀g sind. Auch Tä琀ge des Handels und des Außendienstes in der Schmiersto ranche 昀nden hier eine auf schlussreiche Lektüre. NEU TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 4 Aktuelles 5 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Every once in a month, PhD students from different institutes at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) meet for lunch. What brings them together is their affiliation to tribology. The so called ‘TriboLunch’ has now been successfully conducted for almost two years. What started with only a few participants has grown to an event with up to 20 participants. The first TriboLunch was established by Jennifer Eickworth after coming back from a conference, where she met students from the KIT working in the same field - tribology - which she didn’t know before. The idea was born to build up a KIT-tribology-network with the new established ‘TriboLunch’. Up to this day, six institutes and research groups participate every month. The research of the different institutes and groups focuses on all aspects of tribology, ranging from fundamental research such as model systems to investigate the basic mechanisms occurring in a frictional contact to applications, e.g. in gears. One particular highlight of the TriboLunch was a KIT internal symposium, taking place in May 2019. 10 PhD students presented their research, the equipment, and the measurement techniques of their institute or research group. This enabled the students to get to know other measurement instruments which could be used across institutes. The attendees of the monthly TriboLunch enjoy the informal and casual atmosphere while having good, simple German cuisine. The lively discussions are often very helpful to gain new perspectives on problems with the experimental setup, simulations, or recommendations for literature. Besides the tribology-related topics, the TriboLunch always offers plenty of time for private discussions. TriboLunch Lunch & Tribology at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 5 Anzeige 6 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 MASCHINENBAU Rüdiger Krethe Handbuch Ölanalysen 2020, 284 Seiten €[D] 148,00 ISBN 978-3-8169-3499-8 eISBN 978-3-8169-8499-3 Das Buch bietet eine praxisorientierte Einführung in das Thema Ölanalysen. Es vermittelt das nötige Hintergrundwissen, von der sachgerechten Probenentnahme, den Prüfverfahren bis zum Verstehen der Analysenergebnisse. Hierdurch unterstützt es den Anwender dabei, kostspielige Ausfallzeiten der Maschinen zu verhindern. Inhalt: Was Ölanalysen erfolgreich macht. Probenentnahme und Versand Das Öl in der Maschine Prüfverfahren zur Überwachung von Ölen, Schmierfetten und Kühlerfrostschutzmitteln Prüfumfang Routineüberwachung Bewertung von Analyseergebnissen Ölanalysen praktisch Laboranalyse, Vor-Ort-Check und Onlinesensor Wissen von A bis Z Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen Verzeichnis der zitierten Standards und Normen Literaturhinweise Der Autor: Rüdiger Krethe ist diplomierter Maschinenbauer und Tribotechniker. Er befasst sich seit mehr als 25 Jahren intensiv mit der Schmierung von Maschinen, angefangen von der Produktauswahl, der innerbetrieblichen Organisation bis hin zur Überwachung von Schmierölen und Hydraulikflüssigkeiten während des Einsatzes. Die Interessenten: Führungskräfte und Mitarbeiter aus Entwicklung und Konstruktion, Produktmanagement, Verkauf und Vertrieb, Einkauf, Produktion, Qualitätssicherung aus Unternehmen vieler Branchen, von Händlern, von Abnahmeorganisationen, sowie Lehrpersonal an Berufsschulen und Technischen Fachhochschulen expert verlag GmbH Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Tel. +49 (0)7071 97556-0 \ Fax +49 (0)7071 9797-11 \ info@narr.de \ www.narr.de Stand: Mai 2020 · Änderungen und Irrtümer vorbehalten! TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 6 Einleitung Von den 3,44 Millionen neu zugelassenen Personenkraftwagen (PKW) in 2018 in Deutschland [KBA19] waren mehr als 50 % der in den ersten 8 Monaten zugelassenen Fahrzeuge mit einem Handschaltgetriebe ausgestattet [SAUT18]. Bei diesen handelt es sich um Stirnradgetriebe [FISC16]. Unter der Annahme, dass in jedem PKW nur ein 5-Gang-Schaltgetriebe zzgl. Rückwärtsgang verbaut ist, sind in den neu zugelassenen PKW mindestens 20,64 Millionen Stirnräder (Ritzel und Rad) verbaut. Beim Abwälzen der Zähne von Ritzel und Rad sind zumeist nur ein bis drei Zähne im Eingriff [LINK10]. Aufgrund der Rotation der Stirnräder werden die Zähne zyklisch belastet. Die Lebensdauer von geschmierten Stirn- Aus Forschung und Praxis 7 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Inkrementelle Randzonenmodifikation von einsatzgehärteten 16MnCr5- Stirnrädern mittels maschinellem Oberflächenhämmern Thomas Bergs, Lars Uhlmann, Robby Mannens, Daniel Trauth* Eingereicht: 9.1.2020 Nach Begutachtung angenommen: 8.4.2020 Das maschinelle Oberflächenhämmern (MOH) besitzt das Potenzial sowohl Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung in die Randzone einzubringen als auch eine definierte Oberflächenstruktur zu erzeugen und somit das Verschleißverhalten von Stirnrädern zu verbessern. Das MOH wurde bisher jedoch nicht zur Bearbeitung von Zahnflanken verwendet. Daher besteht das Ziel dieser Arbeit in der Untersuchung der Wechselwirkungen von Prozessparametern und Prozesskräften sowie der Modifikation der Oberflächenintegrität aufgrund der MOH-Bearbeitung. Dafür wurden einsatzgehärtete 16MnCr5 Analogieproben gehämmert, untersucht und mit dem Ausgangszustand verglichen und interpretiert. Die Ergebnisse zeigten eine Steigerung der Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung in der Randzone im Vergleich zu Proben im Ausgangszustand. Die Randzonenhärte wurde um 12 % gesteigert. Druckeigenspannungen wurden bis in eine Tiefe von t b = 0,41 mm induziert. Schlüsselwörter Maschinelles Oberflächenhämmern, Zahnflanken, Zwei-Scheiben-Analogieprobe, Druckeigenspannungen, Kaltverfestigung, Oberflächenstrukturierung, Grübchenbildung Incremental edge zone modification of case hardened 16MnCr5 spur gears by means of machine hammer peening Machine hammer peening (MHP) has the potential to introduce residual compressive stresses and strain hardening into the surface area as well as to generate a defined surface structure and thus improve the wear behavior of spur gears. However, MHP has not yet been used for machining tooth flanks. The aim of this work is to investigate the interactions of process parameters and process forces as well as the modification of the surface integrity due to MHP. Therefore case-hardened 16MnCr5 analogy specimens were peened, examined and compared with the initial condition and interpreted. The results showed an increase in residual compressive stresses and strain hardening in the surface area compared to specimens in the initial condition. The surface hardness was increased by 12 %. The residual compressive stresses were increased to a depth of t b = 0.41 mm. Keywords Machine hammer peening, tooth flanks, disk-on-disk analogy specimen, compressive residual stresses, strain hardening, surface structuring, pitting Kurzfassung Abstract * Prof. Dr.-Ing. Thomas Bergs, Lars Uhlmann, M.Sc. M.Sc.; Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0002-9365-8498 Robby Mannens, M.Sc.; Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Daniel Trauth Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, 52074 Aachen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 7 Aus Forschung und Praxis 8 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 rädern wird in der Regel durch die Grübchenbildung beschränkt [CZIC15]. Bei Grübchenbildung bilden sich oberflächennahe Ermüdungsmikrorisse. Durch Risswachstum kommt es zum schalenförmigen Abplatzen der Oberfläche. Zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit wird unter anderem die Flankenhärte [LI18] oder der elastohydrodynamische (EHD)-Traganteil [SOMM18] erhöht sowie Druckeigenspannungen in die Randzone eingebracht [LAMB18]. In der Arbeit von R EGO ET AL . wurde die Ermüdungsfestigkeit bei unterschiedlichen Eigenspannungszuständen in der Randzone von Stirnrädern aus 16MnCr5 untersucht [REGO18]. Es wurde gezeigt, dass höhere Druckeigenspannungen in der Rissinitierungstiefe in einer Erhöhung der Lebensdauer resultieren. Bei einer maximalen Druckeigenspannung von σ D = 1128 MPa ist die Lebensdauer um den Faktor 1,7 größer als bei der geringsten Druckeigenspannung von σ D = 684 MPa. Ein weiteres Vorgehen zur Reduzierung des Verschleißes ist das Einbringen von Oberflächenstrukturen. Diese führen zur Ausbildung eines hydrodynamischen Lifteffekts, welcher in einer Steigerung des EHD-Traganteil resultiert [GROP16]. Zudem kann zusätzlicher Schmierstoff in den Strukturen zur Verfügung gestellt werden und Abrieb eingefangen werden. Dadurch wird der abrasive Verschleiß und die Reibung reduziert [TANG13]. S TAHL ET AL . wiesen eine Reduktion der Reibung von strukturierten Zahnflanken im Zwei- Scheiben-Prüfstand sowie im Zahnradverspannungsprüfstand nach [STAH13]. Bei den Strukturen handelte es sich um Napfstrukturen, die mittels Lasers aufgebracht wurden. Eine Reduktion des Reibkoeffizienten von ∆ μ = 8 % wurde im Vergleich zu polierten Referenzproben erreicht. Der hier verwendete Zwei-Scheiben-Prüfstand wird zur qualitativen Untersuchung der Zahnflankentragfähigkeit verwendet [LÖPE15]. Mittels maschinellen Oberflächenhämmern (MOH) ist es möglich, sowohl Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung in die Randzone einzubringen, als auch die Oberfläche zu strukturieren [TRAU16]. Beim MOH handelt es sich um ein Randzonenbearbeitungsverfahren, bei dem ein zumeist sphärischer Hammerstößel hochfrequent auf die Werkstückoberfläche schlägt [PFEI19]. Bisher wurde das MOH nicht zur Bearbeitung von einsatzgehärteten Zahnradflanken aus 16MnCr5 verwendet. Daher sind die Wechselwirkungen zwischen dem Hub des MOH und den Prozesskräften sowie der sich einstellenden Oberflächenintegrität (Rauheit, Härte, Gefüge, Eigenspannung) der Zahnflanken unbekannt. Aus diesem Grund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Untersuchung der Modifikation der Randzonenmorphologie (Rauheit, Härte, Gefüge, Eigenspannung) von gehämmerten, rotationssymmetrischen Zahnflankenanalogieproben. In einem ersten Schritt werden in Vorversuchen Ursache-Wirkung-Zusammenhänge zwischen dem Prozessparameter Hub und der resultierenden Prozesskraft und Prozesskinematik experimentell ermittelt. In einem zweiten Schritt werden Zahnflankenanalogieproben in einem erweiterten MOH-Prüfstand bearbeitet und die Oberflächenintegrität untersucht. Prozesskräfte und Prozesskinematik Zunächst wurden in Vorversuchen die Prozesskräfte und die Prozesskinematik während der Bearbeitung von zylindrischen einsatzgehärteten Proben aus 16MnCr5 untersucht. Dabei wurden zylindrische Proben in der Symmetrieebene getrennt, sodass eine Befestigung auf der Kraftmessplattform möglich war. Neben der Prozesskraft wurde die Stößelauslenkung des Hämmerstößels mithilfe eines Distanzsensors RC20 der Firma P HILTEC gemessen. Die Stößelauslenkung ist die Distanz der bewegten Masse zum feststehenden MOH-Gehäuse, in Bewegungsrichtung gemessen. Der Distanzsensor ist am feststehenden Gehäuse des Hammerkopfes befestigt. Die Prozessparameter beim MOH wurden wie folgt ein- Bild 1: Verlauf der Stößelauslenkung beim maschinellen Oberflächenhämmern von einsatzgehärteten zylindrischen Werkstückoberflächen aus 16MnCr5 mit verschiedenen Hubvariationen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 8 gestellt: Frequenz f = 120 Hz, Leistung P (el.) ≈ 470 W (bei 70 % der maximalen Intensität) und Bahnsowie Eindruckabstand s = a =70 µm. Der Hub h wurde variiert zu h = 0,65 mm, h = 0,70 mm, h = 0,75 mm, h = 0,80 mm und h = 0,90 mm. Der Hub entspricht der Distanz zwischen dem oberen Umkehrpunkt und der Werkstückoberfläche [VDI18]. In Bild 1 ist der Verlauf der Stößelauslenkung während eines Einschlags mit unterschiedlichen Hüben dargestellt. Auf der x-Achse ist die Zeit t in s und auf der y-Achse die Stößelauslenkung s St in mm aufgetragen. Dabei ist der Abstand zur Werkstückoberfläche niedriger bei höherer Stößelauslenkung. Zunächst ist der Verlauf der Stößelauslenkung durch eine Beschleunigungsphase charakterisiert. Daraus resultiert ein exponentieller Verlauf der Stößelauslenkung. Der Beschleunigungsverlauf weist eine sehr hohe Übereinstimmung der einzelnen Hubvarianten auf. Resultierend liegt der Umkehrpunkt mit höherem Hub zu einem späteren Zeitpunkt als mit kleineren Hub vor, für einen Hub von h = 0,65 mm liegt dieser nach 54 % und für einen Hub von h = 0,90 mm nach 60 % der Periodendauer eines Hubes vor. Nach dem Umkehrpunkt bewegt sich der Stößel von der Werkstückoberfläche weg. Dabei wird die Ausgangslage unabhängig vom eingestellten Hub zum gleichen Zeitpunkt erreicht. In Bild 2 sind die experimentell ermittelten Kraftverläufe dargestellt. Dabei sind auf der x-Achse die Zeit t in s und auf der y-Achse die Kraft F in kN dargestellt. Die Kraftverläufe sind zunächst bei F = 0 kN und steigen bei Kontakt mit der Werkstückoberfläche auf ein Kraftmaximum von F max = 1,81 kN (Hub h = 0,65 mm) bis F max = 2,40 kN (Hub h = 0,9 mm). Mit höherem Hub ist auch die eingebrachte Kraft größer. Dies liegt begründet in der längeren Beschleunigungsphase und der resultierenden höheren Aufprallgeschwindigkeit. Der Versatz der Kraftpeaks ist auf den abweichenden Hub zurückzuführen. Entsprechend Bild 1 liegt der Zeitpunkt des Aufpralls bei einem höheren Hub später vor. Nach Abfallen der Kraft ist ein leichtes Nachschwingen dieser zu beobachten. Einflüsse der Schwingungen auf Folgehübe wurden nicht beobachtet. Versuchsaufbau Der Versuchsaufbau zur MOH-Bearbeitung von zylindrischen Zahnflanken-Analogieproben ist in Bild 3 (a) dargestellt. An einen Industrieroboter des Typs IRB6660-205/ 1.9 der Firma ABB ist ein MOH-System adaptiert. Bei dem MOH-System handelt es sich um ein Typ 2002 System der Firma A CCURAPULS . Bei der Kraftmessplattform, die in den Vorversuchen verwendet wurde, handelte es sich um eine Kistler 9257 der Firma K ISTLER GROUP . Zur Realisierung der Bearbeitung von rotationssymmetrischen Bauteilen wurde der Prüfstand um eine Rotationsachse MTD250 der Firma ABB erweitert. Die Drehachse wird dabei über die Steuerung des Industrieroboters gesteuert. Dies ermöglicht eine abgestimmte Bewegung des Roboters und der Drehachse. Daher ist es möglich, MOH-Parameter wie die Überlappung der Eindrücke auch bei einer 360° Bearbeitung von Freiformflächen einzuhalten. Zu bearbeitende Proben werden in einem Drehfutter über einen Adapterflansch an die Drehachse adaptiert. Das verwendete Drehfutter ist ein Rota-S plus 2.0 von S CHUNK . Der zusätzliche Reitstock 5818-250 von BISON wurde zur Erhöhung der Steifigkeit des Systems vorgesehen. Der Reitstock sowie die Drehachse sind auf einer Führungsschiene befestigt. Dadurch wird die Orientierung der Drehachse zum Reitstock sichergestellt. Die Führungsschiene ist auf dem Hämmertisch befestigt. Aus Forschung und Praxis 9 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Bild 2: Kraftverlauf beim maschinellen Oberflächenhämmern von einsatzgehärteten zylindrischen Werkstückoberflächen aus 16MnCr5 mit verschiedenen Hubvariationen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 9 [DIN98]. Die Messung wurde parallel zur Rotationsachse durchgeführt. Dabei wurden jeweils drei Messungen durchgeführt und die Ergebnisse arithmetisch gemittelt. Die Messergebnisse zeigen eine deutliche Einglättung der Oberfläche durch das MOH. Der Mittenrauwert wurde durch das MOH von Ra = 0,282 µm auf Ra = 0,0847 µm reduziert. Zudem wurde die gemittelte Rauhtiefe von Rz = 2,135 µm auf Rz = 0,657 µm gesenkt. Sasowie Sz-Werte wurden mithilfe der 3D-Messung bestimmt. Die 3D-Messungen wurde mit einem MarSurf LD260 der Firma M AHR durchgeführt. Dabei wurde ein 2 x 2 mm 2 Feld gemessen und zur Reduzierung der Messfehler der Randbereich nicht betrachtet. Somit wurde ein Feld mit den Abmaßen 1,8 x 1,8 mm 2 ausgewertet. In Bild 4 (a) ist die Pseudofarbansicht im Ausgangszustand gezeigt. Dabei sind linienartige Erhöhungen zu erkennen. Zurückzuführen sind diese Riefen auf den Schleifprozess. Dabei liegen die mittlere arithmetische Höhe bei Sa = 0,323 µm und die maximale Höhe bei Sz = 3,72 µm. In Bild 4 (b) ist die Pseudofarbansicht der Oberfläche nach dem MOH gezeigt. Weiterhin zu sehen sind die Schleifriefen, jedoch sind die Rauheitsspitzen eingeglättet. Resultierend ist die mittlere arithmetische Höhe auf Sa = 0,101 µm und die maximale Höhe auf Sz = 1,67 µm gesenkt. Die Einglättung der Schleifriefen ist zudem in den Rasterelektronenmikroskop (REM)- Aufnahmen in Bild 5 zu erkennen. In Bild 5 (a) ist dabei der Ausgangszustand und in Bild 5 (b) der gehämmerte Oberflächenzustand dargestellt. Das MOH bewirkte eine Einglättung der Schleifriefen. Aufgrund der eingebrach- Aus Forschung und Praxis 10 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 In Bild 3 (b) ist eine Zwei-Scheiben-Analogieprobe dargestellt. Die Funktionsfläche wurde auf eine Härte nach Rockwell von HR = 60 ± 2 HRC einsatzgehärtet. Die Einsatzhärtetiefe beträgt Eht = 1,0 ± 0,2 mm. Diese Probe wurde in das Drehfutter eingespannt und durch den Reitstock unterstützt. Die Funktionsfläche der Probe wurde mithilfe des MOH bearbeitet. Dabei wurden die Hämmerparameter so gewählt, dass mit eingebrachten Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung sowie einer Einglättung der Oberfläche zu rechnen war. Daher wurde mit einer Hämmerfrequenz von f = 120 Hz, einem Hub von h = 0,9 mm und einem Bahnsowie Eindruckabstand von s = a = 70 µm die Randzone der Probe bearbeitet. Entsprechend der Vorversuche ist die eingebrachte Energie bei diesem Hub, im Vergleich zu den in den Vorversuchen betrachteten Hüben, am größten. Ergebnisse und Diskussion Die Randzonenmorphologie wurde einmal vor und einmal nach der Bearbeitung durch das MOH bestimmt. Dabei wurden die Oberflächenrauheit, die Oberflächenmakrohärte, der Mikrohärtetiefenverlauf, die Eigenspannungen sowie die Gefügestruktur untersucht. Oberflächenrauheit. Die Oberflächenrauheit wurde sowohl zweidimensional (2D) als auch dreidimensional (3D) bestimmt. Zur Bestimmung des Mittenrauwerts Ra und der gemittelten Rauhtiefe Rz wurden die 2D- Messungen an einem Hommel-Etamic T8000 der Firma J ENOPTIK entsprechend DIN EN ISO 4288 durchgeführt Bild 3: Versuchsaufbau (a) und Analogieprobe (b) Legende: 1 - Industrieroboter IRB6660, 2 - Hammerkopf Typ 2002, 3 - Zwei-Scheiben-Analogieprobe, 4 - Drehachse MTD250, 5 - Adapterflansch und Drehfutter, 6 - Reitstock 5818-250, 7 - Führungsschiene, 8 - Bearbeitungstisch, 9 - Lagerlaufflächen, 10 - Funktionsfläche TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 10 ten Energie wurde die Fließspannung überschritten. Daraus resultierte eine plastische Formänderung der Schleifriefen, welches zu der Einglättung führte. Gefügestruktur. Zur Bestimmung der Gefügestruktur wurden jeweils ein Gefügeschliff der Analogieprobe im Ausgangszustand (Bild 6 (a)) sowie nach dem Hämmern (Bild 6 (b)) lichtmikroskopisch untersucht. Bei beiden Aufnahmen ist im Randbereich der Einfluss des Einsatzhärtens zu erkennen. Nahe der Oberfläche besteht vorwiegend martensitisches Gefüge. Eine Modifikation der Gefügestruktur infolge des MOHs ist nicht erkennbar. Die Aufnahmen weisen eine Abweichung aufgrund unterschiedlicher Belichtungsverhältnisse während der Aufnahmen auf. Härte. Die Makrohärte wurde mittels Vickers-Härteprüfung ermittelt. Entsprechend DIN EN ISO 6507 wurden HV30 Härtemessungen unter Berücksichtigung der Korrekturtabellen für die Messung von zylindrischen Ober- Aus Forschung und Praxis 11 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Bild 4: Pseudofarbansicht der Oberfläche im geschliffenen Ausgangszustand (a) und gehämmerten Zustand (b) Bild 5: REM-Aufnahmen im Ausgangszustand (a) und im gehämmerten Zustand (b) Bild 6: Lichtmikroskopische Gefügeaufnahmen des Ausgangszustands (a) und des gehämmerten Zustands (b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 11 der MOH-Bearbeitung sowie des Einsatzhärtens auf die Härte vollständig zu erfassen. Eine Härtesteigerung aufgrund des MOH wurde nur oberflächennah erwartet. Zur Auflösungssteigerung der Härtemessung wurden zusätzliche Messungen der gehämmerten Probe durchgeführt (Bild 7 (b)). Die Härtetiefenverläufe der Probe im Ausgangszustand sowie gehämmert sind in Bild 7 (c) gezeigt. Auf der x-Achse sind die Randzonentiefe z und auf der y-Achse die Vickershärte dargestellt. Der Härtetiefenverlauf ist im Ausgangszustand durch eine anfänglich leicht abfallende Kurve bis zu einer Tiefe von z ≈ 0,6 mm, gefolgt von einem Bereich des linearen starken Härteabfalls bis zu einer Tiefe von z ≈ 1,9 mm charakterisiert. Ab dieser Tiefe stellt sich ein schwankungsbehafteter konstanter Härtewert ein. Die ersten zwei Bereiche sind auf das Einsatzhärten zurückzuführen. Der dritte Bereich befindet sich im Grundwerkstoff mit der Ausgangshärte des 16MnCr5. Die Schwankungen der Kurve sind dem Gefüge geschuldet. In dem Bereich ist das Gefüge deutlich heterogener als im Randbereich (vgl. Bild 6 (a)). Der Härteverlauf der gehämmerten Probe hat mit dem Ausgangszustand im zweiten sowie dritten Bereich eine hohe Übereinstimmung. Im ersten Bereich ist eine Härtesteigerung erkennbar. Dabei stieg die Randhärte bei einer Tiefe von z = 0,12 mm von HV = 834 HV0,2 auf HV = 888 HV0,2 an. Dies entspricht einem Anstieg von 6,5 %. Der Härteverlauf der Aus Forschung und Praxis 12 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 flächen an einer ZHU 250 Härteprüfmaschine der Firma Z WICKROELL durchgeführt [DIN18]. Die Härte wurde auf der Funktionsfläche der MOH-bearbeiteten Probe gemessen (vgl. Bild 3 (b)). Die Messung wurde jeweils drei Mal durchgeführt und im Anschluss gemittelt. Die gemessene Härte im Ausgangszustand lag bei HV = 717 HV 30. Dies liegt innerhalb der geforderten Herstellungstoleranzen (654 HV30 < HV < 746 HV30). Nach der MOH-Bearbeitung ist die Makrohärte auf HV = 806 HV30 erhöht. Dies ist zurückzuführen auf eine induzierte Kaltverfestigung der Randzone