Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Hochtemperaturtribologie – Reibung und Verschleiß bei hohen Temperaturen
Hohe Einsatztemperaturen sind allgegenwärtig: Ob in Antrieben, in industriellen Fertigungsprozessen wie Warmumformung und Zerspanung oder Energieerzeugung. Überall besteht das Problem, dass bei nicht mehr zureichender Schmierung mit Öl oder Fett ungeschmierte Reibkontake möglichst lange und zuverlässig funktionieren müssen. Häufig bestimmen oder begrenzen hohe Temperaturen die Leistungsfähigkeit reibbelasteter Systeme. Hohe Temperaturen entstehen dabei nicht nur durch die Umgebung, sondern werden auch durch Reibungswärme erzeugt. Dabei reagieren verschiedene Werkstoffklassen – Polymere, Metalle, Keramiken und Beschichtungen – sehr unterschiedlich auf erhöhte Einsatz- oder Reibtemperaturen: Während Polymere und manche Beschichtungen eher thermisch zersetzt werden, reagieren andere Werkstoffe stärker mit der Atmosphäre oder werden im stark adhäsiven Reibkontakt plastisch verformt. Eine besondere Herausforderung ist eine experimentelle Prüfung, bei der die thermischen Effekte – einschließlich der Wechselwirkungen mit der Atmosphäre – anwendungsnah simuliert werden können. Nur dann können relevante Aussagen zum tribologischen Verhalten von Systemen unter erhöhten Temperaturen erhalten werden.
Wir messen Reibung und Verschleiß an Werkstoffen und Bauteilen bei Temperaturen bis 800 °C. Wir klären die zugrunde liegenden Schädigungsmechanismen auf, beschreiben diese und leiten Maßnahmen zur Optimierung der Tribosysteme hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer ab.