Analyse des Zusammenhangs zwischen dem tribochemischen Aufbau von Grenzschichten und der Ausbildung von White Etching Crack-Schäden
Benjamin Pohrer
White Etching Cracks (WECs) sind Schälungen oder Risse im Bereich der Laufbahnen von Wälzlagern, die in Verbindung mit irreversiblen Gefügeveränderungen auftreten. Die für das Schadensbild namensgebenden mikrostrukturellen Veränderungen treten im lichtmikroskopischen Schliff als weiß anätzende Phasen hervor. Da bis heute weder Auslöser noch Ursachen des Phänomens eindeutig identifiziert werden konnten, ist eine anhaltende wissenschaftliche Debatte um die Entstehungsmechanismen von WECs entbrannt.
Vor diesem Hintergrund besteht die vorrangige Zielsetzung dieser Arbeit in einer schmierstoffseitigen Betrachtung der Wirkmechanismen und Zusammenhänge in einem ölgeschmierten Wälzkontakt unter Betriebsbedingungen, die zum Ausfall durch WEC-Schäden führen können. Um dieses anspruchsvolle Vorhaben in der Praxis umzusetzen, wurde ein neues Prüfsystem konzipiert, das es unter Einsatz einer kontrollierten elektrischen Zusatzbelastung ermöglicht, WEC-Schäden ohne chemische Vorbehandlung der Wälzlager zu erzeugen. Gleichzeitig wurde erstmalig der Versuch unternommen, mittels in situ FTIR-Spektroskopie anhand geringfügiger Änderungen der Schmierstoff-chemie Rückschlüsse auf tribochemische Reaktionen im Wälzkontakt zu ziehen. Darüber hinaus wurde der Aufbau isolierend wirkender Grenzschichten anhand des resultierenden Spannungsverhaltens der Prüflager verfolgt, um durch die Kombination beider Techniken eine fundierte Beurteilung der tribochemischen Schichtauf-, -ab- und -umbauprozesse zu ermöglichen.