während des MOHs. Die Mikrohärteprüfung wurde entsprechend der DIN EN ISO 14577-1 an einem FISCHERSCOPE HM2000 der Firma H ELMUT FISCHER durchgeführt und in Vickershärte umgerechnet [DIN15]. Eine Prüfkraft von F V = 1,961 N wurde für alle Messungen verwendet. Die Kraft wurde so gewählt, dass die Eindruckdiagonale von d V = 0,02 mm nicht unterschritten wird, um gefügeabhängige Schwankungen der Härtemessungen im Randbereich gering zu halten. Der Abstand zweier Messungen betrug mindestens s = 75 µm, um die gegenseitige Beeinflussung der Messungen auszuschließen. Dabei wurden in jeder gemessenen Tiefe mehrere Messungen durchgeführt um Ausreißer auszugleichen. Das Muster der Mikrohärtemessung für den Ausgangszustand ist in Bild 7 (a) dargestellt. Die Mikrohärte wurde bis in eine Tiefe von z = 4,5 mm gemessen, um den Einfluss Bild 7: Muster der Härtemessungen im Ausgangszustand (a) und im gehämmerten Zustand (b) sowie die zugehörigen Härtetiefenverläufe (c) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 12 gehämmerten Probe nähert sich anschließend bei steigender Randzonentiefe dem Härteverlauf im Ausgangszustand an. In einer Randzonentiefe von z = 0,49 mm ist keine Härtesteigerung mehr erkennbar. Die Ergebnisse der Mikrohärtemessung bestätigen die Ergebnisse der Makrohärtemessung. Durch das MOH wurde die Oberfläche kaltverfestigt, welches zu einer Härtesteigerung in der oberflächennahen Randzone führte. Eigenspannungen. Die Eigenspannungen im Ausgangszustand sowie im gehämmerten Zustand wurde mit der Bohrlochmethode mit einem Prism System der Firma S TRESSTECH durchgeführt. Bohrer mit Bohrerdurchmesser d B = 0,8 mm wurden für die Messungen verwendet. Dabei wurde bis in eine Randzonentiefe von z = 0,5 mm gemessen. In Bild 8 sind die Ergebnisse der Eigenspannungsmessungen gezeigt. Bei positiven Eigenspannungen handelt es sich um Zugeigenspannungen und bei negativen Eigenspannungen um Druckeigenspannungen. Im Ausgangszustand treten zunächst oberflächennahe Zugeigenspannungen auf, die im weiteren Verlauf in Druckeigenspannungen übergehen. Die Zugeigenspannungen sind auf den Temperatureinfluss während des Schleifens zurückzuführen. Die nachfolgenden Druckeigenspannungen sind auf das Einsatzhärten zurückzuführen [GROS94]. Eine Modifikation aufgrund des MOH ist deutlich zu erkennen. Bis in eine Randzonentiefe von ca. z = 0,38 mm wurden erhöhte Druckeigenspannungen gemessen. Die Eigenspannungen werden aufgrund der plastischen Deformation der Oberfläche induziert. Maximale Druckeigenspannungen von σ = -1081 MPa wurden in einer Randzonentiefe von z = 0,11 mm gemessen. Zusammenfassung und Ausblick In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass bei einer MOH-Bearbeitung mit einem MOH-System adaptiert an einen Industrieroboter IRB6660 von rotationssymmetrischen Bauteilen Prozesskräfte von F = 2,4 kN bei einem Hub von h = 0,9 mm auftreten. Die Prozesskraft führt in der MOH-Bearbeitung zur plastischen Deformation der Oberfläche. Es wurde gezeigt, dass mit den gewählten MOH-Prozessparametern die Oberflächenrauheit von Sa = 0,323 µm im geschliffenen Ausgangszustand auf Sa = 0,101 µm eingeglättet wurde. Die plastische Deformation führte zur Kaltverfestigung der Randzone. Dabei wurde die Oberflächenhärte von HV = 717 HV 30 im Ausgangszustand auf HV = 806 HV 30 erhöht. Die Härtesteigerung wurde bis in eine Tiefe von z ≈ 0,6 mm mittels Mikrohärtemessungen beobachtet. Zudem wurden Druckeigenspannungen aufgrund der plastischen Deformation induziert. In einer Randzonentiefe von z = 0,11 mm wurden maximale Druckeigenspannungen von σ = -1081 MPa gemessen. Erhöhte Druckeigenspannungen wurden bis in eine Randzonentiefe von z ≈ 0,38 mm festgestellt. Es wurde gezeigt, dass mittels des MOH die Oberflächenintegrität modifiziert wird. In zukünftigen Arbeiten gilt es, die experimentellen Versuche mit unterschiedlichen MOH- Prozessparametern durchzuführen, um Rückschlüsse auf Ursache-Wirkung-Zusammenhänge schließen zu können. Zudem gilt es die Verschleißbeständigkeit und das Reibverhalten der gehämmerten Oberflächen in einem Zwei-Scheiben-Prüfstand im Vergleich zu geschliffenen Referenzproben zu untersuchen. Danksagung Die Autoren bedanken sich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung der Forschungsarbeiten: Optimierung des Einsatzverhaltens von Stirnrädern durch maschinell gehämmerte Zahnoberflächen (KL 500/ 192-1) und Kornfeinung in der Randzone von metallischen Werkstoffen durch maschinelles Oberflächenhämmern (KL 500/ 170-1). Aus Forschung und Praxis 13 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Bild 8: Eigenspannungsverlauf im Ausgangszustand und im gehämmerten Zustand TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 13 [LÖPE15] Löpenhaus, C.: Untersuchung und Berechnung der Wälzfestigkeit im Scheiben- und Zahnflankenkontakt. (Reihe: Ergebnisse aus der Produktionstechnik, 2015,47). 1. Aufl. Aachen: Apprimus- Verl., 2015 [PFEI19] Pfeiffer, S.; Fiedler, M.; Bergelt, T.; Kolouch, M.; Putz, M.; Wagner, M. F.-X.: On the correlation of hammer-peened surfaces and process, material and geometry parameters. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 480. Jg., 2019, S. 12021 [REGO18] Rego, R.; Löpenhaus, C.; Gomes, J.; Klocke, F.: Residual stress interaction on gear manufacturing. In: Journal of Materials Processing Technology, 252. Jg., 2018, S. 249-258 [SAUT18] Sautter, B.: Statistik: Mehr Automatikzulassungen. URL: https: / / www.mobilmacher-news.de/ 2018/ 10/ 01/ statistik-mehr-automatikzulassungen/ [Stand: 31.07.2019] [SOMM18] Sommer, K.; Schöfer, J.; Heinz, R.: Verschleiß metallischer Werkstoffe. Erscheinungsformen sicher beurteilen. 3. Aufl. Wiesbaden, Germany: Springer Vieweg, 2018 [STAH13] Stahl, K.; Höhn, B.-R.; Michaelis, K.; Hinterstoisser, M.; Mayer, J.: Influence of Surface Texture and Coating on the Coefficient of Friction in EHL Contacts - Friction coefficient measurements in a twin disk test rig and gear efficiency tests. Europe invites the world; time and venue: October 7 th to 9 th , 2013, Technical University of Munich (TUM), Garching (near Munich), Germany. (Reihe: VDI-Berichte, 2199,2). Düsseldorf: VDI- Verl., 2013 [TANG13] Tang, W.; Zhou, Y.; Zhu, H.; Yang, H.: The effect of surface texturing on reducing the friction and wear of steel under lubricated sliding contact. In: Applied Surface Science, 273. Jg., 2013, S. 199- 204 [TRAU16] Trauth, D.: Tribology of machine hammer peened tool surfaces for deep drawing. Dissertation, 2016 [VDI18] VDI 3416 (2018): Maschinelles Oberflächenhämmern Aus Forschung und Praxis 14 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Literatur [CZIC15] Czichos, H.; Habig, K.-H.: Tribologie-Handbuch. 4. Aufl. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden, 2015 [DIN15] DIN EN ISO 14577-1 (2015): Metallische Werkstoffe - Instrumentierte Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte und anderer Werkstoffparameter [DIN18] DIN EN ISO 6507 (2018): Metallische Werkstoffe - Härteprüfung nach Vickers [DIN98] DIN EN ISO 4288 (1998): Oberflächenbeschaffenheit: Tastschnittverfahren [FISC16] Fischer, R.; Kücükay, F.; Jürgens, G.; Pollak, B.: Das Getriebebuch. (Reihe: Der Fahrzeugantrieb). 2. überarbeitete Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2016 [GROP16] Gropper, D.; Wang, L.; Harvey, T. J.: Hydrodynamic lubrication of textured surfaces. A review of modeling techniques and key findings. In: Tribology International, 94. Jg., 2016, S. 509-529 [GROS94] Grosch, J.: Einsatzhärten. Grundlagen - Verfahren - Anwendungen - Eigenschaften einsatzgehärteter Gefüge und Bauteile. (Reihe: Kontakt & Studium Werkstoffe, 356). Renningen-Malmsheim: expert-Verl., 1994 [KBA19] KBA; VDA; EurotaxSchwacke: Anzahl der Neuzulassungen von Pkw in Deutschland von 1955 bis 2019 (in Millionen). URL: https: / / de. statista.com/ statistik/ daten/ studie/ 74433/ umfrage/ neuzulassungen-von-pkw-in-deutschland/ [Stand: 31.07.2019] [LAMB18] Lambert, R. D.; Aylott, C. J.; Shaw, B. A.: Evaluation of bending fatigue strength in automotive gear steel subjected to shot peening techniques. In: Procedia Structural Integrity, 13. Jg., 2018, S. 1855-1860 [LI18] Li, W.; Liu, B.: Experimental investigation on the effect of shot peening on contact fatigue strength for carburized and quenched gears. In: International Journal of Fatigue, 106. Jg., 2018, S. 103-113 [LINK10] Linke, H.: Stirnradverzahnung. [Berechnung - Werkstoffe - Fertigung]. 2. Aufl. München: Hanser, 2010 TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 14 1 Introduction A screaming, tormenting screech - many connect the sound of the dentist’s drill to aching teeth. Root canal treatment is not a pleasant experience in itself. Additional high-frequency sounds of the supposed torture tool squeaking at the patient’s eardrum inevitably lead to a negative connotation of the dentist and the dental devices. Aus Forschung und Praxis 15 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 Innovations in the Development of Miniature Ball Bearings - Expanding the Performance Limits of Dental Turbine Bearings Thomas Röper, Christoph Bayer, René Büchner, Holger Schurz, Herbert Niedermeier, Thomas Kreis* Die Lagerung einer Dentalturbine ist hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Unter anderem müssen die Miniaturkugellager Drehzahlen bis zu 500.000 min -1 , Mangelschmierung (mitunter Trockenlauf), periodischen Heißdampfsterilisationen und Lager-Schiefstellung standhalten. Dabei wird die Lebensdauer eines Dentalkugellagers primär durch den Kugellagerkäfig limitiert. Einen Erklärungsansatz für diese Charakteristik liefert die Betrachtung des Dentalkugellagers als tribologisches System. Jenes Tribosystem wird neben den Reibpartnern Wälzkörper und Laufbahnen vor allem durch den Einfluss des Kugellagerkäfigs bestimmt, der an den Führungsflächen im Kontakt Käfig-Kugel beziehungsweise Käfig-Ringschulter höchste tribologische Beanspruchungen erfährt. Idealerweise werden die jeweiligen Reibflächen durch einen Schmierstoff getrennt. Bleibt dieser aus, unterliegt ein Standard-Käfig hohem abrasivem Verschleiß, der in Materialabtrag, Schwingungen und Erwärmung bis hin zum Bruch resultiert. Durch die Wechselwirkung des Käfigs mit dem Kugelsatz übertragen sich die Verschleiß-Auswirkungen auf das Gesamtsystem und führen in letzter Konsequenz zum Ausfall des Kugellagers und somit zum Stillstand der Dentalturbine. Diesen Herausforderungen begegnet GRW mit den Innovationen XTRAlon ® und 3-Radien-Profil. Schlüsselwörter Dentalturbine; Hochtemperaturbeständigkeit; Kippkompensation; Kugellager; Laufbahn; Schiefstellung; Sterilisation; Trockenlauf Abstract: Bearings of a dental turbine are exposed to high stresses. Among other things, the miniature ball bearings have to withstand speeds of up to 500,000 rpm, insufficient lubrication (sometimes dry running), periodic superheated steam sterilizations and bearing misalignment. The life of a dental ball bearing is primarily limited by the ball bearing cage. An explanation for this characteristic is the consideration of the dental ball bearing as a tribological system. In addition to the friction partners rolling elements and raceways, this tribosystem is primarily determined by the influence of the ball bearing cage, which experiences the highest tribological stresses on the guide surfaces in the contact zone cage - ball or cage - ring shoulder. Ideally, the respective friction surfaces are separated by a lubricant. If the lubricant is lacking, a standard cage is subject to high abrasive wear, resulting in material removal, vibration and heating all the way to breakage. Due to the interaction of the cage with the ball set, the wear effects are transmitted to the entire system and ultimately lead to failure of the ball bearing and thus to a standstill of the dental turbine. GRW meets these challenges with the innovations XTRAlon ® and ‘three-way’ profile. Keywords ball bearing; dental turbine; dry running; high temperature strength; raceway; sterilization; tilt compensation; tilting Kurzfassung Abstract * Thomas Röper, B.Eng. Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0001-5802-3975 Dipl.-Ing. (FH) Christoph Bayer Dipl.-Ing. (FH) René Büchner Holger Schurz, Mechanical Engineering Technician Dipl.-Ing. (FH) Herbert Niedermeier Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kreis Gebr. Reinfurt GmbH & Co. KG; D-97222 Rimpar TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 15 the outer rings floatingly in the housing. This system results in a vibration damping X arrangement, which can compensate for axial shock loads to a certain extent. A disadvantage of this bearing system is an uneven load distribution. Due to the asymmetric external load of the dental tool, the radial deflections of the hollow shaft are mainly absorbed by the front (left) bearing. Thus, the use of the dentist’s drill is not only a challenge for patients. The high-speed ball bearings are also challenged with relatively high loads as well as changing bending moments of the hollow shaft. 1.3. Failure mechanisms of turbine bearings The external conditions in the dental turbine application pose a great challenge to any deep groove ball bearing. After each dental treatment, the handpiece is cleaned, oiled and sterilized in an automated purification process [3]. Despite the maintenance interval, a lack of lubrication occurs after a short time, since the exhaust air of the turbine escapes not only via the exhaust air duct of the handpiece but also via the ball bearings. As a result, the Aus Forschung und Praxis 16 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 1.1. Dental handpiece - a high-tech system The so-called dental handpiece is part of the basic equipment of every dental surgery. It incorporates the various tools necessary for dental care. Figure 1 shows a selection of commercially available variations. The grip sleeve is equipped with a grip profile, which ensures ergonomic gripping of the instrument. In addition to the ability to illuminate the mouth with the help of a light eye, it can be cleaned and cooled with spray nozzles. A push button at the top of the head allows quick replacement of the tool. Inside the head is the dental turbine, which is pneumatically accelerated to up to 500,000 revolutions per minute. Thereby the blades of the rotor are impinged by the compressed air, thus experiencing a driving force. Via the lever - between force application and shaft center - the resulting drive torque produces a rotational movement of the rotor shaft. Due to the clamping function of the shaft, which is necessary to hold and fixate the dental tool, the torque is transferred to that tool represented by a cylindrical pin in Figure 1. In practice, a variety of tools such as drills and milling cutters are clamped. On the other end of the handpiece is the connection for the compressed air supply. The necessary airflow is supplied by a conduit system in the handle sleeve and then discharged through a likewise integrated, parallel pipe. [2] 1.2. Supporting the dental turbine - high precision miniature ball bearings For the subsequent consideration of the turbine bearing, the focus is on the internal construction of the handpiece head. Figure 2 shows the relevant designations as well as standard dimensions. Two bearing assemblies enable the required positioning and stabilization of the hollow shaft in the housing head of the dental handpiece. The ball bearings are made of high quality inner and outer rings, steel or ceramic balls (Ø 1 mm) and cages made of high-performance plastics. As a rule, the bearings are completed by covers, which reduce leakage of the medically appropriate lubricant from the ball bearing and entry of potential dirt particles into the bearing. This protective function is adopted in the model in Figure 2 by a modified face side of the outer ring. Typically, the inner rings are frictionally connected to the shaft. O-rings (radial) and wave washers (axial) support Figure 1: Dental handpieces with exposed turbines [1] Figure 2: Half-section through the housing head of a dental handpiece [1] TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 16 maintenance lubricant is discharged. Another negative influence is the asymmetric external load, which is transferred to the cutting edge of the drilling tool during dental treatment, which leads to a tilt of the rotor shaft. In conjunction with a misalignment of the bearings - due to an obliquely mounted outer ring - the tilt affects the performance of the ball bearing. According to the state of the art, deep groove ball bearings running under tilt are exposed to considerable constraining forces. The balls move on elliptical orbits. Depending on the position on the ellipse, they are driven at different circulation speeds. Due to fast or slowly moving rolling elements the ball bearing cage undergoes a permanent alternating stress. The consequence is an overload of the cage and thus a rapidly progressing cage wear, resulting in early failure of the ball bearing. This effect can be partially compensated by modern high-performance plastics mixed with friction-reducing additives. Progressive wear leads to debris, which accumulate inside the bearing. A loss of speed arises from increased friction. Immediately before the failure of the higher loaded front bearing, the handpiece is perceived as loud and droning (due to significant speed fluctuations during operation). At the same time, unpleasant vibrations are transmitted to the grip sleeve of the handpiece. 2 Materials and Methods In order to meet these challenges, two approaches were pursued. One was the development of a suitable cage material. The second approach considered the geometrical influence of the raceway on the kinematics. 2.1. Approach 1: Cage material XTRAlon ® As part of a project funded by the Bavarian Ministry of Economic Affairs “High performance polymer for ball bearing cages”, a novel high performance plastic, consisting of the base polymer polyamide-imide (PAI) and the additive polytetrafluoroethylene (PTFE), was developed over a period of three years. [4] During production, PTFE is chemically coupled to the base polymer PAI via reactive extrusion. An upstream radiation modification of the PTFE micro powder leads to the generation of the functional groups required for the chemical coupling to the PAI matrix. [5] The aim of the project was to find optimal material properties with regard to the PTFE content in the PAI and with regard to the thermal follow-up treatment process (polycondensation). The PAI / PTFE mixing ratios were set between 75/ 25 and 90/ 10 in the test series. Furthermore, a total of five different PTFE micro powders from the emulsion polymer and suspension polymer groups were selected for the compound production. Finally, different radiation sources were used for the radiation modification of the PTFE powder. Gamma radiation was used in addition to electron radiation. The radiation dose varied between 250 and 1000 kGy. [6] 2.1.1. Validation The key parameter “service life”, decisive for the optimization of the material, is determined on a GRW dental test bench with test turbine handpieces (Figure 3 a). By means of a loading cylinder the test bench simulates the loads applied by a dentist on the drilling tool of the dental instrument. The idling speed, measured immediately after the load cycle, serves as assessment criterion for the point of failure of the dental turbine. In addition to service life tests, further experiments are carried out to assess material characteristics. One of them is the burst test (Figure 3 b), conducted with defined test bodies. It provides characteristic values regarding the elasticity behavior of the material in form of a force- Aus Forschung und Praxis 17 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 Figure 3: Test setup for service life (a) and burst tests (b) [1] (a) (b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 17 The following materials are used in the ball bearings of the dental turbine: • rings: martensitic stainless steel X65Cr13 • balls: silicon nitride (Si3N4) • cage: polyamide-imide (PAI) For the simulation, the housing and the balls are designed as rigid bodies. For the entire rotor shaft, the inner and outer ring and the cage a linear elastic material model is selected. The outer rings are connected to the housing via O-rings. This joint is based on a hyperelastic material model. In order to determine the Mooney-Rivlin material parameters, a comparison between simulation and real properties was carried out in preliminary tests. The complete model of the dental turbine including the bearings is shown in Figure 5. It consists of 545,477 nodes, 571,042 elements and 37 components. Overall, 54 main contact pairs arise out of the model. For the FE (finite elements) computation, defined coefficients of friction were chosen for the following friction partners: Aus Forschung und Praxis 18 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 deflection graph. At a material testing machine the test body is deformed in the bore by means of a metal cone until it breaks. 2.2. Approach 2: Raceway design ‘three-way’ The structure of the dental turbine (Figure 2) leaves no room for geometric adjustments in the ball bearing periphery. Due to the floating mounting of the two outer rings in the receptacle, tilting of the rings cannot be completely prevented. If this happens, the turbine will inevitably fail earlier so that the warranty period granted by the dental equipment manufacturer cannot be achieved reliably. The described problem is solved with ‘three-way’ a new raceway design of the outer ring. Figure 4 shows the shape of the new raceway design. In regular installation position - without tilting - the performances of standard deep groove ball bearings and three-way deep groove ball bearings do not differ. Since they both share the raceway radius R1 the rolling conditions of the respective ball set, moving within the limits of the operating contact angle ± α, is identical. Neglecting tilting, both ball bearing variants have equal static and dynamic load ratings. The kinematic operating principle of the three-way profile can be described as follows. As soon as a defined tilt clearance sets in between the inner ring and the outer ring, individual balls of the ball set move into the second raceway area (R2). There, the raceway radius R2 is significantly larger than R1 (about twice as large as R1), so that the operating contact angle shifts towards the center of the raceway. This minimizes the otherwise highly elliptical character of the ball set path. Ultimately, the constraining forces between balls and raceways or balls and cage are significantly reduced. The validation of the positive effects of the ‘three-way’ design is described below using advanced dynamic simulation as well as a comparative noise test. 2.2.1. Validation Based on the explicit dynamic method in LS-DYNA, a dynamic model of a turbine bearing system is modeled. The dynamic vibrations of the bearings are simulated for the standard deep groove ball bearing and the ‘three-way’ deep groove ball bearing at combined loads and misalignment of the outer ring. In the course of the simulation, the effects on the behavior of the cage and the ball / raceway contact are analyzed. The cage is considered the weakest component regarding dental ball bearings. Hence, a direct correlation between dynamic vibrations and cage life is assumed. Figure 4: ‘three-way’ profile of the outer ring [1] Figure 5: Mesh depiction of the complete model [1] TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 18 • stiction between balls and raceways • stiction between balls and cage • dynamic friction of aforementioned contacts • friction between housing, O-ring and bearing The axial adjustment of the bearings takes place on the end face of the outer rings with one-dimensional springs and a spring rate of 10 N/ mm. The rotational speed is transmitted to the rotor shaft between the two bearings. Figure 6 shows the time course for the activation of preload (spring force), rotation (rotational speed) and load (external force application). This takes place consecutively, taking into account a certain settling time. Furthermore, noise measurements are performed on a GRW noise tester (Figure 7). An accelerometer picks up the vibrations on the outer ring of the deep groove ball bearing. A hydrodynamically supported shaft drives the inner ring at 3,000 revolutions per minute. piezo crystal converts the detected acceleration values into an electrical voltage. Corresponding band filters divide the frequencies into the ranges 500 to 1,600 Hz (LOW) and 1,600 to 5,000 Hz (HIGH). Occurring signal peaks are integrated over time and displayed as “PEAK”. [1] 3 Results Both approaches seem to influence the properties of the ball bearing. The associated results as well as their significance for the application are presented below. 3.1. XTRAlon ® The outcome of the project is a tailor-made high-performance plastic (XTRAlon ® ), characterized by excellent values in terms of heat resistance, notched impact strength, friction and wear. XTRAlon ® gives the cage a service life up to five times longer compared to commercial polyamide-imide products (with physically mixed-in additives). Figure 8 shows the results of the service life test, in which the ball bearings are initially lubricated once with a polyurea-thickened grease without subsequent re-lubrication. The difference in performance is even more pronounced when the two cage materials XTRAlon ® and PAI modified are operated in an absolutely dry, oil-free ball bearing within the dental turbine. While the ball bearing with XTRAlon ® cage has a service life of up to 15 hours, the standard bearing fails after just a few minutes. The excellent impact strength of XTRAlon ® also results in the cage behaving in a “good-natured” way in situations where external strains, such as bearing tilt, Aus Forschung und Praxis 19 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 Figure 8: Service life with initially lubricated dental turbine bearing [1] Figure 7: Noise test spindle with attached ball bearing and accelerometer [1] Figure 6: Time course for the activation of preload (spring force), rotation (rotational speed) and load (external force) [1] TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 19 act on the cage. A capital bearing failure, e.g., through a cage back break on the snap cage, can be completely avoided. Figure 9 shows the strength-displacement curve of the cage materials. In comparison to PAImodified, XTRAlon ® offers a five times higher breaking load with maximum elasticity. Thanks to its homogenous structure and the dense distribution of the PTFE bonding groups, XTRAlon ® offers significantly improved resistance against the effects of hot steam. SEM images of cage surfaces after 1,000 cycles of hot steam sterilization illustrate the difference between the conventional and the new material (Figure 10). Some heavily fissured areas can be seen on the standard cage’s transition between its plane surface and bore (Figure 10 a). The test cage made of XTRAlon ® , however, emerged from the steam pressure sterilization without any surface damage (Figure 10 b). Figure 11 shows the suitability of high performance cage materials regarding different performance features. XTRAlon ® speaks for itself. 3.2. ‘three-way’ profile Figure 12 shows the energy density of the ball set’s surface totaled over a specific time. Without tilting, a low-energy state is set for both the standard bearing and the ‘three-way’ bearing (3 % of the maximum value). Tilting however leads to a significant increase in the energy density in both cases, with the difference that the Aus Forschung und Praxis 20 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 Figure 9: Impact strength and displacement range for PAImodified and XTRAlon ® [1] Figure 11: Performance features: XTRAlon ® , PAI mod., PEEK mod., PPS mod. and phenolic resin [1] Figure 10: SEM surface of PAImodified (a) and XTRAlon ® (b) after hot steam sterilization [1] (a) (b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 20 ‘three-way’ bearing with 78 % energy density performs much better compared to the standard ball bearing (100 %). The more favorable energy balance suggests that the vibrations transmitted to the cage are lower. For verification, the radial cage movements for both raceway designs were traced in the tilted state (Figure 13). Figure 13 a (standard bearing) demonstrates a cage movement induced by the ball set that follows no concrete pattern. This irregular run results in high cage wear the ‘three-way’ ball bearing with its special raceway. The GRW noise test and the advanced dynamic simulation prove that a tilted mounting can be compensated. XTRAlon ® gives the cage a service life up to five times longer compared to commercial polyamide-imide products (with physically mixed-in additives). In combination with the ‘three-way’ profile, a ball bearing is realized that promises safe and smooth running even in adverse environmental conditions. 5 Patents ‘three-way’ profile • EP000003316815B1 XTRAlon ® • DE102006030836B4 • EP000002035721B1 • CN000101484715B • BR000PI0714201B1 • CN000101484715B • US000009702408B2 Aus Forschung und Praxis 21 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 Figure 12: Surface Energy Density of the ball set [1] Figure 13: Radial cage deflections of the standard (a) and the ‘three-way’ (b) ball bearing [1] and unpleasant noise. The radial movement pattern of the cage in the ‘three-way’ bearing (Figure 13 b) follows a sinusoidal course. This generates significantly less cage wear, positively affecting bearing life and running noise. The observations of the simulation are confirmed in practice. During the noise test, the standard and ‘threeway’ bearings demonstrate an equivalent behavior when not tilted. However, as soon as the respective outer ring is brought into a tilted state, the two ball bearing versions differ significantly. A much smaller increase in running noise is recorded while testing the ‘three-way’ bearing. 4 Discussion The new ball bearing design ‘three-way’ can be used successfully in applications in which the installation situation offers room for misalignment or tilting of the bearings. Standard deep groove ball bearings are very sensitive to the described influences. Strongly scattering contact forces that are transmitted from the ball set to the cage lead to chaotic radial cage movements, with the consequence that the cage is caused to oscillate leading to high wear and tear. Tilted running standard bearings are perceived as noisy and fail much earlier. A remedy is TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 21 [3] Kommission für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention beim Robert Koch Institut, “Infektionsprävention in der Zahnheilkunde - Anforderungen an die Hygiene. Mitteilung der Kommission für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention beim Robert Koch Institut,” Bundesgesundheitsblatt - Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz, no. 4, p. 381, 2006. [4] D. Lehmann, Dokumentation zum Lizenzvertrag vom 12.06.2006/ 15.06.2006, Dresden, Germany: Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., 2006. [5] M. Heller, “hdk-dresden.de,” Leibniz-Insititut für Polymerforschung Dresden e.V., Hohe Str. 6, 01069 Dresden, www.ipfdd.de, 10 May 2011. [Online]. Available: http: / / www.hdk-dresden.de/ dokumente/ kunststoffrecycling_2011/ 07_Vortrag_Heller.pdf. [Accessed 12 8 2019]. [6] D. L. Herbert Niedermeier, “Wälzlagerkäfig”. Germany Patent WO2008003466A1, 10 January 2008. Aus Forschung und Praxis 22 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0009 Acknowledgments Many thanks to CADFEM GmbH for supporting us with the advanced dynamic simulation. Conflicts of Interest The authors declare no conflict of interest. References [1] Gebr. Reinfurt GmbH & Co. KG, own research, Rimpar, Germany. [2] Deutsche Gesellschaft für Sterilgutversorgung (DGSV ® ) e. V., “Übertragungsinstrumente - Hand- und Winkelstücke und Turbinen - Teil 1,” Zentralsterilisation, pp. 69- 70, January 2012. TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 22 Einleitung Freigaberelevante Öluntersuchungsergebnisse von externen Prüflaboren haben dazu geführt, dass eine Messunstimmigkeit am FZG Verspannungsprüfstand, die bei ZF vor zwei Jahrzehnten erkannt und behoben wurde, wieder aktuell geworden ist. Deswegen ist das Ziel dieses Beitrags die Erkenntnisse zu der Drehmomenteinstellung öffentlichkeitswirksam zu vermitteln. Dazu wird zuerst die Bedeutung der Schmierstoffuntersuchungen während der Schmierstoffentwicklung erläutert. Dann werden der FZG Verspannungsprüfstand und die Einflussgrößen auf die Drehmomentmessung vorgestellt. Anschließend wird der Einfluss der Kontaktmechanik auf die Drehmomentmessung und die aus den Erkenntnissen hergeleitete korrekte Drehmomenteinstellung erörtert. Entwicklung von Getriebeschmierstoffen Wenn die Anforderungsliste und das Konzept eines neuen Getriebes erstellt wurden, suchen die Konstrukteure den Kontakt zu den Schmierstoffentwicklern der entsprechenden Fachabteilung der ZF Friedrichshafen AG. In enger Zusammenarbeit werden aus den mechanischen Anforderungen die entsprechenden Anforderungen des Schmierstoffs hergeleitet und in einem Lastenheft festgehalten. So wird zum Beispiel der zu gewährleistende Verzahnungsschutz gegen Fressen, Verschleiß, Graufleckigkeit und Grübchen beziffert. Anhand der erstellten Spezifikation wird der Schmierstoff als ein Maschinenelement in enger Kooperation mit unterschiedlichen Schmierstoffherstellern entwickelt. Die Herstellung eines Schmierstoffes erfolgt während der Entwicklung in unterschiedlichen Einrichtungen / Stufen: Aus Forschung und Praxis 23 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0010 Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen mittels eines FZG Prüfstandes Andreas Keßler, Peter Elkenkamp, Balázs Magyar, Christoph Mayer* In der Schmierstoffentwicklung spielen genormte Bauteiluntersuchungen eine wesentliche Rolle. Sie ermöglichen eine einfache Bewertung des Leistungsvermögens von Schmierstoffen. Bei solchen Versuchen ist die Reproduzierbarkeit der Untersuchungen essentiell. Jedoch können die unscheinbarsten Elemente der Messkette, nämlich die Passfeder, bei der Durchführung von Versuchen am FZG Verspannungsprüfstand dazu führen, dass die Ergebnisse verfälscht werden. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, wie einige der möglichen Fehler vermieden und die Schmierstoffuntersuchungen am Verspannungsprüfstand richtig und reproduzierbar durchgeführt werden können. Schlüsselwörter FZG Verspannungsprüfstand, Öluntersuchung, Fresstest Evaluation of the performance of lubricants using an FZG test rig Standardised component tests play an important role in lubricant development. They allow a simple evaluation of the performance of lubricants. In such tests, the reproducibility of the tests is essential. However, the most inconspicuous elements of the measuring chain, namely the feather key, can cause the results to be falsified when tests are carried out on the FZG back-to-back test bench. This article shows how some of the possible errors can be avoided and how the lubricant tests can be carried out correctly and reproducibly. Keywords FZG back-to-back gear test rig, oil test, scuffing test Kurzfassung Abstract * Dipl.-Ing. Andreas Keßler Dipl.-Ing. Peter Elkenkamp Dr.-Ing. Balázs Magyar Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0003-1092-674X Dr. rer. nat. Christoph Mayer ZF Friedrichshafen AG Corporate Research & Development/ Innovation & Technology 88038 Friedrichshafen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 23 ist ein Feldversuch erst dann möglich, wenn die Entwicklungsarbeiten von beiden Produkten schon fortgeschritten sind. Deswegen bekommen die genormten Prüfmethoden auf der unteren tribologischen Prüfebenen (Kategorie IV bis VI) eine besondere Bedeutung. Diese müssen durch die Normgebung klar definiert und unabhängig vom Prüflabor und dem Prüfpersonal reproduzierbar sein. Jedoch zeigt dieser Beitrag in den kommenden Abschnitten, dass immer noch Unstimmigkeiten auch bei seit längerer Zeit existierenden Prüfmethoden existieren. FZG Prüfstand Zur grundlegenden Untersuchung mit Zahnrädern hat sich der an der FZG der TU München entwickelte Zwei-Wellen-Verspannungsprüfstand durchgesetzt (s. Bild 1) welcher in unterschiedlichen Normen mit einem Achsabstand von a = 91,5 mm festgelegt ist. Der Prüfstand besitzt einen geschlossen mechanischen Leistungskreislauf, der zwischen einem Prüfgetriebe (2) (bestehend aus dem Prüfritzel (3) und dem Gegenrad (1)) und einem Übertragungsgetriebe (9) durch eine Torsionswelle (5) und eine Verspannungskupplung (7) mit den zugehörigen Wellensträngen (8) realisiert wird. Die beiden Getriebe haben eine identische Übersetzung. Die Last wird durch das Verdrehen der Torsionswelle und durch die Schließung der Verspannungskupplung aufgebracht. Der Antriebsmotor (6) speist so nur die mechanische Verlustleistung des Gesamtprüfstandes ein. Einflussgrößen auf die Drehmomentmessung am FZG Verspannungsprüfstand Die unterschiedlichen freigaberelevanten Öluntersuchungen am FZG Verspannungsprüfstand liefern unterschiedliche Aussagen: Aus Forschung und Praxis 24 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0010 - Labormaßstab: potentiell geeignete Formulierungen werden zuerst in kleinen Mengen unter Laborbedingungen hergestellt. - Technikumsmaßstab: Vielversprechende Konzepte werden unter massenproduktionsähnlichen Bedingungen jedoch mit verkleinerten Anlagen in mittleren Mengen hergestellt. - Industrieanlage: der Schmierstoff wird in einer Industrieanlage in handelsüblichen Mengen geblendet. Während dieser Maßstabsvergrößerung des Herstellprozesses (scale-up) nimmt die Anzahl der Schmierstoffkandidaten ab und die Menge einer Sorte zu. Das Abprüfen der geforderten Schmierstoffeigenschaften erfolgt mit Mustern aus allen drei Maßstäben, jedoch mit unterschiedlichen Prüfmethoden. Das GfT Arbeitsblatt 7 [GfT02] definiert sechs tribologische Prüfebenen vom Betriebsversuch (Kategorie I) über den Versuch mit unverändertem Bauteil (Kategorie IV) bis zum Modellversuch mit einfachen Probekörpern (Kategorie VI). Die Kosten und die direkte Übertragbarkeit der erzielten Ergebnisse in die Praxis nehmen von oben nach unten ab, jedoch nimmt die Reproduzierbarkeit der Untersuchungen gleichzeitig signifikant zu. Im Labormaßstab hergestellte Schmierstoffe werden bezüglich ihrer Eignung mittels einfacher Tribometertests sortiert. Nur erfolgversprechende Kandidaten werden im Technikumsmaßstab aufgemischt und dann folgen Modellversuchen auf der Ebene IV. Bei Verzahnungen bedeutet dies genormte Untersuchungen am Zwei-Wellen-Verspannungsprüfstand. Erst wenn ein Schmierstoff den geforderten Verzahnungsschutz und die restlichen Anforderungen erfüllt, wird die Sorte in industriellem Maßstab hergestellt und es können Prüfstandsversuche mit einem originalen Getriebe (Kategorie III) und anschließend Feldversuche mit Fahrzeugen (Kategorie I) durchgeführt werden. Während dieses Entwicklungsprozesses werden das Getriebe und der Schmierstoff gleichzeitig entwickelt. So Bild 1: FZG Zahnrad-Verspannungsprüfstand [DIN06] 1 Gegenrad 2 Prüfgetriebe 3 Prüfritzel 4 Torsionsmesskupplung 5 Torsionswelle 6 Antriebsmotor 7 Belastungskupplung 8 Ritzelwellenstrang 9 Übertragungsgetriebe TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 24 - Beim Fresstest wird die Kraftstufe ermittelt bei dem Fressen auftritt [DIN06] - Bei der Bestimmung der Grübchentragfähigkeit wird die Zeit angegeben, bis die ersten Grübchen entstehen - Bei Untersuchung von Graufleckigkeit wird die Kraftstufe beziffert, bei der eine gewisse Verschleißtiefe vorliegt - Beim Wirkungsgradtest wird die Verlustleistung gemessen. Jedoch haben alle Untersuchungen gemeinsam, dass die aufgebrachte Last eine entscheidende Rolle spielt. Entweder wird sie als direkter Kennwert als Untersuchungsergebnis angegeben (z. B. Fresstest) oder aber sie beeinflusst die Messgröße wesentlich (z. B. Grübchentest). Deswegen ist es wichtig, dass das Aufbringen und das Messen der Belastung zuverlässig funktioniert. Untersuchungen von ZF haben Anfang der 2000-er Jahre ein interessantes Ergebnis geliefert. Bei Wirkungsgradmessungen wurde festgestellt, dass signifikante Unterschiede bei den lastabhängigen Verlustmomenten abhängig davon vorliegen, ob das Ritzel das Rad antreibt oder andersrum (vgl. Bild 2). Bild 2 zeigt, dass das lastabhängige Verzahnungsverlustmoment in allen fünf Fällen deutlich unterschiedlich ausfällt, wenn die Treibrichtung geändert wurde. Das kann jedoch anhand der tribologischen Verhältnisse im Zahnkontakt nicht erklärt werden. Weiterhin kann man erkennen, dass die prozentuale Abweichung ungefähr gleich groß ist. Das deutet auf einen systematischen Messfehler hin. Deswegen wurde das Phänomen näher untersucht. In der Qualitätssicherung wird zur systematischen Aufklärung von Ereignissen die Ursache-Wirkungs-Diagramm (Ishikawa-Diagramm, Fischgrät- Diagramm) verwendet [WaJu19]. Bild 3 zeigt die erste Ebene eines solchen Diagrammes für die Zahnraduntersuchungen am FZG Verspannungsprüfstand. Die in Bild 3 dargestellten Einflüsse wurden auch damals untersucht. Da dasselbe Öl, dieselbe Verzahnung, derselbe Prüfstand und auch der gleiche Montageprozess vorlagen, wurde die Messkette näher analysiert (vgl. Bild 4). Es wurde heraus- Aus Forschung und Praxis 25 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0010 Bild 3: Erste Ebene eines Ishikawa Diagrammes zur Reproduzierbarkeit von Zahnraduntersuchungen angelehnt an VDA 5 [VDA10] Bild 2: Veränderung des lastabhängigen Verzahnungsverlustmomentes bei fünf unterschiedlichen Versuchsbedingungen in Abhängigkeit davon ob das Rad (Ra) oder das Ritzel (Ri) das andere Zahnrad antreibt. Versuche bei immer gleicher Drehrichtung, somit mit Wechsel der Verspannrichtung. [ZFF05] TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 25 taktsteifigkeit ausgegangen werden. Jedoch besitzen reale Bauteile unterschiedliche Gestaltabweichungen (Formabweichung, Welligkeit, Rauheit) [DIN82]. Diese Abweichungen von der idealen glatten ebenen Form führen dazu, dass sich das Deformationsverhalten nicht mehr linear verhält. Dieses Phänomen soll anhand Bild 5 erläutert werden. Bild 5 zeigt eine simulierte Last-Verschiebung-Kurve und eine daraus hergeleitete Last-Kontaktsteifigkeit- Kurve im flächigen hart-weich Kontakt zweier Körper. Es ist gut erkennbar, dass das angesprochene lineare Deformationsverhalten herrscht, wenn die Kontaktflächen als glatte ebene Fläche angenommen werden. Wird jedoch die optisch vermessene reale 3D Geometrie in Betracht gezogen, erkennt man eine starke Nichtlinearität zwischen der Last und der Abflachung der Körper. Diese Nichtlinearität der Kurve ist besonders bei kleineren Lasten stark ausgeprägt. Mit steigender Last nähert sich die Steigung der Kurve, die die Gestaltabweichungen mitbetrachtet, der Steigung der zu ebenen Oberflächen zugehörigen Kurve. Das hat damit zu tun, dass die höhere Last die Oberflächen durch die Deformation glät- Aus Forschung und Praxis 26 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0010 gefunden, dass die Welle-Nabe-Verbindung mit seiner nichtlinearen Kontaktsteifigkeit und Richtungsabhängigkeit dafür verantwortlich ist. Es ist in Bild 4 erkennbar, dass der Kraftfluss zwischen der Torsionswelle (3) und den beiden Anschlussflanschen (1) und (2) durch Passfederverbindungen führt. Passfederverbindungen gehören zu mittelbaren formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen [Kolm84]. Das bedeutet, dass sich zwischen der Welle und der Nabe ein zusätzliches Übertragungsglied, die Passfeder, befindet, welche die aus dem Torsionsmoment resultierende Umfangskraft durch einen flächigen Kontakt zwischen den Flanken der Passfeder und den Nutwänden der Welle und der Nabe überträgt. Kontaktmechanik von ebenen Bauteilen Bei einem flächigen Kontakt zwischen zwei glatten ebenen Körpern mit linearelastischen Materialeigenschaften kann von einem linearen Kraft-Deformationsverhalten und damit aus einer lastunabhängigen konstanten Kon- Bild 4: Prinzipieller Aufbau der Drehmoment-Messkupplung [Stra84] Bild 5: Simulierte Last-Verschiebungs- (links) und Kontaktsteifigkeitsverhalten (rechts) eines flächigen hartweich Kontaktes mit und ohne Berücksichtigung von Gestaltabweichungen der beiden Körper [Gond16] 1 Kleiner Anschlussflansch 2 Großer Anschlussflansch 3 Torsionswelle 4 Rohr 5 Messflansch 6 Messuhr S 1 , S 2 , S 3 Schrauben TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 26 tet. Das hier beschriebene Phänomen kann als eine Reihenschaltung (kraftgleiche Schaltung) zwischen Federn mit unterschiedlicher Federkennlinien interpretiert werden. Wobei die Federkennlinie, die das makroskopische Deformationsverhalten der ebenen Körper ohne jegliche Gestaltabweichung beschreibt, linear ist und die Federkennlinie, die das mikroskopische Deformationsverhalten beschreibt, nichtlinear ist. Es ist ebenfalls die für Reihenschaltungen typische Erweichung der Federkennlinie (größerer Federweg bei gleichbleibender Kraft) gut erkennbar. Bild 5 gibt auch eine Auskunft über den Einfluss der Mikrogeometrie dadurch, dass die Berechnungen mit verschlissenen Oberflächen wiederholt wurden. Wie erkennbar führt die verschleißbedingte Veränderung der Mikrogeometrie dazu, dass das Kraft-Deformationsverhalten der Körper sich auch verändert. Dementsprechend besitzen schon kleine Abweichungen einen hohen Effekt auf das Kraft-Deformationsverhalten. Diese Erkenntnis bedeutet für die Praxis, dass die Kalibrierung der Messkette, anders als heute praktiziert wird, unbedingt in dem Prüfstand durchgeführt werden muss, in dem die Torsionswelle verwendet wird. Da die Kontaktgeometrie in der Realität wegen der Gestaltabweichungen nicht symmetrisch ist, ist eine separate Kalibrierung pro Treibrichtung notwendig, wenn beide Verspannrichtungen verwendet werden. Weiterhin darf die Kalibrierkurve nicht durch eine Gerade ersetzt werden. In [Mili72] und [Olde01] wurde die Lastverteilung in der Passfederverbindung simulativ und experimentell ausgiebig untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lastverteilung in der Verbindung sehr ungleichmäßig ist. Die höchste Pressung liegt an den beiden Enden der Passfeder vor. Weiterhin erfährt der Bereich am Nutgrund eine höhere Belastung als am Nutrand. Das bedeutet für die Praxis, dass schon kleine umbaubedingte Verschiebungen der Kontaktkörper (Torsionswelle / Passfeder / Torsionswegmesskupplung) dazu führen können, dass die frühere Kalibrierkurve ihre Gültigkeit verliert. Deswegen muss nach jedem Umbau der Torsionswelle eine Neukalibrierung vor der ersten Verwendung des Prüfstandes erfolgen. Die korrekte Drehmomenteinstellung am Verzahnungsprüfstand Anschließend an die vorgestellten Untersuchungen aus den 2000-er Jahren wurde die Drehmomentmessung an Verzahnungsprüfständen bei ZF ausschließlich mit Dehnmessstreifen beklebten Torsionswellen, die im Prüfstand kalibriert worden waren, durchgeführt. Nach der Umstellung ist diese Fehlerquelle bei den Verzahnungsuntersuchungen in Vergessenheit geraten. Das kam wieder in 2018 zu Tage, als im Rahmen von unterschiedlichen Ölentwicklungsprojekten die Ergebnisse von externen Laboren und des ZF Verzahnungslabors um zwei Schadenskraftstufen voneinander abwichen. Es wurde beschlossen die alten Erkenntnisse an die Öffentlichkeit zu vermitteln und eine Prüfanweisung zur Drehmomenteinstellung zu erstellen [ZFF19]. Laut dieser darf die Drehmomenteinstellung nur nach den folgenden drei Messmethoden erfolgen (vgl. auch Bild 6): - Methode A: Direkte Einstellung des Drehmomentes T nach dem Prinzip „Drehmoment T = Kraft x Hebelarm“ - Methode B: Drehmomentmessung mittels Dehnmessstreifenbeklebung (DMS) der Torsionswelle und Brückenmessgerät (nur bei stehender Welle möglich) oder mit DMS und Drehübertrager (Drehmomemtanzeige Aus Forschung und Praxis 27 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0010 Bild 6: FZG Zahnrad-Verspannungsprüfstand mit unterschiedlichen Möglichkeiten zur Erfassung des Verspannungsmomentes TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 27 Die ZF Friedrichshafen AG akzeptiert ab sofort die Ergebnisse extern durchgeführter Zahnraduntersuchungen nur dann, wenn die Drehmomenteinstellung anhand der geltenden Prüfvorschrift [ZFF19] erfolgte. Weiterhin wird seitens ZF angestrebt, diese Einstellmethoden in das geltende Normenwerk zeitnahe aufnehmen zu lassen, um die Reproduzierbarkeit von Verzahnungsuntersuchungen gewährleisten zu können. Literatur [DIN82] DIN 4760 Gestaltabweichungen: Begriffe, Ordnungssysteme. Beuth Verlag: Berlin, 1982. [DIN06] DIN ISO 14635-1 Zahnräder- FZG-Prüfverfahren- Teil 1: FZG-Prüfverfahren A/ 8,3/ 90 zur Bestimmung der relativen Fresstragfähigkeit von Schmierölen. Beuth Verlag: Berlin, Mai 2006. [GfT02] Gesellschaft für Tribologie: Arbeitsblatt 7: Tribologie. 2002 [Gond16] Gonda, A.: Elaboration of a Measurement Set-Up for the Determination of Contact Parameters. Unveröffentlichte Masterarbeit, TU Budapest-TU Kaiserslautern, 2016. [Kolm84] Kolmann, F.G.: Welle-Nabe-Verbindungen. Springer Verlag: Berlin, Heidelberg, 1984. [Mili72] Militzer, O.: Exakte Berechnung von Wellen-Naben-Passfederverbindungen. FVA Forschungsvorhaben 13. Forschungsvereinigung Antriebstechnik: Frankfurt, 1975. [Olde01] Oldendorf, U.: Lebensdauerberechnung von Passfederverbindungen. FVA Forschungsvorhaben 217/ II. Forschungsvereinigung Antriebstechnik: Frankfurt, 2001. [Stra84] Strama: Betriebsanleitung zum FZG Zahnrad-Verspannungs-Prüfstand, 1984. [VDA10] Verband der Automobilindustrie: VDA 5 - Prüfprozesseignung, 2. Auflage, Berlin, 2010. [WaJu19] Wappis, J.; Jung, B.: Null-Fehler-Management. Hanser Verlag: München, Wien, 2019 [ZFF05] 206 9999 514 de Prüfvorschrift: Bestimmung der schmierstoffbedingten Zahnreibungszahl. ZF Friedrichshafen AG, 2005. [ZFF19] 0000.703.474 Prüfvorschrift: Drehmomenteinstellung, Zulässige Methoden zur Drehmomenteinstellung an (FZG) Zahnradverspannungsprüfständen. ZF Friedrichshafen AG, 2019. Aus Forschung und Praxis 28 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0010 auch während des Versuchslaufs möglich). Beim Einsatz von Drehübertragern ist diese Methode auch für die Verwendung von während des Versuchslaufs verstellbaren (hydraulischen) Verspannkupplungen geeignet. - Methode C: Messung und Einstellung des Drehmomentes mit den der jeweiligen Laststufe direkt zugeordneten Skalenteilen mittels Messuhr. Die Ermittlung der den Laststufen zugeordneten Skalenteile muss zwingend in dem Prüfstand erfolgen, mit dem der Test gefahren wird. Diese Kalibrierung ist zwingend nach jedem Umbau an der Torsionswelle / Passfeder / Torsionswegmesskupplung erforderlich, auch wenn der Prüfstand in diesem Bereich nur zerlegt und mit den gleichen Teilen wieder zusammengebaut wurde. Die Kalibrierung der Torsionswelle muss immer in der gleichen Verspannungsrichtung erfolgen in der auch verspannt werden soll. Grundsätzlich unzulässig ist Methode „C“ dann, wenn die Einstellwerte in einem anderen Prüfstand ermittelt wurden. Nicht zulässig ist die Drehmomenteinstellung mittels Messuhr unter Verwendung eines linearen Kalibrierwertes, welcher den Zusammenhang von Drehmoment zu Skalenteilen beschreibt (vgl. auch Bild 5). Zusammenfassung Für die Schmierstoffentwicklung ist es notwendig Komponententests an Zahnrädern in FZG Verspannungsprüfständen für die Ermittlung der Tragfähigkeit des tribologischen Systems durchzuführen. Dabei hat sich schon früher gezeigt, dass Fehler gemacht werden und Unsicherheiten auftreten können. Dazu gehört auch die Methode, wie das Drehmoment am Prüfradsatz eingestellt wird. Jüngere Vergleichsversuche haben das Thema wieder aktuell in den Vordergrund gebracht aufgrund von starken Abweichungen zwischen den Testergebnissen verschiedener Labors und dem ZF-Verzahnungslabor. Aufgrund dessen wurde eine ZF-Norm erstellt, um eben diesen Einfluss auszuschließen. TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 28 Silikonelastomere begegnen uns täglich in einer großen Zahl von Anwendungen. Die vorteilhaften Eigenschaften werden allerdings von einer unangenehmen Haptik, hohen Reibwerten und einer hohen Schmutzanfälligkeit der Silikone begleitet. Hohe Reibwerte bedingen schlechte Gleiteigenschaften und führen zu Materialverschleiß. Nach dem Stand der Technik werden die Eigenschaften der Silikonoberflächen über eine Gasphasenfluorierung oder eine zusätzliche Beschichtung verändert, wobei es zum Einbau von Fremdatomen kommt oder die vorteilhaften Eigenschaften des Silikons maskiert werden. Als neuartiger Ansatz wird demonstriert, dass Silikonmaterialien sich auch durch die Bestrahlung mit Vakuum-Ultraviolett (VUV)-Licht in ihrem Eigenschaftsspektrum modifizieren lassen. Durch Bestrahlung mit kurzwelligem Licht unterhalb von 200 nm bei Raumtemperatur und Luftatmosphäre lässt sich oberflächennah eine anorganische SiO x -Schicht erzeugen. Charakteristisch im Vergleich zu anderen physikalischen Methoden ist die strahlungsinduzierte Modifikationstiefe, welche mehrere Mikrometer betragen kann. Oberflächeneigenschaften wie Reibung und Verschleiß, aber auch Haptik und Staubsensitivität können gezielt verändert werden, während die Bulkeigenschaften erhalten bleiben. Einerseits wurde der Effekt der Reibungsreduzierung durch die Bestimmung von Abrutschwinkeln auf ver- Aus Forschung und Praxis 29 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 Reibungsreduzierung von Silikonelastomeren mittels VUV-Strahlung Stefanie Schmidt, Laura Schilinsky, Christopher Dölle* Silicones are used in several industries and their surface properties are of special interest. Beside many advantages, silicones have some disadvantages like high dust adherence, high friction and tack. High coefficients of friction lead to bad gliding properties and wear. State of the art to overcome these disadvantages are chemical vapor fluorination or film depositions, which consists of foreign atoms and mask the silicone surface and thereby the desired good properties. Abstract * Stefanie Schmidt (M. Sc.), Dr. Laura Schilinsky Dr. Christopher Dölle schiedenen Materialien bewertet. Während das unbehandelte Silikon auch bei einem Winkel von 90° noch haftete, konnte durch die VUV-Modifikation eine signifikante Verbesserung auf Abrutschwinkel bis zu 20° erzielt werden. Der Effekt blieb auch nach Alterungsversuchen (Klimawechseltest, Ofenauslagerung, Beständigkeit gegenüber Desinfektionsmittel) erhalten. Andererseits wurden tribologische Messungen an einem Universal Material Tester (UMT3) System durchgeführt. Neben dem standardmäßigen Versuchsaufbau mit oszillierender Ball-on-Plate Kontaktgeometrie wurde der Versuchsaufbau für die im Projekt behandelten Silikonprodukte anwendungsorientiert modifiziert. Dabei konnte gegen einen mit Stoff bespannten Gegenkörper eine Verringerung des Reibungskoeffizienten von 0,9 für das unbehandelte Silikon auf 0,2 für VUVmodifiziertes Silikon erreicht werden. Die Reibwerte der VUV-modifizierten Proben lagen auch unterhalb der Werte für eine CVD-Beschichtung (0,4-0,6), welche als Referenz verwendet wurde. Im Gegensatz zu CVDbeschichteten Proben war bei den VUV-behandelten Proben kein Verschleiß sichtbar. Die Technologie zur VUV-Modifizierung von Silikonen des Fraunhofer IFAM ist unter dem Namen SilMoLight ® bekannt. Schlüsselwörter Silikon, VUV-Technologie, Reibungsreduzierung, Oberflächenmodifizierung, Materialtreue. Presented here is a light based technique using vacuum ultraviolet (VUV) light to modify the silicone surface. Due to the irradiation with light with wavelengths shorter than 200 nm, a thin inorganic SiO x -film is generated on the surface of a silicone at room temperature and normal atmosphere. In comparison to other physical processes, the radiation induced modification depth of up to several micrometers is characteristic. Surface properties like friction and wear, but also haptics and Kurzfassung Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, 28359 Bremen Reduction of Friction of Silicone Elastomers via VUV irradiation TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 29 2 VUV-Technologie Als VUV-Licht bezeichnet man Strahlung mit Wellenlängen im Bereich von 100 nm bis 200 nm (siehe Bild 1a). Die verwendeten Quecksilber (Hg)-Niederdrucklampen und Xenon-Excimerlampen emittieren im VUV bei den zentralen Wellenlängen von 185 nm bzw. 172 nm. Durch die Bestrahlung mit VUV-Licht wird bei Raumtemperatur und Luftatmosphäre in Silikonmaterialien oberflächennah eine dünne anorganische („glasartige“) SiO x -Schicht erzeugt [1]. Der Einsatz von VUV- Licht ist vorteilhaft, da der Energieinhalt der VUV- Strahlung (in Abgrenzung zur UV-Photochemie) die kovalenten Bindungsenergien übersteigt, die im Silikon vorhanden sind (siehe Bild 1b). Derart werden Bindungsbrüche erzeugt, die z. B. in Folgereaktionen mit Sauerstoff zu einer Oxidation des Materials führen [2, 3]. Dies ist - stark vereinfacht - in Bild 2 skizziert. Ein Polymerabbau Silizium-basierter Fragmente während der Oxidation wird - analog zur thermischen Oxidation und Oxidationen mittels Plasmaprozessen - nicht fest- Aus Forschung und Praxis 30 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 1 Einleitung Silikonelastomere begegnen uns täglich in einer großen Zahl von Anwendungen. Die produzierten Erzeugnisse werden beispielsweise in der Automobilindustrie, Elektronikindustrie und Textilindustrie genutzt. Des Weiteren werden Silikone aufgrund ihrer Biokompatibilität, thermischen Stabilität und Inertheit gegenüber Umwelteinflüssen bevorzugt sowohl im medizinischen Bereich als auch im Haushalt verwendet. Die vorteilhaften Eigenschaften werden allerdings von hohen Reibwerten sowie einer unangenehmen Haptik und hohen Schmutzanfälligkeit der Silikone begleitet. Hohe Reibwerte bedingen schlechte Gleiteigenschaften und führen zu Materialverschleiß. Dies ist besonders nachteilig, wenn der Mensch die Reibung erleiden muss: einerseits äußerlich beim längeren Tragen externer Prothesen oder Sportbandagen - Hautrötungen oder Hygieneprobleme sind die Folge. Andererseits entstehen Nachteile bei medizinischen Eingriffen, die erschwert werden durch die schlechten Gleiteigenschaften von z. B. Endoskopen und Kathetern. dust adherence could be selectively changed, whereas the bulk properties of the silicone remain unchanged. On the one hand, the effect of friction reduction was evaluated determining slipping off angles on different materials. While the unmodified silicone stuck even at an angle of 90°, a significant reduction due to the VUV modification to angles down to 20° could be achieved. This effect remained stable against aging tests (climate change test, oven storage, stability test against disinfecting agent). On the other hand, tribological tests on a Universal Material Tester (UMT3) system were performed. Besides the standard experimental setup with an oscillating ball-on-plate contact geometry, the system was application-oriented modified for the silicone products used in the project. Thereby a reduction of the coefficient of friction from 0.9 for the unmodified silicone down to 0.2 for the VUV modified silicone was achieved. The values of the VUV modified samples were lower than for the CVD coating (0.4-0.6), which was used as reference. In comparison to the CVD coated samples, there was no wear visible on the VUV modified samples. Keywords Silicone, VUV technology, friction reduction, surface modification. Bild 1: a) Spektrale Zuordnung verschiedener Strahlungsquellen. b) Darstellung verschiedener Bindungsenergien im Vergleich mit der Energie der VUV-Strahlung bei 172 nm a) b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 30 gestellt [2, 4]. Die wesentliche Besonderheit dieses Verfahrens ist die moderate Eindringtiefe, die die VUV- Strahlung des verwendeten Spektralbereichs für Silikone aufweist [5, 6]. Die Tiefe der strahlungsinduzierten Modifikation kann mehrere Mikrometer betragen [7]. Im Vergleich zu gängigen physikalischen Behandlungsverfahren mit Modifikationstiefen von wenigen Nanometern bedeutet dies eine Steigerung um mehrere Zehnerpotenzen. Mit der sogenannten Xenon- Excimerlampe und der Quecksilber-Niederdrucklampe sind heute zwei kommerzielle Systeme verfügbar, die auch industriellen Anforderungen genügen. Insbesondere sind Lampen in einer Länge bis zu 2 m verfügbar, so dass sogar eine Bestrahlung von Bahnware sinnvoll wird. Das Verfahren selbst ist ressourceneffizient: auf den Einsatz von Chemikalien wird verzichtet, die verwendeten Lampen können über das Hausnetz (230 V) betrieben werden. Die Bestrahlung mittels VUV-Licht kann unter Atmosphäre durchgeführt werden, so dass auch inline-Prozesse möglich sind. 3 Experimentelle Durchführung 3.1 Substratpräparation Vor dem Hintergrund möglicher medizinischer Anwendungen wurden Platin-katalysierte, additionsvernetzte Silikone mit einer Härte von 40 Shore A (LSR) sowie 80 Shore A (HTV) untersucht. Die Platten wurden in einem sogenannten Postcure bei 180 °C - 200 °C nachvernetzt. Für die einzelnen Versuche wurden die Proben in jeweils geeigneter Größe (siehe unten) aus größeren Platten mit Dicken von 2 mm herausgeschnitten. Als Referenzmaterial wurde sowohl gegen das unbehandelte Material als auch gegen CVD-beschichtetes Silikon getestet, welches nach dem Stand der Technik für medizinische Anwendungen verwendet wird. 3.2 VUV-Modifizierung Vor der VUV-Modifizierung wurden die Silikonoberflächen mit Isopropanol gereinigt und mit Druckluft getrocknet. Es wurden Versuche mit einer Xenon-Excimerlampe sowie mit einer Quecksilber-Niederdrucklampe durchgeführt, wobei die Zeit der Behandlung variiert wurde. Als VUV-Strahlungsquellen wurden für diese Versuche eine XERADEX Xenon-Excimerlampe (XERADEX L40/ 375) der Firma Radium GmbH sowie eine Quecksilber-Niederdrucklampe (NIQF 110/ 45XL ES) der Firma Heraeus Noblelight GmbH verwendet. 3.3 Reibmessungen Es wurden Schnelltests in Form von Abrutschwinkeln und Messungen an einem Tribometer durchgeführt. 3.3.1 Abrutschwinkel Alle Proben der Prozessparametervariation sowie der Alterungsversuche (siehe 3.5) wurden hinsichtlich ihrer Haftreibung bzw. Oberflächenklebrigkeit untersucht. Dazu wurden die Proben (Größe 2 cm x 2 cm) mit der modifizierten Seite nach unten auf verschiedene Substratoberflächen (Glas, Plexiglas und VA-Stahl) gelegt und durch sukzessive Erhöhung des Kippwinkels der Winkel bestimmt, bei dem die Proben begannen von der Platte zu rutschen. Es wurden 3 Proben je Prozessparameterset geprüft. 3.3.2 Tribometermessungen Ausgewählte Proben wurden tribologisch vertieft untersucht. Die Tribometermessungen wurden an einem Universal Material Tester (UMT3) System durchgeführt [8]. Die Silikonproben wurden auf eine Stahlplatte geklebt und auf dem Antrieb des Gerätes eingespannt. Es wurden Messungen im oszillierenden Modus mit einer 100Cr6 Stahlkugel mit einem Durchmesser von 10 mm als Gegenkörper durchgeführt (Probengröße 2 cm x 2 cm). Die Normalkraft betrug 2,0 N, der Hub 11 mm und die Messdauer 5 Minuten. Die Geschwindigkeit wurde variiert und ist bei den Ergebnissen entsprechend angegeben. In Anlehnung an einen bestehenden, industriell implementierten Versuchsaufbau wurde der Messaufbau in Bezug auf Silikone im Laufe des Projektes anwendungsorientiert modifiziert. Dazu wurden ein Gegenkörper gefertigt, in welchen Stoff eingespannt werden kann, sowie die Normalkraft und die Geschwindigkeit entsprechend eingestellt. Die Probengröße wurde auf 5 cm x 2 cm geändert. Die Messungen wurden mit einer Pressung von 0,025 MPa und einer Geschwindigkeit von 13 mm/ s über 12 Stunden durchgeführt. Alle Messungen wurden unter Umgebungsbedingungen bei einer Systemtemperatur von 30 °C durchgeführt. Es wurden zwischen ein und drei Proben je Parametersatz gemessen. Aus Forschung und Praxis 31 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 Bild 2: VUV-Photooxidation von Silikonen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 31 - 120 min Abkühlphase auf -40 °C, bis 0 °C ca. 30 % relative Feuchte, darunter ungeregelt - 240 min Haltezeit bei -40 °C, Luftfeuchtigkeit ungeregelt - 60 min Aufheizphase auf 23 °C, ab 0 °C 30 % relative Feuchte Es wurden Proben nach 24 Stunden, einer Woche, drei Wochen und sechs Wochen entnommen. Die Ofenauslagerung wurde bei 200 °C für insgesamt acht Wochen durchgeführt. Es wurden Proben nach 24 Stunden, einer Woche, drei Wochen, sechs Wochen und acht Wochen entnommen. Die Versuche zur Beständigkeit gegenüber Desinfektionsmittel wurden, ähnlich zu möglichen späteren Anwendungen als medizinische Prothese oder Tastatur, nicht durch Einlegen in Flüssigkeit, sondern durch Abwischen der Probenoberflächen mit einem mit Desinfektionsmittel (Sterillium ® ) getränkten Tuch durchgeführt. Es wurden Proben nach 2x, 20x sowie 50x Abwischen untersucht. 4 Ergebnisse und Diskussion [9] 4.1 Abrutschwinkel Zunächst wurde der Effekt der Reibungsreduzierung mit Hilfe von Abrutschwinkeln beurteilt. Dazu wurden Platten aus Glas, Plexiglas und VA-Stahl verwendet und der Abrutschwinkel bestimmt. Durch die VUV-Modifizierung der unbehandelten Silikone konnten signifikant geringere Abrutschwinkel auf allen drei Materialien erzielt werden (Bild 3). Die erzielten Werte waren unabhängig von der Härte des Materials und lagen zwischen 20° und 45°. Ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Lampensystemen konnte nicht festgestellt werden. Bei den unbehandelten Proben zeigte sich allerdings der Un- Aus Forschung und Praxis 32 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 3.4 Nanoindentierung Das Verfahren der Nanoindentierung wurde verwendet, um Kenntnisse über die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der modifizierten Proben zu erhalten. Die Nanoindentierung ist eine Prüftechnik, mit der über eine feine Diamantspitze (hier Berkovich, Radius wenige 100 nm) die Härte bzw. das E-Modul von Oberflächenbeschichtungen ermittelt werden kann. Es wird dabei die Eindringtiefe bei steigender und wieder sinkender Normalkraft gemessen. Zur einfacheren Variation der Eindringtiefen bei verschiedenen Lasten wurde das sogenannte multiple Be- und Entlastungsverfahren, kurz Multiindentierungsverfahren, verwendet. Hierbei werden auf einer festen Stelle segmentweise Be- und Entlastungen vorgenommen. Die lokalen Belastungsmaxima werden dabei kontinuierlich gesteigert. Es wurden aus statistischen Zwecken in einer Messreihe 10 verschiedene, unbeeinflusste Stellen auf der Probe getestet. Die Auswertung erfolgte anhand der Be- und Entlastungskurven in Abhängigkeit von der Eindringtiefe. Die Probengröße betrug 1 cm x 1 cm. 3.5 Alterungsversuche Um die Stabilität der modifizierten Proben zu hinterfragen, wurden ein Klimawechseltest (PV1200) und eine Ofenauslagerung durchgeführt sowie die Beständigkeit der modifizierten Proben gegenüber Desinfektionsmittel getestet. Der Klimawechseltest wurde kontinuierlich für sechs Wochen ausgeführt. Bei dem Klimawechseltest PV 1200 handelt es sich um einen zyklischen Test. Ein Zyklus umfasst folgende Schritte: - 60 min Aufheizphase von Raumtemperatur auf 80 °C und 80 % relative Feuchte, - 240 min Haltezeit bei 80 °C und 80 % relative Feuchte, Bild 3: Vergleich Abrutschwinkel für unbehandeltes Silikon, CVD-Referenz und VUV-modifizierte Proben für a) 40 Shore A und b) 80 Shore A Material a) b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 32 terschied, dass das härtere, unbehandelte 80 Shore A Silikonmaterial von keinem der Plattenmaterialien abrutschte. Das unbehandelte 40 Shore A Material rutschte dagegen von allen Platten ab (Glas: 79°, VA-Stahl: 48°, Plexiglas: 53°). Der Effekt der Reibungsreduzierung ist bei dem 80 Shore A Material aufgrund der höheren Ausgangswerte entsprechend größer. Die CVD-Referenzproben zeigten ebenfalls eine deutliche Verbesserung, die Abrutschwinkel lagen auf dem Niveau der VUV-modifizierten Proben. 4.2 Tribometermessungen Ergänzend zu den Abrutschwinkeln wurden an ausgewählten Proben Messungen an einem Tribometer durchgeführt. Dabei wurde zunächst, in Anlehnung an die Analyse von Oberflächenbeschichtungen, mit einer Stahlkugel getestet. Bei der Messung der Referenzen zeigte sich ein deutlicher Unterschied zwischen dem weicheren 40 Shore A Material und dem härteren 80 Shore A Material (Bild 4a). Nach 5 Minuten Messdauer war der Reibwert des härteren Materials deutlich niedriger. Allerdings war auf diesen Proben die Reibspur sichtbar, wohingegen bei dem weicheren Material keine Reibspur erkennbar war. Dies deutet darauf hin, dass sich das 40 Shore A Material unter der aufgebrachten Kraft stärker elastisch verformt hat, wodurch sich der Reibwert erhöhte, da sich die Kugel durch das Material arbeiten musste. Es wurden zwei verschiedene Geschwindigkeiten (13 mm/ s und 22 mm/ s) getestet. Innerhalb der Standardabweichung ergaben sich keine Unterschiede. Bei den CVDbeschichteten Referenzproben zeigte sich auch ein deutlich höherer Reibwert für das 40 Shore A Material im Vergleich zum 80 Shore A Silikon. Die Beschichtung führte bei dem weicheren Silikon zu keiner signifikanten Änderung des Reibwertes im Vergleich mit dem unbehandelten Material. Für das 80 Shore A Material ergaben sich hingegen niedrigere Reibwerte als für das unbehandelte Silikon. Die Ergebnisse der Referenzproben zeigen, dass trotz gleicher CVD-Beschichtung das darunterliegende Bulkmaterial entscheidenden Einfluss auf das Reibverhalten hat. Auch die VUV-modifizierten Proben zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen den zwei getesteten Geschwindigkeiten. Im Gegensatz zu den Referenzen zeigte sich bei den VUV-modifizierten Silikonproben kein signifikanter Unterschied mehr zwischen dem weicheren und dem härteren Silikon. Für das 40 Shore A- Material konnte eine leichte Verbesserung verglichen mit dem unbehandelten Silikon erzielt werden, wohingegen das VUV-modifizierte 80 Shore A Material in dieser Versuchsdurchführung höhere Reibwerte zeigte. Die Variation der Wellenlänge ergab für das 40 Shore A Material geringfügig bessere Ergebnisse mit der Quecksilber-Niederdrucklampe (185 nm) verglichen mit der Xenon-Excimerlampe (172 nm). Die Unterschiede waren aber nicht signifikant. Die Messergebnisse des Standardversuchsaufbaus mit einem Gegenkörper aus Stahl spiegeln die haptisch spürbare und mit verringerten Abrutschwinkeln nachgewiesene deutliche Reibungsreduzierung nach VUV-Modifikation nicht wider. Dies gilt auch für die CVD-beschichteten Referenzproben, welche sich haptisch ebenfalls weniger klebrig anfühlen. Der Messaufbau am Tribometer wurde deshalb anwendungsorientiert modifiziert, sodass einerseits geringere Kräfte aufgebracht werden konnten, andererseits die Reibung gegen Stoff getestet wurde. Dies ist für die Anwendung als Handprothese relevant, beispielsweise beim Anziehen einer Stoffjacke. In Anlehnung an einen Test beim Prothesenhersteller wurde Jeans als Stoff verwendet. Bei den unbehandelten Proben zeigte sich schon nach Kurzzeitmessungen mit einer Messdauer von fünf Minuten Abrieb. Die Reibwerte der unbehandelten Silikone lagen nach fünf Minuten Messdauer zwischen 0,8 Aus Forschung und Praxis 33 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 Bild 4: Reibwert (COF) gegen Stahlkugel nach fünf Minuten Messdauer für a) Referenzproben und b) VUV-modifizierte Proben unbeh. CVD unbeh. CVD 0,0 0,5 1,0 1,5 80 Shore A COF nach 5 Min 13 mm/ s 22 mm/ s 40 Shore A Xenon- Excimer Quecksilber- Niederdruck Xenon- Excimer Quecksilber- Niederdruck 0,0 0,5 1,0 1,5 80 Shore A COF nach 5 Min 13 mm/ s 22 mm/ s 40 Shore A a) b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 33 A Material höher (COF 0,9 - 1,1) als für das 80 Shore A Material (COF 0,6 - 0,8). Nach einer VUV-Bestrahlung, welche zu einer stabilen signifikanten Reibungsreduzierung führt, ist kein Unterscheid zwischen den verschieden harten Materialien messbar. Die durch VUV-Bestrahlung erreichbare Reduzierung des Reibwertes (0,2 - 0,3) ist stärker als mit der zum Vergleich getesteten CVD-beschichteten Probe (Bild 5). Zudem zeigte sich bei den CVD-Proben trotz reduziertem Reibwert im Vergleich zum unbehandelten Material Abrieb auf der Probenoberfläche, wohingegen die VUVmodifizierten Proben keinen Abrieb aufwiesen. Aus Forschung und Praxis 34 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 und 1,0, wobei das weichere Silikon etwas höhere Reibwerte aufwies. Durch die VUV-Modifikation mittels Quecksilber-Niederdrucklampe konnte eine signifikante Reibungsreduzierung erzielt werden. Die Reibwerte lagen zwischen 0,2 und 0,3 und es war kein Abrieb zu erkennen. Um mögliche Unterschiede der verschiedenen VUV-Behandlungen und die Beständigkeit besser einschätzen zu können, wurden die Messungen über 12 Stunden durchgeführt. Dabei zeigte sich bei den VUV-modifizierten Proben eine sehr gute Reproduzierbarkeit (Bild 5), wohingegen bei den Referenzproben (sowohl unbehandelt als auch CVD) Schwankungen auftraten. Bei den unbehandelten Proben lagen die Reibwerte für das 40 Shore 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 , unbeh. , , CVD , , VUV COF Zeit [h] kein Abrieb Abrieb CVD VUV Bild 5: Reibwert (COF) gegen Messdauer und Fotos nach Messende. Vergleich unbehandelt, CVD-Referenz und VUV-Bestrahlung mit Quecksilber-Niederdrucklampe, 40 Shore A Bild 6: Reibwert (COF) gegen Messdauer für VUV- Modifikation für beide Lampen bei ansonsten gleichen Prozessparametern. 40 Shore A Für die in Bild 5 gezeigten Ergebnisse wurde eine Quecksilber-Niederdrucklampe verwendet. Die Verwendung einer Xenon-Excimerlampe führte zu deutlich unterschiedlichem Reibverhalten (Bild 6). Die Probe nach Bestrahlung mit der Quecksilber- Niederdrucklampe zeigte den schon dargestellten stabilen Effekt der Reibungsreduzierung, wohingegen der Reibwert nach Bestrahlung mit der Xenon- Excimerlampe schnell anstieg und das Niveau des unbehandelten Materials erreichte. Dieser Effekt zeigte sich ebenfalls unabhängig von der Härte des Materials. 4.3 Nanoindentierung Da die VUV-Strahlung im Material gedämpft wird, sind für VUV-modifizierte Silikonvollmaterialproben, wie sie hier verwendet wurden, Tiefengradienten zu erwarten. Bei der Nanoindentierung wurden deshalb nur Kraft-Eindring-Kurven zum qualitativen Vergleich gemessen und keine quantitativen Härte- TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 34 oder E-Modulwerte bestimmt, da diese aufgrund der Ausprägung eines Gradienten über die Tiefe nicht aussagekräftig wären. Je härter das Material, desto geringer ist die Eindringtiefe bei gleicher Maximalkraft. Bei den unbehandelten Materialien ergab sich wie erwartet bei gleicher Maximalkraft eine deutlich größere Eindringtiefe für das 40 Shore A Material im Vergleich zum 80 Shore A Material (Bild 7). Die VUV-modifizierten Proben zeigten geringere Eindringtiefen bei gleicher Maximalkraft, was den Effekt der Härtung bestätigt (Bild 7). Eine härtere Oberfläche ist beständiger gegenüber Reibung und Verschleiß. Der Modifizierungseffekt scheint ab einem gewissen Modifikationsgrad unabhängig vom Substratmaterial: Wie in Bild 7 zu erkennen ist, unterscheiden sich die Eindringtiefen zwischen den beiden unterschiedlich harten Materialien nach VUV-Modifikation zunächst noch deutlich (hellgrüne Kurven), wohingegen bei der stärkeren- Modifikation (höhere Bestrahlungsdosis, dunkelgrüne Kurven) kein signifikanter Unterschied in der Eindringtiefe zu erkennen ist. Ein ähnliches Verhalten der Substratunabhängigkeit bei stark positivem Effekt wurde auch im Rahmen der tribologischen Charakterisierung festgestellt. Ein signifikanter Unterschied zeigte sich bei einem Vergleich der beiden Lampensysteme (Bild 8). Nach der Behandlung durch die Xenon-Excimerlampe kam es zu einem deutlich tieferen Eindringen der Spitze in das Material bei gleicher Maximalkraft verglichen mit der Quecksilber-Niederdrucklampe. Die Proben sind also entweder weniger hart und / oder die modifizierte Schichtlage ist dünner. Beide Überlegungen können als Gründe für die vergleichsweise geringere Beständigkeit in den tribologischen Messungen von mittels Xenon- Excimerlampe gegenüber mittels Quecksilber-Niederdrucklampe bestrahlten Proben in Betracht gezogen werden. 4.3 Alterungsversuche Nach Alterung wurde die Reibminderung anhand der Bestimmung des Abrutschwinkels erneut bewertet. Die VUV-modifizierten Proben der 40 Shore A Härte zeigten über den gesamten Verlauf der beiden Auslagerungsversuche konstante Werte. Bei dem 80 Shore A Material kam es nach drei Wochen Ofenauslagerung bei 200 °C zu einem deutlichen Anstieg der Abrutschwinkel. Die Proben der Klimaauslagerung zeigten einen geringeren Anstieg. Da sich dieser Effekt der Verschlechterung bei weiteren, ebenfalls im Projekt durchgeführten Tests (u. a. Schmutzanhaftung), wiederholt bei den 80 Shore A Proben im Laufe der Ofenauslagerung zeigte, wird davon ausgegangen, dass das 80 Shore A Material bei 200 °C nicht ausreichend hitzebeständig ist. Die Versuche nach Abwischen mit Desinfektionsmittel führten zu gleichbleibend guten Ergebnissen bei beiden Materialien. Aus Forschung und Praxis 35 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 Bild 7: Kraft-Eindring-Kurven für unbehandeltes sowie mit Quecksilber-Niederdrucklampe modifiziertes Silikon für a) 40 Shore A und b) 80 Shore A Bild 8: Kraft-Eindring-Kurven für VUV-Modifikation für beide Lampen bei ansonsten gleichen Prozessparametern. 80 Shore A a) b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 35 dustriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Literatur [1] Mirley, C. L., Koberstein, J. T., Langmuir 1995, 11, 1049. [2] Graubner, V.-M., Modifizierung von Poly(dimethylsiloxan) für die Computer-to-Plate Driographie, Dissertation, München, Deutschland 2004. [3] Dölle, C., Papmayer, M., Ott, M., Vissing, K., Langmuir 2009, 25, 7129. [4] Skurat, V.E., Dorofeev, Y.I., The transformations of organic polymers during the illumination by 147.0 and 123.6 nm light, Die Angewandte Makromolekulare Chemie 1994, 216, 205. [5] Epping, B., Fischer, E.-P., Rauch, J., Wahl, H., Wedlich, S., Die Erforschung der menschlichen Sinne, Funktionen und Leistungen, Störungen und Therapien, BMBF-Bericht, Bonn Berlin, 2006 [6] Dever, J. A., Banks, B. A., Effects of Vacuum Ultraviolet Radiation on DC93 500 Silicone, Journal of Spacecraft and Rockets 2006, 43, 386. [7] Graubner, V.-M., Jordan, R., Nuyken, O., Photochemical Modification of Cross-Linked Poly(dimethylsiloxane) by Irradiation at 172 nm, Macromolecules 2004, 37, 5936. [8] Universal Material Tester (UMT3), Bruker formerly Center for Tribology Inc., 1717 Dell Ave., Campbell, CA 95008. [9] Abschlussbericht zum IGF-Vorhaben 18704 N „Silikonelastomere mit vorteilhafter Haptik, minimierter Reibung und reduzierter Schmutzanfälligkeit“. Aus Forschung und Praxis 36 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0011 5 Zusammenfassung Die VUV-Modifikation von Silikonen führte zu einer signifikant reduzierten Reibung und besserer Verschleißbeständigkeit. Bei der Messung des Effektes mit Abrutschwinkeln auf verschiedenen Materialien konnten Werte im Bereich der CVD beschichteten Referenzproben erzielt werden. Die VUV-Modifikation bietet im Vergleich zur CVD-Beschichtung allerdings den Vorteil der Materialtreue, welches vor allem für Anwendungen im Medizin- oder Lebensmittelbereich von Vorteil sein kann. Zudem ist das Verfahren einfacher, umweltschonender und günstiger umzusetzen. Die Tribometermessungen ergaben zudem eine bessere Beständigkeit für die VUV-modifizierten Proben mit konstant niedrigen Reibwerten. Es wurde eine Verbesserung des Reibwertes von 0,9 auf 0,2 erreicht. Kurzzeitige Effekte können mit der Verwendung der Quecksilber-Niederdrucklampe als auch mit der Xenon-Excimerlampe erzielt werden. Für einen langfristig stabilen Effekt ist die Quecksilber-Niederdrucklampe zu verwenden. Die erzielten Ergebnisse der Nanoindentierung sind stimmig zu den Ergebnissen der Reibmessungen. Alterungstests bestätigten die stabile Oberflächenmodifikation. Danksagung Das IGF-Vorhaben 18704 N der Forschungsvereinigung Kautschuk, Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V., Zeppelinallee 69, 60487 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der in- TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 36 1 Einleitung Ein modernes Tribocompound besteht neben einem Hochleistungskunststoff in der Regel aus einer Verstärkungskomponente, z.B. Kohlenstofffasern, sowie einem internen Schmierstoff, z.B. Graphit [1]. Die Effekte und das Zusammenspiel verschiedener Additive war Teil der Forschung der vergangenen Jahrzehnte, bspw. [2-4], dennoch ist es bisher mit den typischen Zusammensetzungen nicht gelungen, Werkstoffe für ein breites Spektrum an externen Lasten einsatzfähig zu machen. Selbst bei Verwendung von Hochtemperaturkunststoffen wie PEEK ist die Leistungsfähigkeit lediglich auf einen kleinen Lastbereich limitiert, was die Flexibilität des Materials stark einschränkt. Bei variierenden Bedingungen wird das Verhalten unvorhersehbar, sodass es mittlerweile ein großes Bedürfnis nach intelligenten Materialien gibt, welche selbsttätig auf Veränderungen in den Umgebungsbedingungen reagieren und das System stets in einem funktionstüchtigen Zustand mit niedrigen Reibungs- und Verschleißwerten halten. Ein vielversprechender Ansatz scheint die gezielte Nutzung von physikalischen und chemischen Stoffumwandlungsprozessen zu sein, welche die tribologische Interaktionszone positiv beeinflussen. Solche Reaktionen, im interessierenden Temperaturbereich, lassen sich bspw. bei Phasenwechselmaterialien und Flammschutzmitteln finden, Literatur zum tribologischen Verhalten beschränkt sich jedoch auf wenige Quellen [5-7]. Gerade Magnesiumhydroxid Mg(OH) 2 , welches heute bereits in vielen alltäglichen Kunststoffprodukten als halogenfreies Flammschutzmittel Verwendung findet, hat sich als vielversprechend herausgestellt. Es ist zudem günstig, umweltfreundlich und gut erforscht [8,9]. Der Stoff zersetzt sich ab rund 330 °C endotherm zu Magnesiumoxid MgO und Wasser H 2 O [9,10]: (1) Aus Forschung und Praxis 37 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0012 Leistungssteigerung von Kunststoff/ Metall-Tribosystemen durch wärmeinduzierte Stoffumwandlungsprozesse Sebastian Kamerling, Alois K. Schlarb* Thermoplastbasierte Materialien sind heute schon in vielen tribologischen Anwendungen vertreten. Ein Grund dafür sind ihre hervorragenden Eigenschaften im Trockenlauf, die möglichen Lasten werden jedoch durch hohe Kontakttemperaturen stark limitiert. Diese Studie untersucht einen Füllstoff, der durch die reibungsinduzierte Wärme eine chemische Umwandlung vollzieht und dadurch aktiv Mechanismen entgegenwirkt, die gewöhnlich hohen Verschleiß verursachen. Die tribologischen Versuche verdeutlichen das Potential dieses Füllstoffes, das Anwendungsspektrum von Kunststoffen in der Tribologie zu weiten. Schlüsselwörter Intelligente Materialien, Tribochemie, Polymere Verbundwerkstoffe, Oberflächenanalytik, Polyamid, Magnesiumhydroxid Increasing the performance of polymer/ steel tribosystems using heat induced chemical transformations Thermoplastic based materials are already represented in many tribological applications due to their good dry sliding behaviour, though high temperatures drastically limit the possible loads. This study investigates a filler material whose action is triggered by the friction induced heat development in the contact interface. The resulting chemical transformation of the filler actively counteracts surface interactions that would otherwise lead to excessive wear. The tribological tests clearly show the potential of this type of filler to broaden the range of application of polymer based compounds. Keywords Smart materials, tribochemistry, polymer composites, surface analysis, polyamide, magnesium hydroxide Kurzfassung Abstract * M.Sc. Sebastian Kamerling 1 , Prof. Dr.-Ing. Alois K. Schlarb 1,2,3 Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0001-8693-9163 1 Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe Technische Universität Kaiserslautern (TUK) 67663 Kaiserslautern 2 Forschungszentrum OPTIMAS, Kaiserslautern 3 Qingdao University of Science and Technology (QUST), China TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 37 peratur betrug T = 80 °C. Die Probekörper für die tribologischen Prüfungen wurden anschließend spanend aus den Platten entnommen. Die tribologischen Versuche wurden auf einem Pin-on- Disk-Tribometer unter Trockenreibungsbedingungen und Normalklima durchgeführt. Als Gegenkörper wurden kommerziell verfügbare 100Cr6 Stahlscheiben mit einem Mittenrauwert von R a = 0,2 µm verwendet. Reib- und Normalkraft sowie die Längenänderung Δl des Systems wurden mit 0,5 Hz erfasst. Aus dem Materialabtrag, gekennzeichnet durch Δl, wurde die spezifische Verschleißrate w s über folgende Gleichung berechnet: (2) mit W V Verschleißvolumen F N Normalkraft, geregelt Δs zurückgelegter Gleitweg p Kontaktdruck bezogen auf den Ausgangsquerschnitt A0 v Gleitgeschwindigkeit auf halber Spurbreite der Probe Δt Versuchsdauer Bei konstanter Gleitgeschwindigkeit v = 4 m/ s wurde die Flächenpressung stufenweise von p = 1 MPa bis 5 MPa erhöht, mit Δp = 0,5 MPa. Aus den Messwerten der jeweiligen stationären Phasen wurden nach Versuchsende die relevanten Systemkennwerte bestimmt. Um die Oberflächenreaktionen genauer zu untersuchen, wurden einige Stichproben nur bis p = 3 MPa belastet, knapp über die Startbedingungen der chemischen Reaktion [6]. Die Oberflächen der so beanspruchten Grund- und Gegenkörper wurden per energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX, Naron System 7, Thermo ! " # $ % Aus Forschung und Praxis 38 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0012 MgO verteilt sich auf der Oberfläche und wirkt wegen der hohen Wärmekapazität als Schild; die Wärmeübertragung von der Heizquelle zum Grundkörper verringert sich [10]. Eingearbeitet in ein Tribocompound bleibt der Funktionsstoff passiv bis reibungsinduzierte Blitztemperaturen an den Mikrokontakten die Stoffumwandlung lokal aktivieren [6]. Die endotherme Reaktion agiert als Wärmesenke und die Reaktionsprodukte üben positiven Einfluss auf die Kontaktzone und damit letztlich auch auf das tribologische Verhalten aus (Bild 1). Ein Wechselspiel von steigenden Temperaturen und reagierendem Füllstoff hält die Reibungs- und Verschleißwerte über einen weiten Lastbereich konstant [6]. Ziel dieser Studie ist die rechnerische und experimentelle Evaluierung von Mg(OH) 2 bzgl. der thermischen und mechanischen Beeinflussung der Kontaktzone. Es soll geklärt werden, in welchem Ausmaß die Reaktion während tribologischer Prüfung stattfindet und inwiefern sie sich auf die Leistungsfähigkeit des Systems auswirkt. 2 Experimentelles Basis der experimentellen Untersuchung bilden zwei Polyamid 66 (BASF SE, Ludwigshafen) basierte Compounds verstärkt mit 7,5 vol.-% Kohlenstoffschnittfasern (SGL Carbon SE, Wiesbaden). Einem Compound wurden 20 vol.-% Mg(OH) 2 (TER Chemical, Hamburg) beigemischt, eine ungefüllte Variante dient als Referenz. Die Kompositionen wurden auf einem gleichläufigen Doppelschneckenextruder (Leistritz ZSE 18 MAXX 40D, Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Nürnberg) bei n = 400 U/ min aufbereitet und anschließend granuliert. Die Temperatur am Einzug lag bei T = 80 °C und in allen weiteren Zonen des Extruders bei T = 270 °C. Die Granulate wurden im Spritzgießverfahren (Arburg Allrounder 420, Arburg GmbH & Co. KG, Loßburg) bei einem Spritzdruck von p = 800 bar und Zylindertemperaturen von T = 275 °C zu Platten der Größe 50 mm x 50 mm x 4 mm verspritzt. Die Werkzeugtem- Bild 1: Effekte von Mg(OH) 2 auf den tribologischen Kontakt TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 38 Scientific, Waltham, USA) und Fourier-Transformations-Infrarotspektrometrie (FTIR, spectrum 100, Perkin Elmer, Waltham, USA) untersucht, um durch die Zersetzung des Füllstoffes verursachte chemische Veränderungen zu analysieren und um indirekt Aussagen über die in der Kontaktzone herrschenden Temperaturen treffen zu können. Um mögliche Beeinflussung durch die Umgebungsluft gering zu halten, wurde die Analytik innerhalb von zwei Stunden nach Ende der tribologischen Versuche durchgeführt. 3 Ergebnisse und Diskussion Die Effekte von Mg(OH) 2 lassen sich zunächst rechnerisch mithilfe der in Tabelle 1 gegebenen Kennwerte abschätzen. Wasserdampf: Wasser hat einen Masseanteil von 30,88 % an Mg(OH) 2 und wird aufgrund der hohen Zersetzungstemperatur gasförmig freigegeben. Eine kontinuierliche Umwandlung sorgt demnach für einen steten Dampfstrom durch die Kontaktzone; der Dampfdruck wirkt dem extern aufgebrachten Druck entgegen. Vorversuche mit eingespannter Probenhalterung (Δl = 0) und geregelt steigender Gegenkörpertemperatur zeigen über das ideale Gasgesetz, dass sich rund Φ n = 33,5 % der freigegebenen Wasserpartikel während dem Ablauf der Reaktion zwischen den kontaktierenden Oberflächen befinden: (6) mit p H 2 O Gemessene Druckerhöhung im Vergleich zur Referenz = 0,35MPa n Stoffmenge Δm f Füllstoff Masseumsatz = 0.04 µg R Universelle Gaskonstante = 8.31446 J/ (K mol) M Molare Masse H 2 O = 18.015 g/ mol T Umwandlungstemperatur Ohne die Randbedingung Δl = 0 führt der Dampf zu einer Vergrößerung des Abstandes der Oberflächen und dadurch zu einer Minderung abrasiver und adhäsiver Wechselwirkungen. Magnesiumoxid: 69,12 % der Masse von Mg(OH) 2 bestehen aus MgO. Bei p = 3 MPa entspricht der Reaktionsumsatz des Füllstoffes Δm f = 0.09 µg, was die Berechnung der Dicke d einer über A 0 verteilten MgO Schicht erlaubt: (7) Mit der Annahme, dass sich die Partikel in den Rauheitstälern von Grund- und Gegenkörper oder vor Faserenden verfangen [12] liegt die Schichtdicke nach wenigen Minuten bereits in der Größenordnung des Mittenrauwertes der Stahlscheibe und sollte demnach das Reibungs- und Verschleißverhalten signifikant beeinflussen. Ein EDX-Mapping eines bei p = 3 MPa beanspruchten Gegenkörpers (Bild 2) zeigt eindeutig einen Transferfilm, der ausschließlich aus Magnesium Mg und Sauerstoff O zu bestehen scheint, wodurch sowohl Mg(OH) 2 als auch MgO als Quelle in Frage kommen. In Kontrast zur ungefüllten Referenz wurden keine Spuren der PA66-Matrix auf den Gegenkörpern gefunden. Genaueren Aufschluss über die chemische Zusammensetzung des Transferfilms gibt die FTIR-Methode, wel- & ' ! ( ) *+, ! ( + - . / 01 22 # 3 4 +, 011 110 5 6 078 9 # 3 4 : ; <( . / 0 2 *3 Aus Forschung und Praxis 39 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0012 Komponente ρ c p g/ cm 3 J/ gK PA66 1.14 1.7 C-Faser 1.80 0.71 Mg(OH) 2 2.34 0.92 MgO 3.58 - Stahl 7.81 0.48 Tabelle 1: Dichte und spezifische Wärmekapazität relevanter Systemkomponenten Reaktionsenthalpie: Es werden die mikroskopischen Vorgänge in der Kontaktzone betrachtet; durch Blitztemperaturen und Wärmeleitung durch die Rauheitsspitzen entsteht hier die messbare Bulktemperatur [11]. Mithilfe der Volumenanteile Φ der jeweiligen Systemkomponenten, deren Dichten ρ und Wärmekapazitäten c p sowie der Reaktionsenthalpie Δh des Füllstoffes kann durch ein thermodynamisches Modell die Temperaturdifferenz ΔT aufgrund der endothermen Umwandlung ermittelt werden, wobei die Systemgrenze die Oberflächen von Grund- und Gegenkörper umfasst: (3) (4) (5) mit m Masse Q Wärmestrom Der Wert legt nahe, dass durch so geminderte Blitzetemperaturintensitäten die Kontakttemperatur sinkt. Wird davon ausgegangen, dass der beeinflusste Anteil nur das Polymer beinhaltet steigt der Kühleffekt sogar auf ΔT = -483 K. 3 4 => = ,? 3 @ A BC@ , = 3 4 ? 3 @ A BC@ = & 4 : 4 ? & @ : @ A BC@ D EFGHIFJFKLFJ MKNFIO D PFFIKQORSSNFJ MKNFIO , = 1 T TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 39 Tatsächlich verbessern sich die spezifische Verschleißrate und der Reibungskoeffizient des Kunststoff-/ Metall-Systems durch Zugabe von Mg(OH) 2 drastisch (Bild 4). Bei geringen Lasten ähnelt sich das Verschleißverhalten beider Compounds noch, die gefüllte Variante zeigt sogar einen leicht höheren Reibungswiderstand. Ab p = 1,5 bis 2 MPa weichen die Werte jedoch stark voneinander ab: Der Verschleiß des ungefüllten Compounds steigt übermäßig an und erreicht bei der höchsten geprüften Last einen Spitzenwert von rund 5 ·10 -6 mm 3 / Nm. Der Reibungskoeffizient steigt mit der Last zunächst leicht an, fällt im höheren Lastbereich jedoch kontinuierlich ab. Eine Betrachtung der geprüften Proben zeigt: Das Material ist im Kontaktbereich komplett aufgeschmolzen, sodass bei hoher Last keine reine Festkörperreibung mehr vorlag [6,17]. Ein Mg(OH) 2 -Volumenanteil von 20 % führt zu einer konstanten spezifischen Verschleißrate von deutlich unter 10 -6 mm 3 / Nm über den gesamten betrachteten Lastbereich. Der Reibungskoeffizient nimmt stark ab, fällt unter den Wert des Referenzcompounds und sinkt stetig bis auf einen Wert von unter 0,3 ab. Erst bei den höchsten Lasten erfolgt eine leichte Erhöhung des Reibungswiderstandes. Die Messwerte sprechen für eine Aktivierung der chemischen Umwandlung bereits bei niedrigen Aus Forschung und Praxis 40 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0012 che kovalente Bindungsschwingungen zwischen den Elementen erkennt und demnach erlaubt zwischen Mg(OH) 2 , mit zwei O-H Bindungen, und MgO zu unterscheiden. Am Pin-Referenzspektrum (Bild 3) lassen sich gut die funktionellen Gruppen der Ausgangsstoffe erkennen: Die asymmetrischen υ as und symmetrischen υ s Schwingungen der CH 2 Gruppen bei 2930 und 2850 1/ cm [13,14], die für Polyamide typische N-H Bande bei 3300 1/ cm [13,15] sowie die aus dem Füllstoff resultierende stark ausgeprägte O-H Bande bei 3695 1/ cm [14,16]. Bis auf die CO 2 Absorption bei 2340 1/ cm, möglicherweise ein Überbleibsel des Herstellprozesses der Stahlscheibe, zeigen weder der Transferfilm noch das Disk-Referenzspektrum weitere Absorptionsbanden. Für die Referenz ist das Ergebnis erwartungsgemäß, auf dem Transferfilm wurden jedoch durch EDX eindeutig Mg und O nachgewiesen. In Kombination muss es sich also um das Reaktionsprodukt MgO handeln, da keine O-H Banden festgestellt werden können. Das heißt, dass eine Reaktion des Füllstoffes tatsächlich stattgefunden hat, lokale Temperaturen während des Versuchs demnach über 330 °C gestiegen sind und dass sich das Reaktionsprodukt MgO großflächig auf dem Gegenkörper angelagert hat. Bild 2: EDX-Mapping eines repräsentativen Oberflächenbereichs eines beanspruchten Gegenkörpers Bild 3: FTIR-Spektrum eines repräsentativen Transferfilms sowie Pin- und Disk-Referenzspektren TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 40 bis mittleren Lasten: Plötzlich schlägt das Systemverhalten um, sowohl Verschleißrate als auch Reibungskoeffizient erfahren gerade im Vergleich zur ungefüllten Referenz eine Wendung zum Positiven und bestätigen damit die theoretischen Annahmen. 4 Zusammenfassung In der Nutzung chemischer Stoffumwandlungsprozesse in der Tribologie von Kunststoff-/ Metall-Gleitsystemen steckt viel Potential. So übt die Zersetzungsreaktion von Mg(OH) 2 positiven Einfluss auf die in der Kontaktzone ablaufenden Prozesse aus. Wasserdampf wird zwischen den Rauheitsspitzen eingefangen, wirkt dort als Kissen zwischen den Oberflächen, erhöht deren Abstand und reduziert adhäsive und abrasive Verschleißmechanismen. Magnesiumoxid sammelt sich in den Rauheitstälern an und bildet einen homogenen Transferfilm. Das Verhalten ähnelt der Wirkweise von Nanopartikeln [18], die Reaktionsprodukte werden jedoch gezielt dort entladen wo es nötig ist: in hoch beanspruchten Gebieten der realen Kontaktfläche. Weitere Erforschung des tribologischen Einflusses von Mg(OH) 2 und ähnlicher Füllstoffe wird zweifellos zu einer systematischen Nutzung und, als Resultat, zu kosteneffizienteren und besseren Lösungen für tribologische Anwendungen führen. Danksagung Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (SCHL280/ 35-1) sowie dem Forschungszentrum OPTIMAS für die finanzielle Unterstützung der Studie. Dank gilt außerdem den Industriepartnern, BASF SE (Ludwigshafen), SGL Carbon SE (Wiesbaden) und TER Chemicals (Hamburg) für die Bereitstellung der Rohmaterialien. Weiterhin möchten wir Dr. Wolff vom Nano Structuring Center (NSC), TU Kaiserslautern, für die Durchführung der EDX-Analyse sowie Dr. Groß und Prof. Dr. Thiel, TU Kaiserslautern, für ihre Hilfe bei den FTIR Messungen und deren Interpretation danken. Literatur [1] K. Friedrich, A.K. Schlarb, eds., Tribology of Polymeric Nanocomposites: Friction and Wear of Bulk Materials and Coatings, Second Edi, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2013. [2] L. Chang, Z. Zhang, H. Zhang, K. Friedrich, Effect of Nanoparticles on the Tribological Behaviour of Short Carbon Fiber Reinforced Poly(etherimide) Composites, Tribol. Int. 38 (2005) 966-973. [3] K. Friedrich, Z. Zhang, A.K. Schlarb, Effects of Various Fillers on the Sliding Wear of Polymer Composites, Compos. Sci. Technol. 65 (2005) 2329-2343. [4] V. Rodriguez, J. Sukumaran, A.K. Schlarb, P. De Baets, Influence of solid lubricants on tribological properties of polyetheretherketone (PEEK), Tribol. Int. 103 (2016) 45- 57. doi: 10.1016/ j.triboint.2016.06.037. [5] S. Kamerling, A.K. Schlarb, Nutzung energieverzehrender Effekte für tribologische Anwendungen, Zeitschrift Kunststofftechnik. 3 (2017) 175-195. doi: 10.3139/ O999.01032017. [6] S. Kamerling, A.K. Schlarb, Locally induced chemical conversion processes — A means to control tribological properties of polymer composites? , Compos. Sci. Technol. 175 (2019) 69-76. doi: 10.1016/ j.compscitech.2019.03.011. [7] B. Pan, Y. Liu, C. Zhu, J. Chen, R. Niu, X. Pang, Y. Zhang, Tribological behaviors of polyamide modified by phase change particles under high sliding velocity, Mocaxue Xuebao/ Tribology. 36 (2016) 430-437. doi: 10.16078/ j.tribology.2016.04.005. Aus Forschung und Praxis 41 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0012 Bild 4: Tribologische Systemkennwerte: Spezifische Verschleißrate und Reibungskoeffizient TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 41 [14] L. Qiu, R. Xie, P. Ding, B. Qu, Preparation and characterization of Mg(OH) 2 nanoparticles and flame-retardant property of its nanocomposites with EVA, Compos. Struct. 62 (2003) 391-395. doi: 10.1016/ j.compstruct.2003.09.010. [15] L. Qiu, Y. Chen, Y. Yang, L. Xu, X. Liu, A Study of Surface Modifications of Carbon Nanotubes on the Properties of Polyamide 66/ Multiwalled Carbon Nanotube Composites, J. Nanomater. 2013 (2013) 1-8. doi: 10.1155/ 2013/ 252417. [16] J. Liao, M. Senna, Crystallization of titania and magnesium titanate from mechanically activated Mg(OH) 2 and TiO2 gel mixture, Mater. Res. Bull. 30 (1995) 385-392. doi: 10.1016/ 0025-5408(95)00024-0. [17] W.Z. Nie, J. Li, X.H. Sheng, Tribological Properties of Oxidation Modified Carbon Fibre-Reinforced Polyamide 6 Composites, Mater. Sci. 28 (2010) 67-75. [18] L. Chang, Z. Zhang, H. Zhang, A.K. Schlarb, On the sliding wear of nanoparticle filled polyamide 66 composites, Compos. Sci. Technol. 66 (2006) 3188-3198. doi: 10.1016/ j.compscitech.2005.02.021. Aus Forschung und Praxis 42 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0012 [8] S. Bourbigot, S. Duquesne, Fire Retardant Polymers. Recent Developments and Opportunities, J. Mater. Chem. 17 (2007) 2283-2300. [9] M. le Bras, C.A. Wilkie, S. Bourbigot, eds., Fire Retardancy of Polymers. New Applications of Mineral Fillers, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2005. [10] R.N. Rothon, P.R. Hornsby, Flame Retardant Effects of Magnesium Hydroxide, Polym. Degrad. Stab. 54 (1996) 383-385. [11] M. Kalin, Influence of flash temperatures on the tribological behaviour in low-speed sliding: a review, Mater. Sci. Eng. A. 374 (2004) 390-397. doi: 10.1016/ j.msea.2004. 03.031. [12] L. Lin, A.K. Schlarb, Tribological response of the PEEK/ SCF/ graphite composite by releasing rigid particles into the tribosystem, Tribol. Int. 137 (2019) 173-179. doi: 10.1016/ j.triboint.2019.05.002. [13] M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie, 8 th ed., Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart, 2012. TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 42 Nachrichten 43 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Der Schwerpunkt der „Jungen Tribologen“ liegt auf der Annäherung junger Wissenschaftler an das Gebiet der Tribologie. Damit möchte der Arbeitskreis das Gebiet der Tribologie und die permanente Verbreitung des tribologischen Wissens unterstützen. Zusätzlich wollen wir jungen Menschen eine Plattform bieten, um ein Netzwerk für den Erfahrungs- und Wissensaustausch in einer lockeren und freundlichen Atmosphäre aufzubauen und durch einfach gestaltete Experimente die Tribologie einem breiten Publikum näherzubringen. Die Organisation, Gestaltung und Umsetzung tribologischer Experimente wird aktuell von fünf Mitgliedern der Arbeitsgruppe verantwortet. In der Regel wird jährlich ein Experiment auf der Tribologie Fachtagung in Göttingen einem breiten Publikum vorgestellt, zusätzlich dienen diese auch als Vorführobjekt an Universitäten und Hochschulen. Mit den Experimenten werden grundlegende tribologische Problemstellungen untersucht, um unterschiedliche Auswirkungen der tribologischen Systemelemente aufzuzeigen. Bisher wurden bereits fünf Generationen von Experimenten aufgebaut. Die erste Generation wollen wir nun vorstellen: Mit dem Versuchsaufbau (Bild 1) im September 2015 wurde das Verhalten der Bleistift-Papier-Reibung untersucht und der Teilnehmer durch die Auswahl verschiedener Bleistifte und Papiere motiviert, einen sehr hohen oder sehr niedrigen Reibungskoeffizienten zu erzielen. Mittels einer 3D-Kraftmessplatte wurden Normalkraft und Reibungskraft aufgezeichnet. Durch etwas Programmieraufwand und Hilfe von LabView wurden die Messdaten Live angezeigt und nach Abschluss automatisch abgespeichert. Anhand dieses Beispiels zeigt sich wieder einmal, dass die Tribologie auch in unserem alltäglichen Leben durchaus eine Rolle spielt. Denn wer hatte noch nie einen sogenannten Lieblingsstift, mit dem das Schreiben einfach etwas Besonderes war! Die Ergonomie des Stiftes, das Gewicht oder die besondere Oberfläche, auch hier spielt die Tribologie eine entscheidende Rolle, nicht nur der Kontakt zwischen Finger und Griff, auch der Kontakt zwischen Stiftspitze und Papier beeinflussen das Schreiberlebnis entscheidend. Betrachtet man nun das tribologische System etwas genauer, so stellt man fest, dass das Schreibgefühl durch mehrere Parameter beeinflusst werden kann. Material und Eigenschaften von Stift und Schreibunterlage, wie auch die Oberflächentopographie des Papiers. Als Zwischenstoff kann durchaus die Tinte bei einem Kugelschreiber oder der Materialübertrag eines Bleistiftes in Betracht gezogen werden. Die Umgebungsbedingungen variieren selbstverständlich sehr stark, je nach Jahreszeit und Teilnehmereigenschaften ändert sich hier die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit bei der Durchführung des Experiments. Auch der Kontaktdruck ist eine veränderliche Größe bei diesem Experiment. Je nach Abnutzungsgrad der Stiftspitze und der Kraftreserven einiger Teilnehmer, kann hier nicht von einer konstanten Einflussgröße gesprochen werden! Mitteilungen der GfT | Junge Tribologen Spiel, Spaß und Spannung im Auftrag der Tribologie: Experimente der Jungen Tribologen Bild 1: Experiment- Minimale oder Maximale „Schreib-Reibung“ TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 43 Nachrichten 44 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Diese einfach ersichtlichen Faktoren beeinflussen das Schreibgefühl merklich, sofern der Schreiber darauf einen gewissen Wert legt. Für Bild 2 wurde der Schriftzug „Tribologie“ mit einem Bleistift auf ein gewöhnliches Papierblatt geschrieben. Mit einem Laserscanning-Mikroskop wurde der Übergang zwischen der beschriebenen und der unbeschriebenen Papieroberfläche aufgenommen. Die nicht beschriebene faserige Oberfläche zeigt eine deutlich höhere Inhomogenität der Topographie. Zwischen dem tiefsten und höchsten Punkt liegen etwa 50 μm, das entspricht im wahrsten Sinne des Wortes einer Haaresbreite! Die beschriebene Seite ist die mit Graphit bedeckte Papieroberfläche. Durch den ausgeübten Druck beim Schreiben wurde die Oberfläche geglättet und die Täler wurden durch den Graphitübertrag aufgefüllt, so dass eine deutlich glattere Oberfläche entstanden ist. Bild 3 zeigt die Oberflächentopographie eines Schnellhefters. Jeder kennt das etwas unangenehme Gefühl und die schlechte Benetzung durch einen Bleistift beim Beschreiben dieser Oberfläche. Dieser Unterschied ergibt sich unter anderem aus der unterschiedlichen Topographie der Schreibunterlagen. Zusammenfassend können wir sagen, dass die Tribologie in unserem täglichen Leben allgegenwärtig ist, auch wenn uns dies beim ersten Hinsehen oft nicht bewusst ist. Daher haben sich die Jungen Tribologen das Ziel gesetzt, mit einfachen Experimenten und Beispielen komplexe Phänomene im Bereich der Tribologie erlebbar zu machen, um die Sensibilität und das Bewusstsein für dieses Wissenschaftsgebiet zu fördern und „Tribologie wieder sexy zu machen“! Weitere Experimente folgen… Autoren: Anton Kalimullin, Sebastian Wandel, Max Baumann, Dennis Mallach, Stephan Henzler Die Rolle der Tribologie im Alltag ist sicher der Grund, weshalb im Schulunterricht und im Grundstudium, Themen wir Reibungskräfte und Verschleiß angesprochen werden. Ohne Reibung könnten die bekannten Modelle zur Bewegung von Körpern nicht angewandt werden. Allein Newtons Gesetze, denen zufolge ein Körper, auf den keine Kraft wirkt, seine Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit beibehält (1. Gesetz), oder eine Kraft von einem Körper A auf einen Körper B eine gleichgroße entgegengesetzte Kraft von Körper B auf Körper A ausübt (3. Gesetz), sind nichts anderes als eine andere Beschreibung der Reibung. Leider zeigen die aktuellen Lehrpläne, dass Tribologie immer noch als „unterschätzte interdisziplinäre Wissenschaft“ wahrgenommen wird, obwohl dieses Gebiet so unglaublich vielfältig ist und noch viele Fragen beantwortet werden wollen. #VielesMöglichVielesNichtVerstanden Bild 2: Oberflächentopographie eines Papieres mit und ohne Graphit Bild 3: Oberflächentopographie eines Schnellhefters TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 44 Patentumschau 45 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DE000060017952T2 B65D 23/ 08 Besse, Michael E., Golden Valley, US; Hei, Kimberely L.P., Baldwin, US; Herdt, Joy G., Hastings, US; Lokkesmoe, Keith Darrell, Savage, US; Minyu, Li, Oakdale, US; Wei, Guang-Jong Jason, Mendota Heights, US Ecolab Inc., St. Paul, Minn., US Verfahren zum Schmieren von auf Förderband transportieten Gebinden Die Erfindung betrifft Verfahren zum Behandeln oder Schmieren von Oberflächen eines Behälters oder von Behältern und eines Förderbandes oder -systems für Behälter. Der Behälter ist beispielsweise ein Behälter für Nahrungsmittel oder Getränke. DE000060300288T2 F16C 33/ 66 Dusserre-Telmon, Guy, 77115 Sivry-Courtry, FR; Plona, Daniel, 77870 Vulaines sur Seine, FR Abgedichtetes ölgedämpftes Wälzlager Die vorliegende Erfindung betrifft ein abgedichtetes Wälzlager mit Kugeln oder Rollen, das mit einem unter Druck stehenden Ölfilm vom Typ &ldquor; squeeze film" versehen und dazu bestimmt ist, insbesondere auf dem Gebiet der Aeronautik verwendet zu werden. DE000069534091T2 C10M 129/ 74 Debska-Chwaja, Anna, Suffern, New York 10901, US Crompton Corp., Middlebury, Conn., US Schmieröl mit Schmierbedingungsabhängiger Wirkung Diese Erfindung betrifft Schmieröe. Insbesondere betrifft diese Erfindung schützende Öle für eine Ausrüstung mit Kupferlegierungsbestandteilen, wie in Polyethylenkompressoren. DE000060202825T2 F16H 57/ 04 Germain, Arnaud, 91120 Palaiseau, FR; Lapeyronie, Julien, 78760 Jouars Ponchartrain, FR RENAULT s.a.s., Boulogne Billancourt, FR Getriebe mit Zusatzeinrichtungen zur Schmierung Die Erfindung betrifft ein mechanisches Kraftfahrzeuggetriebe, von dem Typ, welcher ein Hohlgehäuse umfasst, in dessen Innerem wenigstens zwei parallele longitudinale Arme und Räderwerke, welche den Armen zugeordnet sind, angeordnet sind, von dem Typ, in welchem eine erste Gehäuseseite dazu bestimmt ist, an einen Motor des Fahrzeugs befestigt zu werden und von dem Typ, in welchem die zweite gegenüberliegende Gehäuseseite dazu bestimmt ist, eine konkave Abdeckung zu empfangen, in deren Innerem wenigstens ein Räderwerk angeordnet ist, welches insbesondere einem Gang von erhöhtem Rang zugeordnet ist, von dem ein bewegliches Zahnrad dazu geeignet ist, formschlüssig auf dem Arm zu sein, der es trägt, vermittels einer Gabel, von der wenigstens zwei Stege in einer peripheren Vertiefung einer Schubgabel der Betätigung eines Synchronisationsmittels des beweglichen Zahnrads empfangen sind. DE000060021577T2 F16N 29/ 02 Funck, Pär-Olof, S-587 21 Linköping, SE; Rehn, Niklas, S-597 32 Atvidaberg, SE Assalub AB, Atvidaberg, SE Verfahren und Vorrichtung zum manuellen Schmieren von einer Vielzahl von Schmierstellen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 6. Bei der manuellen Schmierung einer Maschine, beispielsweise einer Papierherstellungsmaschine, welche eine Vielzahl von Schmierpunkten aufweist, besitzt die Person, die die Schmierung ausführt, als eine Erinnerungshilfe ein Schmierdiagramm, welches Informationen über die Anordnung jedes Schmierpunktes der Maschine, die Häufigkeit der Schmierung für den Schmierpunkt und die notwendige Menge des Schmiermittels beinhaltet. Die Ausführung der Schmierung wird gewöhnlich durch die Eintragung eines Datums und einer Unterschrift für alle Schmierpunkte bestätigt. DE000069734213T2 F01M 5/ 02 Reinosa, Adan, Montebello, US Reinosa, Adan, Montebello, Calif., US Verfahren und Vorrichtung zur Verschmierung Vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und im Besonderen Verbesserungen und zusätzliche Funktionen, eine Methode und Vorrichtung zwecks Zuführung einer Schmierflüssigkeit in das vorhandene Schmierungssystem dieser Motoren um diese vor dem Starten vorzuschmieren um den Verschleiss ihrer beweglichen Teile zu verringern. Ausserdem sind zusätzliche Verbesserungen der automatischen Einspritzung, Reinigung, Spülung und Ölwechsel vorgesehen. Erklärung Für jedes veröffentlichte Patent ist der Informationstext nach folgender Reihenfolge gegliedert: Veröffentlichungs-Nummer; IPC - Hauptklasse; Erfinder; Anmelder / Inhaber; Titel der Erfindung / des Patents; Abstract. Patentumschau TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 45 Anzeige 46 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 MANAGEMENT Hans-Joachim Hess, Tom Gördes Produkthaftung in Deutschland und Europa Das Praxishandbuch für Unternehmer und Führungskräfte - Mit Fallbeispielen, Mustern und Checklisten 2., neu bearbeitete Auflage 2019, 369 Seiten €[D] 49,80 ISBN 978-3-8169-3338-0 eISBN 978-3-8169-8338-5 Produkthaftungs-Management verlangt Systemdenken und Interaktionsvermögen im Innenwie im Außenverhältnis. Produkthaftungsanforderungen lassen sich offensiv und damit innovativ bewältigen. Das gilt nicht nur für die Produktgestaltung, sondern insbesondere für die strategische Unternehmensentwicklung. Das Buch behandelt anhand von praxisbezogenen Beiträgen, Fallbeispielen, Checklisten und Grafiken die betriebsorganisatorischen Maßnahmen im Bereich Management, Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb und hilft bei der Lösung von Problemen der Vertragsgestaltung mit Zulieferern und internationalen Vertragspartnern. Besonders berücksichtigt sind dabei Qualitätssicherungsvereinbarungen sowie der Kauf- und Liefervertrag. Wegen der starken wirtschaftlichen Verflechtung Deutschlands zu seinen EU-Partnern wird auch die Entwicklung des Produkthaftungsrechts in den anderen EU-Mitgliedstaaten beleuchtet. Inhalt: Risikominimierung durch Compliance-Organisation Vertragliche, zivilrechtliche und strafrechtliche Verantwortlichkeit von Führungskräften Produkthaftung Produktsicherheit Qualitätssicherungsvereinbarung Krisenmanagement Versicherungsschutz Die Autoren: Hans-Joachim Hess (Jahrgang 1958), ist Rechtsanwalt in Hamburg und Zürich sowie seit 1991 Leiter des European Business Development Instituts, EBDI, Institut für technische und betriebliche Sicherheitsberatung, in Küsnacht/ Schweiz. Tom Gördes ist Projektleiter Legal Tech in der Kanzlei Carl H. J. Oberbeck Rechtsanwälte in Hamburg. Die Interessenten: Geschäftsführer, Führungskräfte und Mitarbeiter aus den Bereichen Einkauf, Planung, Fertigung, Vertrieb und Qualitätswesen aus Industrie und Handel expert verlag GmbH Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Tel. +49 (0)7071 97556-0 \ Fax +49 (0)7071 97 97-11 \ info@narr.de \ www.narr.de Stand: Mai 2020 · Änderungen und Irrtümer vorbehalten! TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 46 Normen 47 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 1 Normen der Schmierungstechnik 1.1 Nationale Normen und Entwürfe 1.1.1 DIN-Normen Z DIN EN ISO 3924: 2017-01 Mineralölerzeugnisse - Bestimmung des Siedeverlaufs - Gaschromatographisches Verfahren (ISO 3924: 2016); Deutsche Fassung EN ISO 3924: 2016 Zurückgezogen, ersetzt durch DIN EN ISO 3924: 2019- 12 DIN EN ISO 3924: 2019-12 Print: 142,10 EUR/ Download: 130,80 EUR Mineralölerzeugnisse - Bestimmung des Siedeverlaufs - Gaschromatographisches Verfahren (ISO 3924: 2019); Deutsche Fassung EN ISO 3924: 2019 Petroleum products - Determination of boiling range distribution - Gas chromatography method (ISO 3924: 2019); German version EN ISO 3924: 2019 Ersatz für DIN EN ISO 3924: 2017-01 Gegenüber DIN EN ISO 3924: 2017-01 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) das beschleunigte Verfahren wurde aus Anhang B in den Haupttext verschoben. Es wird als Verfahren B beschrieben und umfasst eine Berechnung der Präzision und systematischen Abweichung im Verhältnis zu Verfahren A (Originalverfahren); b) ein neuer Anhang wurde hinzugefügt, der die neu festgelegten Siedepunkte für n-Alkane enthält, um das Verfahren technisch gleichwertig mit IP 406 und ASTM D2887 zu erhalten; c) Anhang E und Anhang F mit Angaben zur Verwendung von alternativen Trägergasen wurden hinzugefügt; d) mehrere Sicherheitswarnhinweise wurden aufgenommen und redaktionelle Aktualisierungen vorgenommen. Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Siedeverlaufs von Mineralölerzeugnissen fest. Das Verfahren ist anwendbar auf Mineralölerzeugnisse und Fraktionen mit einem nach diesem Dokument bestimmten atmosphärischen Siedeende von 538 °C oder darunter. Dieses Dokument ist nicht anwendbar auf Ottokraftstoff oder Ottokraftstoffkomponenten. Das Verfahren ist beschränkt auf Erzeugnisse mit einem Siedebereich größer als 55 °C und mit einem Dampfdruck, der niedrig genug ist, um eine Probenahme bei Umgebungstemperatur zu ermöglichen. E DIN EN 15199-1: 2019-12 Print: 96,90 EUR/ Download: 89,00 EUR Mineralölerzeugnisse - Gaschromatographische Bestimmung des Siedeverlaufes - Teil 1: Mitteldestillate und Grundöle; Deutsche und Englische Fassung prEN 15199-1: 2019 Petroleum products - Determination of boiling range distribution by gas chromatography method - Part 1: Middle distillates and lubricating base oils; German and English version prEN 15199-1: 2019 Vorgesehen als Ersatz für DIN EN 15199-1: 2007-01 Erscheinungsdatum: 2019-11-29 Einsprüche bis 2020-01-22 Gegenüber DIN EN 15199-1: 2007-01 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Präzision erweitert; b) Dokument redaktionell überarbeitet. Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Siedeverlaufes in Mineralölerzeugnissen mit Hilfe der Kapillar-Gaschromatographie mit einem Flammenionisationsdetektor (FID) fest. Dieses Dokument ist anwendbar auf Mineralölerzeugnisse mit einem für die Probenahme bei Umgebungstemperatur ausreichend niedrigen Dampfdruck und mit einem Siedebereich von mindestens 100 °C. Die Norm ist anwendbar auf Destillate mit einem Siedebeginn (IBP, Initial Boiling Point) oberhalb von 100 °C und mit einem Siedeende (FBP, „Final Boiling Point“) unterhalb von 750 °C, wie z. B. Mitteldestillate und Grundöle. E DIN EN 15199-2: 2019-12 Print: 104,40 EUR/ Download: 96,00 EUR Mineralölerzeugnisse - Gaschromatographische Bestimmung des Siedeverlaufes - Teil 2: Schweröle und Rückstandsöle; Deutsche und Englische Fassung prEN 15199-2: 2019 Petroleum products - Determination of boiling range distribution by gas chromatography method - Part 2: Heavy distillates and residual fuels; German and English version prEN 15199-2: 2019 Vorgesehen als Ersatz für DIN EN 15199-2: 2007-01 Erscheinungsdatum: 2019-11-29 Einsprüche bis 2020-01-22 Gegenüber DIN EN 15199-2: 2007-01 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Probenvorbereitung erläutert; b) Dokument redaktionell überarbeitet. Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Siedeverlaufes in Mineralölerzeugnissen mit Hilfe der Kapillar-Gaschromatographie mit einem Flammenionisationsdetektor (FID) fest. Dieses Dokument ist anwendbar auf Mineralölerzeugnisse mit einem für die Probenahme bei Umgebungstemperatur ausreichend niedrigen Dampfdruck und mit einem Siedebereich von mindestens 100 °C. Die Norm ist anwendbar auf Destillate mit einem Siedebeginn (IBP, Initial Boiling Point) oberhalb von 100 °C und mit einem Siedeende (FBP, Normen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 47 Normen 48 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 „Final Boiling Point“) oberhalb von 750 °C, wie z. B. Schweröle und Rückstandsöle. Für bitumiöse Proben ist dieses Prüfverfahren nicht geeignet. E DIN ISO 15380: 2020-01 Print: 96,90 EUR/ Download: 89,00 EUR Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie H (Hydraulische Systeme) - Anforderungen für Hydraulikflüssigkeiten der Kategorien HETG, HEPG, HEES und HEPR (ISO 15380: 2016); Text Deutsch und Englisch Lubricants, industrial oils and related products (class L) - Family H (Hydraulic systems) - Specifications for hydraulic fluids in categories HETG, HEPG, HEES and HEPR (ISO 15380: 2016); Text in German and English Erscheinungsdatum: 2019-12-06 Einsprüche bis 2020-01-29 Gegenüber DIN ISO 15380: 2004-05 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Dokument technisch überarbeitet; b) Norm redaktionell überarbeitet. Dieses Dokument legt die Anforderungen an umweltverträgliche Druckflüssigkeiten fest. Es ist für hydraulische Systeme anwendbar, insbesondere für Systeme der Fluidtechnik. Dieses Dokument dient als Richtlinie sowohl für Lieferanten und Endverbraucher umweltverträglicher Druckflüssigkeiten als auch für Ausrüstungshersteller hydraulischer Systeme und Anlagen. Dieses Dokument legt Anforderungen für umweltverträgliche Druckflüssigkeiten zum Zeitpunkt der Anlieferung fest. ISO 6743-4 bestimmt die Klassifikation von Flüssigkeiten für Anwendungen in der Fluidtechnik. Von den in ISO 6743-4 enthaltenen Gruppen werden in dieser Internationalen Norm nur vier Arten umweltverträglicher Druckflüssigkeiten erfasst. Dies sind die Kategorien HETG, HEPG, HEES, und HEPR. E DIN 51378: 2019-12 Print: 89,80 EUR/ Download: 82,60 EUR Prüfung von Mineralölen - Bestimmung der Kohlenstoffverteilung; mit CD-ROM Testing of mineral oils - Determination of carbon-type composition; with CD-ROM Vorgesehen als Ersatz für DIN 51378: 1994-03 Erscheinungsdatum: 2019-11-29 Einsprüche bis 2020-01-22 Gegenüber DIN 51378: 1994-03 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Normative Verweisungen und Literaturhinweise aktualisiert; b) ein Datenträger mit einem EDV-Programm zur Berechnung der Teilchenzahlanteile ist neuer Bestandteil dieser Norm; c) der Datenträger beinhaltet Dateien zum Ausdruck des Nomogramms für die graphische Auswertung; d) das Nomogramm wurde in den Anhang A verschoben und dessen Vervielfältigung gestattet; e) Dokument redaktionell überarbeitet. Das Verfahren nach dem Dokument dient der Bestimmung der Teilchenzahlanteile an Kohlenstoffatomen, die in aromatischen Ringen, in naphthenischen Ringen und in paraffinischen Ketten gebunden sind (Kohlenstoffverteilung). E DIN 51444: 2019-12 Print: 67,00 EUR/ Download: 61,70 EUR Prüfung von Mineralölerzeugnissen - Bestimmung des gebundenen Stickstoffs - Verbrennungsverfahren mit Chemilumineszenz-Detektor Testing of petroleum products - Determination of nitrogen - Oxidative combustion method with chemiluminescence detector Vorgesehen als Ersatz für DIN 51444: 2003-11 Erscheinungsdatum: 2019-11-08 Einsprüche bis 2020-01-01 Gegenüber DIN 51444: 2003-11 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Anwendungsbereich angepasst; b) Normative Verweisungen zur Probenahme und zur Präzision ergänzt und aktualisiert; c) Schiffchenaufgabesystem weggelassen und Maximalvolumen für Mikroliterspritzen auf 100 mikroliter begrenzt; d) Anforderungen an die Reinheit von Sauerstoff auf 99,95 % reduziert; e) Herstellung der Stammlösungen und der Kalibrierlösungen beschrieben; f )Dosiervolumen angepasst; g) Kriterium für erfolgreiche Wiederholungsmessung angepasst; h) Auswertung ergänzt und Ergebnisberechnung beschrieben; i) Präzisionsangaben an die Ergebnisse des durchgeführten Ringversuches angepasst; j) Prüfbericht ergänzt; k) Dokument redaktionell überarbeitet. Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des gebundenen Stickstoffs in Mineralöl-Kohlenwasserstoffen fest. E DIN 51455: 2019-12 Print: 89,80 EUR/ Download: 82,60 EUR Flüssige Mineralölerzeugnisse - Bestimmung der Partikelanzahl und Partikelgröße in Ölen Liquid petroleum products - Determination of particle number and particle size in oils Vorgesehen als Ersatz für DIN SPEC 51455: 2018-09 Erscheinungsdatum: 2019-11-29 Einsprüche bis 2020-01-22 Gegenüber DIN SPEC 51455: 2018-09 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Präzisierung des Anwendungsbereichs; b) Präzisierung der Durchführung; c) Abschätzung der Präzision des Prüfverfahrens; d) Anpassung der Veröffentlichungsform und Überführung der DIN SPEC 51455 in eine Norm. Dieses Dokument gilt für frische Mineralöle und synthetische Öle mit und ohne Additive. Sofern sich eine TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 48 Normen 49 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 adäquate Probenmenge über einen Membranfilter abfiltrieren lässt und die Rückstände mit Lösemittel ölfrei gewaschen werden können, lässt sich dieses Dokument auch auf gebrauchte Öle anwenden. E DIN 51784: 2019-12 Print: 44,40 EUR/ Download: 40,80 EUR Prüfung flüssiger Brennstoffe - Bestimmung des Schmierölgehaltes in Zweitaktermischungen über die Bestimmung des Abdampfrückstandes nach dem Aufblaseverfahren Testing of liquid fuels - Determination of content of lubricating oils of lubricated petrol on the determination of test gum content in hydrocarbons by jet evaporation Erscheinungsdatum: 2019-11-01 Einsprüche bis 2019-12-25 Gegenüber DIN 51784: 1983-01 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Dokument wurde redaktionell überarbeitet; b) Verweisungen wurden aktualisiert. Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Schmierölgehaltes in Zweitaktermischungen über die Bestimmung des Abdampfrückstandes nach dem Aufblaseverfahren fest. B DIN 51807-2: 1990-03 Prüfung von Schmierstoffen; Prüfung des Verhaltens von Schmierfetten gegenüber Wasser; Dynamische Prüfung Zurückziehung beabsichtigt: kein Bedarf mehr. Einsprüche bis 2020-01-31 1.1.1.1 Übersetzugen DIN EN ISO 3405: 2019-09 Print: 177,80 EUR/ Download: 163,50 EUR Petroleum and related products from natural or synthetic sources - Determination of distillation characteristics at atmospheric pressure (ISO 3405: 2019) Mineralölerzeugnisse und verwandte Produkte mit natürlichem oder synthetischem Ursprung - Bestimmung des Destillationsverlaufes bei Atmosphärendruck (ISO 3405: 2019) DIN ISO 11009: 2019-09 Print: 74,60 EUR/ Download: 68,50 EUR Petroleum products and lubricants - Determination of water washout characteristics of lubricating greases (ISO 11009: 2000) Mineralölerzeugnisse und Schmierstoffe - Bestimmung der dynamischen Wasserbeständigkeit von Schmierfetten (ISO 11009: 2000) 1.1.2 Technische Lieferbedingungen des BAAINBw Z BAAINBw TL 9150-0072: 2012-09 Technische Lieferbedingungen - Schmierfett, Wälzlager (seewasserbeständig); NATO-Kode: ohne; Bw-Kode: GY3015 A Zurückgezogen, ersetzt durch BAAINBw TL 9150- 0072: 2019-09 BAAINBw TL 9150-0072: 2019-09 Technische Lieferbedingungen - Schmierfett, Wälzlager-, (seewasserbeständig); NATO-Kode: ohne; Bw- Kode: GY3015 Ersatz für BAAINBw TL 9150-0072: 2012-09 1.2 Internationale Normen und Entwürfe 1.2.1 EN-Normen ZE EN ISO 4259-1/ prA1: 2019-03 Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 1: Bestimmung der Präzisionsdaten von Prüfverfahren - Änderung 1 (ISO 4259- 1: 2017/ DAM 1: 2019) EN ISO 4259-1/ A1: 2019-10 Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 1: Bestimmung der Präzisionsdaten von Prüfverfahren - Änderung (ISO 4259- 1: 2017/ Amd 1: 2019) Petroleum and related products - Precision of measurement methods and results - Part 1: Determination of precision data in relation to methods of test - Amendment 1 (ISO 4259-1: 2017/ Amd 1: 2019) Änderung von EN ISO 4259-1: 2017-12 ZE EN ISO 4259-2/ prA1: 2019-03 Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 2: Anwendung der Präzisionsdaten von Prüfverfahren (ISO 4259-2: 2017/ DAM 1: 2019) ZE prEN ISO 4259-3: 2018-12 Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 3: Monitoring und Management der Präzisionsdaten in Bezug auf Prüfverfahren (ISO/ DIS 4259-3: 2018) Zurückgezogen, ersetzt durch FprEN ISO 4259-3: 2019- 10 E FprEN ISO 4259-3: 2019-10 Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 3: Monitoring und Management der Präzisionsdaten in Bezug auf Prüfverfahren (ISO/ FDIS 4259-3: 2019) Petroleum and related products - Precision of measurement methods and results - Part 3: Monitoring and management of precision data in relation to methods of test (ISO/ FDIS 4259-3: 2019) Ersatz für prEN ISO 4259-3: 2018-12 ZE prEN ISO 12922: 2019-02 Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie H (Hydraulische Systeme) - An- TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 49 Normen 50 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 forderungen an Druckflüssigkeiten in den Kategorien HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR und HFDU (ISO/ DIS 12922: 2019) Zurückgezogen, ersetzt durch FprEN ISO 12922: 2019- 10 E FprEN ISO 12922: 2019-10 Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie H (Hydraulische Systeme) - Anforderungen an Druckflüssigkeiten in den Kategorien HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR und HFDU (ISO/ FDIS 12922: 2019) Lubricants, industrial oils and related products (class L) - Family H (Hydraulic systems) - Specifications for hydraulic fluids in categories HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR and HFDU (ISO/ FDIS 12922: 2019) Vorgesehen als Ersatz für EN ISO 12922: 2012-12; Ersatz für prEN ISO 12922: 2019-02 E prEN 15199-3: 2019-10 Mineralölerzeugnisse - Gaschromatographische Bestimmung des Siedeverlaufes - Teil 3: Rohöle Petroleum products - Determination of boiling range distribution by gas chromatography method - Part 3: Crude oil Vorgesehen als Ersatz für EN 15199-3: 2008-05 Einsprüche bis 2020-01-16 1.2.2 ISO-Normen E ISO/ DIS 2137: 2019-10 67,20 EUR Mineralölerzeugnisse und Schmierstoffe - Bestimmung der Konuspenetration von Schmierfetten und Petrolatum Petroleum products and lubricants - Determination of cone penetration of lubricating greases and petrolatum Vorgesehen als Ersatz für ISO 2137: 2007-12 Einsprüche bis 2019-12-27 E ISO 2176 DAM 1: 2019-09 67,20 EUR Mineralölerzeugnisse - Schmierfette - Bestimmung des Tropfpunktes Petroleum products - Lubricating grease - Determination of dropping point; Amendment 1 Vorgesehen als Änderung von ISO 2176: 1995-03 Einsprüche bis 2019-12-11 ZE ISO/ DIS 4259-3: 2018-12 Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 3: Monitoring und Management der Präzisionsdaten in Bezug auf Prüfverfahren Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ FDIS 4259-3: 2019- 10 E ISO/ FDIS 4259-3: 2019-10 102,00 EUR Mineralölerzeugnisse - Präzision von Messverfahren und Ergebnissen - Teil 3: Monitoring und Management der Präzisionsdaten in Bezug auf Prüfverfahren Petroleum and related products - Precision of measurement methods and results - Part 3: Monitoring and verification of published precision data in relation to methods of test Ersatz für ISO/ DIS 4259-3: 2018-12 ZE ISO/ FDIS 6521-3: 2019-07 Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie D (Kompressoren) - Teil 3: Anforderungen in den Kategorien DRA, DRB, DRC, DRD, DRE, DRF und DRG (Schmierstoffe für Kältemittelverdichter) ISO 6521-3: 2019-10 102,00 EUR Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie D (Kompressoren) - Teil 3: Anforderungen in den Kategorien DRA, DRB, DRC, DRD, DRE, DRF und DRG (Schmierstoffe für Kältemittelverdichter) Lubricants, industrial oils and related products (Class L) - Family D (compressors) - Part 3: Specifications of categories DRA, DRB, DRC, DRD, DRE, DRF and DRG (lubricants for refrigerating compressors) ZE ISO/ DIS 12922: 2019-02 Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie H (Hydraulische Systeme) - Anforderungen an Druckflüssigkeiten in den Kategorien HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR und HFDU Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ FDIS 12922: 2019-10 E ISO/ FDIS 12922: 2019-10 67,20 EUR Schmierstoffe, Industrieöle und verwandte Produkte (Klasse L) - Familie H (Hydraulische Systeme) - Anforderungen an Druckflüssigkeiten in den Kategorien HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR und HFDU Lubricants, industrial oils and related products (class L) - Family H (hydraulic systems) - Specifications for hydraulic fluids in categories HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR and HFDU Vorgesehen als Ersatz für ISO 12922: 2012-12; Ersatz für ISO/ DIS 12922: 2019-02 2 Sonstige tribologisch relevante Normen 2.1 Nationale Normen und Entwürfe 2.1.1 DIN-Normen Z DIN EN ISO 3252: 2001-02 Pulvermetallurgie - Begriffe (ISO 3252: 1999); Deutsche Fassung EN ISO 3252: 2000 Zurückgezogen, ersetzt durch DIN EN ISO 3252: 2019- 12 DIN EN ISO 3252: 2019-12 Print: 129,80 EUR/ Download: 119,60 EUR Pulvermetallurgie - Begriffe (ISO 3252: 2019); Deutsche Fassung EN ISO 3252: 2019 TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 50 Normen 51 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Powder metallurgy - Vocabulary (ISO 3252: 2019); German version EN ISO 3252: 2019 Ersatz für DIN EN ISO 3252: 2001-02 Gegenüber DIN EN ISO 3252: 2001-02 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) „Einleitung“ aufgenommen; b) Abschnitt 1 „Anwendungsbereich“ überarbeitet; c) Abschnitt 2 „Normative Verweisungen“ aufgenommen; d) Zuordnung der Begriffe zu den Bereichen „3.1 Begriffe in Verbindung mit Pulvern“, „3.2 Begriffe in Verbindung mit Formen“, „3.3 Begriffe im Zusammenhang mit Sintern und Eigenschaften von Sinterwerkstoffen“, „3.4 Begriffe im Zusammenhang mit den Behandlungen nach dem Sintern“ und „3.5 Begriffe im Zusammenhang mit pulvermetallurgischen Werkstoffen“ überarbeitet; e) Begriffe, aufgenommen: 3.1.7, 3.1.28, 3.1.41, 3.1.67, 3.1.68, 3.2.7, 3.2.17, 3.2.22, 3.2.25, 3.2.30, 3.2.31, 3.2.46, 3.2.51, 3.2.56, 3.2.79, 3.2.87, 3.2.89, 3.3.15, 3.3.23, 3.3.24, 3.3.26, 3.3.30, 3.3.34, 3.3.58, 3.3.68, 3.3.69, 3.4.2, 3.4.3, 3.4.11, 3.5.16; f) Begriffe, überarbeitet: 3.1.9, 3.1.11, 3.1.21, 3.1.25, 3.1.34, 3.1.44, 3.1.47, 3.1.51, 3.1.63, 3.1.75, 3.1.76, 3.2.5, 3.2.11, 3.2.36, 3.2.57, 3.2.60, 3.2.62, 3.2.80, 3.2.88; g) Begriffe, entfallen: „Lamination“ (vorm. Nr. 2407), „Fließzeit“ (vorm. Nr. 1510); h) Bild 1 „Nadeliges Pulver“ (3.1.1) hinzugefügt; i) darauffolgende Bilder entsprechend neu nummeriert; j) Dokument redaktionell überarbeitet. Dieses Dokument definiert die Begriffe aus dem Gebiet Pulvermetallurgie. Die Pulvermetallurgie ist ein Zweig der Metallurgie, der sich mit der Herstellung metallischer Pulver oder der Herstellung von Teilen, die aus solchen Pulvern mit oder ohne Zusätze nichtmetallischer Pulver durch Formen und Sintern erzeugt werden, beschäftigt. Z DIN 8164: 1999-08 Buchsenketten Zurückgezogen, ersetzt durch DIN 8164: 2019-11 DIN 8164: 2019-11 Print: 51,70 EUR/ Download: 47,60 EUR Buchsenketten Bush chains Ersatz für DIN 8164: 1999-08 Gegenüber DIN 8164: 1999-08 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Kennzeichnung in Tabelle 1 eingefügt zur Erklärung welche Rundteile (Bolzen und Buchsen) von Förderketten nach DIN 8165 verwendet werden; b) Verweisung auf die Allgemeintoleranzen nach DIN ISO 2768-1 wurde aufgehoben; c) Splinte der Verbindungsglieder S und L nach DIN EN ISO 1234 aktualisiert; d) Überschrift Tabelle 1 abgeändert und erweitert; e) Benennung Tabelle 2 präzisiert; f) Norm redaktionell überarbeitet; g) die Laschendicke ist nicht mehr als Nennmaß definiert. Das Dokument legt die Maße und Mindestbruchkräfte fest. Buchsenketten nach dieser Norm werden für langsam laufende Antriebe geringer Präzision eingesetzt. Z DIN ISO 12132: 2000-06 Gleitlager - Qualitätssicherung von dünnwandigen Lagerschalen - Konstruktions-FMEA (ISO 12132: 1999) Zurückgezogen, ersetzt durch DIN ISO 12132: 2019-12 DIN ISO 12132: 2019-12 Print: 67,00 EUR/ Download: 61,70 EUR Gleitlager - Qualitätssicherung von dünnwandigen Lagerschalen - Konstruktions-FMEA (ISO 12132: 2017) Plain bearings - Quality assurance of thin-walled halfbearings - Design FMEA (ISO 12132: 2017) Ersatz für DIN ISO 12132: 2000-06 Gegenüber DIN ISO 12132: 2000-06 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Anpassung an ISO-Regularien; b) Aktualisierung der Normativen Verweisungen; c) Überarbeitung des Abschnittes 3; d) Überarbeitung der Tabelle 1. Das Dokument enthält Richtlinien zur Darstellung von Konstruktions-FMEA für dünnwandige Lagerschalen in Verbrennungsmotoren. Z DIN ISO 12308: 1998-07 Gleitlager - Qualitätssicherung - Musterarten; Begriffe, Verwendung und Prüfung (ISO 12308: 1994) Zurückgezogen, ersetzt durch DIN ISO 12308: 2019-11 DIN ISO 12308: 2019-11 Print: 51,70 EUR/ Download: 47,60 EUR Gleitlager - Qualitätssicherung von Musterarten - Begriffe, Verwendung und Prüfung (ISO 12308: 2017) Plain bearings - Quality assurance of sample types - Definitions, applications and testing (ISO 12308: 2017) Ersatz für DIN ISO 12308: 1998-07 Gegenüber DIN ISO 12308: 1998-07 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Anpassung an ISO-Regularien; b) Aktualisierung des Anwendungsbereiches; c) Aktualisierung der normativen Verweisungen; d) Aufnahme des Abschnitts 3; e) Überarbeitung der Tabelle 1. Das Dokument definiert Musterarten von Gleitlagern, sowie diese zwischen Käufer und Hersteller zur Anwendung kommen. 2.1.1.1 Übersetzungen DIN ISO 3547-2: 2019-10 Print: 102,60 EUR/ Download: 94,40 EUR Plain bearings - Wrapped bushes - Part 2: Test data for outside and inside diameters (ISO 3547-2: 2017) Gleitlager - Gerollte Buchsen - Teil 2: Prüfangaben für Außen- und Innendurchmesser (ISO 3547-2: 2017) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 51 Normen 52 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DIN ISO 3547-3: 2019-10 Print: 92,90 EUR/ Download: 85,50 EUR Plain bearings - Wrapped bushes - Part 3: Lubrication holes, grooves and indentations (ISO 3547-3: 2017) Gleitlager - Gerollte Buchsen - Teil 3: Schmierlöcher, Schmiernuten, Schmiertaschen (ISO 3547-3: 2017) DIN ISO 3547-4: 2019-10 Print: 64,90 EUR/ Download: 59,60 EUR Plain bearings - Wrapped bushes - Part 4: Materials (ISO 3547-4: 2017) Gleitlager - Gerollte Buchsen - Teil 4: Werkstoffe (ISO 3547-4: 2017) DIN EN ISO 4491-4: 2019-09 Print: 83,70 EUR/ Download: 77,20 EUR Metallic powders - Determination of oxygen content by reduction methods - Part 4: Total oxygen by reductionextraction (ISO 4491-4: 2019) Metallpulver - Bestimmung des Sauerstoffgehaltes durch Reduktionsverfahren - Teil 4: Gesamt-Sauerstoffgehalt durch Reduktionsextraktion (ISO 4491-4: 2019) DIN ISO 12308: 2019-11 Print: 64,90 EUR/ Download: 59,60 EUR Plain bearings - Quality assurance of sample types - Definitions, applications and testing (ISO 12308: 2017) Gleitlager - Qualitätssicherung von Musterarten - Begriffe, Verwendung und Prüfung (ISO 12308: 2017) 2.1.2 VDI-Richtlinien Z VDI/ VDE 2252 Blatt 1: 1999-10 Feinwerkelemente - Führungen - Gleitlager, Allgemeine Grundlagen VDI/ VDE 2252 Blatt 2: 2007-09 Feinwerkelemente - Führungen - Nichtmetall-Gleitlager Z VDI/ VDE 2252 Blatt 8: 1976-06 Feinwerkelemente, Führungen; Wälzlager und andere Wälzführungen Z VDI/ VDE 2253 Blatt 1: 1967-10 Feinwerkelemente; Sperrungen; Gesperre Z VDI/ VDE 2254 Blatt 1: 1990-09 Feinwerkelemente; Drehkupplungen; Dauerkupplungen 2.2 Internationale Normen und Entwürfe 2.2.1 EN-Normen Z DIN ISO 3878: 1991-07 Hartmetalle; Vickers-Härteprüfung; Identisch mit ISO 3878: 1983 Historisch; technisch veraltet; dafür kann DIN EN ISO 6507-1: 2018-07, DIN EN ISO 6507-2: 2018-07, DIN EN ISO 6507-3: 2018-07 und DIN EN ISO 6507-4: 2018-07 angewendet werden. 2.2.2 ISO-Normen ZE ISO 3601-1 DAM 1: 2018-10 Fluid power systems - O-rings - Part 1: Inside diameters, cross-sections, tolerances and designation codes; Amendment 1 ISO 3601-1 AMD 1: 2019-09 18,60 EUR Fluidtechnik - O-Ringe - Teil 1: Innendurchmesser, Schnurstärken, Toleranzen und Bezeichnung; Änderung 1 Fluid power systems - O-rings - Part 1: Inside diameters, cross-sections, tolerances and designation codes; Amendment 1 Änderung von ISO 3601-1: 2012-03 ZE ISO/ DIS 6281: 2019-01 Gleitlager - Prüfung bei Vollschmierung und Mischreibung in Prüfständen Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ FDIS 6281: 2019-10 E ISO/ FDIS 6281: 2019-10 102,00 EUR Gleitlager - Prüfung bei Vollschmierung und Mischreibung in Prüfständen Plain bearings - Testing under conditions of hydrodynamic and mixed lubrication in test rigs Vorgesehen als Ersatz für ISO 6281: 2007-06; Ersatz für ISO/ DIS 6281: 2019-01 Z ISO 6626-3: 2008-06 Internal combustion engines - Piston rings - Part 3: Coil-spring-loaded oil control rings made of steel Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 6626-3: 2019-09 ZE ISO/ DIS 6626-3: 2016-04 Internal combustion engines - Piston rings - Part 3: Coil-spring-loaded oil control rings made of steel ISO 6626-3: 2019-09 136,70 EUR Internal combustion engines - Piston rings - Part 3: Coil-spring-loaded oil control rings made of steel Ersatz für ISO 6626-3: 2008-06 E ISO/ DIS 7902-1: 2019-09 67,20 EUR Hydrodynamische Radial-Gleitlager im stationären Betrieb - Kreiszylinderlager - Teil 1: Berechnung Hydrodynamic plain journal bearings under steady-state conditions - Circular cylindrical bearings - Part 1: Calculation procedure Vorgesehen als Ersatz für ISO 7902-1: 2013-11 Einsprüche bis 2019-12-1 Z ISO 9628: 2006-04 Wälzlager - Spannlager und exzentrischer Spannring - Grenzmaße und Toleranzen Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 9628: 2019-09 TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 52 Normen 53 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 Z ISO 9628 AMD 1: 2011-03 Wälzlager - Spannlager und exzentrischer Spannring - Grenzmaße und Toleranzen - Änderung 1: Durchmesserreihe 3 Zurückgezogen, ersetzt durch ISO 9628: 2019-09 ZE ISO/ FDIS 9628: 2019-03 Wälzlager - Spannlager und exzentrischer Spannring - Grenzmaße und Toleranzen ISO 9628: 2019-09 159,80 EUR Wälzlager - Spannlager und exzentrischer Spannring - Grenzmaße und Toleranzen Rolling bearings - Insert bearings and eccentric locking collars - Geometrical product specifications (GPS) and tolerance values Ersatz für ISO 9628: 2006-04 und ISO 9628 AMD 1: 2011-03 Z ISO/ TR 10064-1: 2017-07 Leitfaden zur Kontrollpraxis - Teil 1: Messung von Stirnräder-Zahnflanken Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ TR 10064-1: 2019-09 ISO/ TR 10064-1: 2019-09 229,40 EUR Code of inspection practice - Part 1: Measurement of cylindrical gear tooth flanks Ersatz für ISO/ TR 10064-1: 2017-07 ZE ISO/ DIS 10070: 2019-03 Metallpulver - Bestimmung der spezifischen Außenoberfläche durch Messung der Permeabilität von Luft in einem Pulverbett unter gleichförmigen Strömungsbedingungen Zurückgezogen, ersetzt durch ISO/ FDIS 10070: 2019-09 E ISO/ FDIS 10070: 2019-09 102,00 EUR Metallpulver - Bestimmung der spezifischen Außenoberfläche durch Messung der Permeabilität von Luft in einem Pulverbett unter gleichförmigen Strömungsbedingungen Metallic powders - Determination of envelope-specific surface area from measurements of the permeability to air of a powder bed under steady-state flow conditions Vorgesehen als Ersatz für ISO 10070: 1991-12; Ersatz für ISO/ DIS 10070: 2019-03 ISO/ TR 22681: 2019-09 67,20 EUR Hydraulic fluid power - Impact and use of ISO 11171: 2016 m(b) and m(c) particle size designations on particle count and filter test data 3 Vorhaben 3.1 DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP) Mineralölerzeugnisse und Schmierstoffe - Bestimmung des Tropfpunktes von Schmierfetten mit einem automatischen Prüfgerät; NA 062-06-52 AA <06235672> 3. 1.1 Zurückziehung DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP) Mineralölerzeugnisse - Gaschromatographische Bestimmung des Siedeverlaufes - Teil 1: Mitteldestillate und Grundöle; (DIN EN 15199-1: 2007-01); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 062-06-14 AA <06235191> Mineralölerzeugnisse - Gaschromatographische Bestimmung des Siedeverlaufes - Teil 2: Schweröle und Rückstandsöle; (DIN EN 15199-2: 2007-01); (Europäisches Normungsvorhaben); NA 062-06-14 AA <06235192> Prüfung von Schmierstoffen; Prüfung des Verhaltens von Schmierfetten gegenüber Wasser; Dynamische Prüfung; (DIN 51807-2: 1990-03); NA 062-06-52 AA <06235677> 4 Erklärung über die technischen Regeln Soweit bekannt sind zu den einzelnen Dokumenten Preise angegeben. Ein Preisnachlass auf DIN-Normen und DIN SPEC wird gewährt für Mitglieder des DIN in Höhe von 15 % und für Angehörige anerkannter Bildungseinrichtungen (Bestellung muss mit Nachweis versehen sein) in Höhe von 50 %. Alle DIN-Normen, DIN-Norm-Entwürfe, DIN SPEC und Beiblätter können ohne Mehrpreis im Monatsabonnement bezogen werden. Bei der Bestellung ist die genaue Bezeichnung des Fachgebietes, möglichst unter Verwendung der ICS-Zahlen, anzugeben (siehe DIN- Mitt. 72. 1993, Nr. 8, S. 443 bis 450). Ein Anschriftenverzeichnis der Stellen im Ausland, bei denen Deutsche Normen eingesehen und bestellt werden können, wird vom Beuth Verlag GmbH, AuslandsNormen-Service, 10772 Berlin, kostenlos abgegeben. Die Ausgabedaten der anderen technischen Regeln sind nicht immer identisch mit ihrem Erscheinungstermin oder mit dem Beginn ihrer Gültigkeit. Um eine möglichst vollständige Information zu geben, werden Entwürfe von anderen technischen Regeln auch bei bereits abgelaufener Einspruchsfrist angezeigt. Voraussetzung für die Aufnahme einer Titelmeldung in die DITR-Datenbanken ist das Vorliegen eines Belegexemplars der technischen Regel. Alle regelerstellenden Organisationen werden daher gebeten, Belegstücke zu Veränderungen ihrer Regelwerke mit Preisangabe an folgende Anschrift zu senden: Deutsches Informationszentrum für technische Regeln (DITR), 10772 Berlin. Erklärung der im DIN-Anzeiger für technische Regeln verwendeten Vorzeichen: TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 53 Normen 54 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 V = DIN SPEC (Vornorm) F = DIN SPEC (Fachbericht) P = DIN SPEC (PAS) A = DIN SPEC (CWA) G = Geschäftsplan (GP → einer DIN SPEC (PAS)) E = Entwurf M = Manuskriptverfahren C = Corrigendum/ Berichtigung Ü = Übersetzung B = Beabsichtigte Zurückziehung (BV → einer Vornorm, BE → eines Entwurfs) Z = Zurückziehung (ZV → einer Vornorm, ZE → eines Entwurfs) 4.1 Europäische und internationale Normungsergebnisse 4.1.1 Europäische Normen Der Druck der vom Europäischen Komitee für Normung (CEN) angenommenen EN als DIN-EN-Norm ist vorgesehen. Bis zu deren Veröffentlichung kann das Vormanuskript in deutscher Sprachfassung (falls vorhanden) beim Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin, gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Der Druck der vom Europäischen Komitee für Elektrotechnische Normung (CENELEC) angenommenen EN und HD als DIN-ENbzw. DIN-EN-Norm mit VDE- Klassifizierung ist in Vorbereitung. Bis zu deren Veröffentlichung kann das Vormanuskript bei der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE, Stresemannallee 15, 60596 Frankfurt, gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Die Übernahme der vom Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) angenommenen EN in das Deutsche Normenwerk ist in Vorbereitung. Bis zur Übernahme als DIN-Norm kann das Vormanuskript bei der DKE gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. 4.1.2 Europäische Norm-Entwürfe Die spätere Übernahme der von CEN und CENELEC veröffentlichten Norm-Entwürfe (prEN) und der von CENELEC herausgegebenen HD-Entwürfe (prHD) in das Deutsche Normenwerk ist vorgesehen. Hinsichtlich der Schlussentwürfe (prEN) von CEN, die ohne Einspruchsfristen angezeigt werden, können Vormanuskripte in deutscher Sprachfassung (falls vorhanden) zu den angegebenen Preisen bezogen werden. Bei Dokumenten, die im Parallelen Umfrageverfahren bei IEC und CENELEC erschienen sind, ist in Klammern die Nummer des IEC-Dokumentes angegeben. Diese Entwürfe können bei der DKE gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Stellungnahmen sind bis zum angegebenen Termin an die DKE zu richten. Die vom ETSI veröffentlichten Entwürfe für Europäische Normen (prEN) sollen später in das Deutsche Normenwerk übernommen werden. Diese Entwürfe (überwiegend in englischer Sprache) können bei der DKE gegen Kostenbeteiligung bezogen werden. Stellungnahmen sind bis zum angegebenen Termin an die DKE zu richten. 4.1.3 Internationale Normen und Norm-Entwürfe Die Ergebnisse der Arbeit der Internationalen Organisation für Normung (ISO) und der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) sowie der ISO/ IEC-Arbeit können im DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin, IEC- Normen und IEC-Entwürfe zusätzlich bei der DKE eingesehen werden. Die Ergebnisse der ISO- und IEC-Arbeit sind in Englisch und/ oder Französisch erhältlich. Sie liegen in deutscher Übersetzung vor, wenn sie gleichzeitig als Europäische Normen oder DIN-ISO- oder DIN-IEC- Normen übernommen werden. Kopien der ISO-Norm-Entwürfe können beim DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (AuslandsNormen- Service), 10772 Berlin, bezogen werden. Europäische und Internationale Technische Spezifikationen (TS) und Berichte (TR) sowie Internationale öffentlich verfügbare Spezifikationen (PAS) Europäische und Internationale Technische Spezifikationen werden herausgegeben, wenn ein Norm-Entwurf keine ausreichende Zustimmung zur Veröffentlichung als Norm erreichen konnte oder wenn sich ein zu normender Gegenstand noch in der Entwicklungs- oder Erprobungsphase befindet. Europäische und Internationale Technische Berichte dienen zur Bekanntmachung bestimmter Daten, die für die europäische bzw. internationale Normungsarbeit von Nutzen sind. Europäische Technische Spezifikationen werden in der Regel als DIN SPEC (Vornorm) übernommen. Europäische und Internationale Technische Spezifikationen werden spätestens drei Jahre nach ihrer Veröffentlichung mit dem Ziel überprüft, die für die Herausgabe einer Norm erforderliche Einigung anzustreben. Europäische Technische Berichte können bei Bedarf als DIN SPEC (Fachbericht) übernommen werden. Internationale öffentlich verfügbare Spezifikationen (PAS) können von der ISO herausgegeben werden, wenn TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 54 Normen 55 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 sich ein Thema noch in der Entwicklung befindet oder wenn aus einem anderen Grund derzeit noch keine Internationale Norm veröffentlicht werden kann. Eine PAS kann auch ein in Zusammenarbeit mit einer externen Organisation erarbeitetes Dokument sein, das nicht den Anforderungen einer Internationalen Norm entspricht. Europäische und Internationale Workshop Agreements (CWA und IWA) Diese Dokumente sind Ergebnisse von Arbeiten europäischer oder internationaler Expertengruppen (Workshops) im Rahmen von CEN/ CENELEC und ISO/ IEC, jedoch außerhalb der Technischen Komitees. Sie liegen, falls nicht anders angegeben, in englischer Fassung vor. 5 Herausgeber und Bezugsquellen 5.1 Deutsche Normen Herausgeber: DIN Deutsches Institut für Normung e. V., 10772 Berlin Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin 5.2 Europäische Normen Herausgeber: European Committee for Standardization (CEN), 17,Avenue Marnix, 1000 BRUXELLES, BELGIEN Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin 5.3 ISO-Normen Herausgeber: International Organization for Standardization, Case postale 56, 1211 GENÈ VE 20, SCHWEIZ- Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin 5.4 VDI-Richtlinien Herausgeber: Verein Deutscher Ingenieure (VDI), Postfach 10 11 39, 40002 Düsseldorf Bezug: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlinoblenz 5.5 Technische Lieferbedingungen des BAAINBw Herausgeber: Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw), Postfach 30 01 65, 56057 Koblenz Bezug: Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw), Postfach 30 01 65, 56057 . TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 55 Anzeige 56 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 BAUWESEN \ QUALITÄTSMANAGEMENT Ingolf Friederici Konformität von Produkten Gesetzliche Anforderungen, Konformitätsbewertungen, Konformitätsdokumente, Prüfbescheinigungen 2019, 310 Seiten €[D] 49,90 ISBN 978-3-8169-3471-4 eISBN 978-3-8169-8471-9 Dieses Buch vermittelt einen breiten Überblick über die gesetzlichen und normativen Grundlagen und trägt durch vertiefende Interpretationen der einschlägigen Dokumente zu deren besserem Verständnis bei. Fundierte Praxistipps und Muster sowie ein umfangreicher Fragen-Antworten-Katalog sorgen für einen hohen Nutzen beim Leser. Inhalt: Konformität Gesetzliche Grundlagen und normative Regeln DIN EN 10204 Prüfbescheinigungen DIN EN ISO 16228 Mechanische Verbindungselementarten von Prüfbescheinigungen DIN EN ISO/ IEC 17050 Konformitätserklärung des Anbieters EU-Richtlinien und -Verordnungen EU-Maschinenrichtlinie EU-Druckgeräterichtlinie EU-Bauprodukteverordnung Weitere EU-Produktrichtlinien und -verordnungen Weitere Prüf- und Konformitätsdokumente Rechtliche Aspekte Der Autor: Ingolf Friederici ist Ingenieur für Normung und Qualitätsmanagement. Er studierte an der Ingenieurschule Frankfurt. Berufliche Stationen: Sachbearbeiter, Gruppenleiter und Abteilungsleiter in Konstruktion und Normung, Leiter Qualitätsplanung und QM-System, Seminarleiter. Der Autor war als Experte in deutschen und europäischen Normungsgremien zu zahlreichen Sachthemen, u. a. Qualitätsmanagement und Prüfbescheinigungen tätig. Die Interessenten: Führungskräfte und Mitarbeiter aus Entwicklung und Konstruktion, Produktmanagement, Verkauf und Vertrieb, Einkauf, Produktion, Qualitätssicherung aus Unternehmen vieler Branchen, von Händlern, von Abnahmeorganisationen sowie Lehrpersonal an Berufsschulen und Technischen Fachhochschulen expert verlag GmbH Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Tel. +49 (0)7071 97556-0 \ Fax +49 (0)7071 97 97-11 \ info@narr.de \ www.narr.de Stand: Mai 2020 · Änderungen und Irrtümer vorbehalten! TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 56 Checkliste Autorenangaben Federführender Autor: F Postanschrift F Telefon- und Faxnummer F eMail-Adresse Alle Autoren: F Akademische Grade, Titel F Vor- und Zunamen F Orcid-ID F Institut/ Firma F Ortsangabe mit PLZ Umfang/ Form F bis ca. 3500 Wörter F neue deutsche Rechtschreibung und Kommasetzung bitte nach Duden Daten F Beitrag in WORD und als PDF (beide mit Bildern und Bildunterschriften etc.) F Bilddaten unbedingt zusätzlich als tif oder jpg (300 dpi/ ca. 2000 x 1200 Pixel der Originaldatei) Vektordaten als eps Manuskript F kurzer, prägnanter Titel F deutsche Zusammenfassung, 5 bis 10 Zeilen, ca. 100 Wörter F Schlüsselwörter, 6 bis 8 Begriffe F englisches Abstract, 5 bis 10 Zeilen, ca. 100 Wörter (bitte von einem Muttersprachler prüfen lassen) F Keywords, 6 bis 8 Begriffe F Bilder/ Diagramme/ Tabellen (bitte durchnummerieren und Nummern im Text erwähnen) F Bild- und Diagramm-Unterschriften, Tabellen-Überschriften F Literaturangaben Manuskript und Daten bitte an Dr. Manfred Jungk eMail: manfred.jungk@mj-tribology.com Tel.: +49 (0)6722-500836 Fax: +49 (0)6722-7506685 Nach Abschluss der Satzarbeiten erhalten Sie einen Korrekturabzug mit der Bitte um kurzfristige Durchsicht und Freigabe. Änderungen gegen das Manuskript sind in diesem Stadium nicht mehr möglich. Bitte beachten Sie ferner Redaktion und Verlag gehen davon aus, dass die Autoren zur Veröffentlichung berechtigt sind, dass die zur Verfügung gestellten Texte und das Bildmaterial nicht Dritte in ihren Rechten verletzen und dass bei Bildmaterial, wo erforderlich, die Quellen angeben sind. Bitte holen Sie im Zweifelsfall eine Abdruckgenehmigung beim Rechteinhaber ein. Redaktion und Verlag können keine Haftung für eventuelle Rechtsverletzungen übernehmen. Herausgeber Dr. Manfred Jungk eMail: manfred.jungk@mj-tribology.com Tel.: +49 (0)6722-500836 Fax: +49 (0)6722-7506685 www.mj-tribology.com Verlag expert verlag GmbH Dischingerweg 5 D-72070 Tübingen Tel.: +49 (0)7071-97556-0 Fax: +49 (0)7071-9797-11 eMail: info@verlag.expert www.expertverlag.de Redaktion Dr. rer. nat. Erich Santner eMail: esantner@arcor.de Tel.: +49 (0)02 28 9 61 61 36 Ulrich Sandten eMail: sandten@verlag.expert Tel.: +49 (0)7071 97556 56 Tribologie und Schmierungstechnik Organ der Gesellschaft für Tribologie Organ der Österreichischen Tribologischen Gesellschaft Organ der Swiss Tribology Ihre Mitarbeit in Tribologie und Schmierungstechnik ist uns sehr willkommen! ISSN 0724-3472 Aus Forschung und Praxis www.expertverlag.de Thomas Bergs, Lars Uhlmann, Robby Mannens, Daniel Trauth Inkrementelle Randzonenmodifikation von einsatzgehärteten 16MnCr5-Stirnrädern mittels maschinellem Oberflächenhämmern Incremental edge zone modification of case hardened 16MnCr5 spur gears by means of machine hammer peening Thomas Röper, Christoph Bayer, René Büchner, Holger Schurz, Herbert Niedermeier, Thomas Kreis Innovations in the Development of Miniature Ball Bearings - Expanding the Performance Limits of Dental Turbine Bearings Andreas Keßler, Peter Elkenkamp, Balázs Magyar, Christoph Mayer Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen mittels eines FZG Prüfstandes Evaluation of the performance of lubricants using an FZG test rig Stefanie Schmidt, Laura Schilinsky, Christopher Dölle Reibungsreduzierung von Silikonelastomeren mittels VUV-Strahlung Reduction of Friction of Silicone Elastomers via VUV irradiation Sebastian Kamerling, Alois K. Schlarb Leistungssteigerung von Kunststoff/ Metall-Tribosystemen durch wärmeinduzierte Stoffumwandlungsprozesse Increasing the performance of polymer/ steel tribosystems using heat induced chemical transformations