Einfluss spanender Endbearbeitungen mit geometrisch unbestimmten Schneiden auf tribologische Funktionsflächen im Motorenbau sowie auf Reibung und Verschleiß

Reibung und Verschleiß sind Naturphänomene. Und doch wird ihnen nirgends so viel Aufmerksamkeit gewidmet wie im Verbrennungsmotor, der nach wie vor einen Grundpfeiler unserer Mobilität darstellt. Um Fahrzeuge mit niedrigem Kraftstoffverbrauch und einer langen Motorlebensdauer zu entwickeln, entstanden bis heute immer neue Lösungen zur Optimierung von Verbrennung und Motormechanik sowie hochauflösende, teilweise sogar kontinuierliche Messtechniken zu ihrer Erfassung und Bewertung. So hat zum Beispiel die Verschleißmessung mit Hilfe der Radionuklidtechnik in Verbindung mit Analysen der Topografie sowie der chemischen und strukturellen Eigenschaften der Reibkörperoberflächen bis in den Nanometerbereich wesentlich dazu beigetragen, Reibung und Verschleiß in ihrer Wechselwirkung im Motor „berechenbar“ zu machen.

Peter Berlet zeigt auf, wie günstige Veränderungen dünner oberflächennaher Werkstoffbereiche der Bauteile bereits in einem schonenden letzten Bearbeitungsschritt durch geschickte Wahl von Kühlschmierstoff, Werkzeug und Prozessparametern erzeugt und wie frühzeitig Rückschlüsse auf das Reibungs- und Verschleißverhalten gezogen werden können. Dabei stellt das Schnittkraftverhältnis während der Zerspanung, das den Widerstand des Materials gegenüber der Bearbeitung kennzeichnet, einen wichtigen Indikator für die späteren tribologischen Eigenschaften im Betrieb dar. Es wird beispielsweise dargestellt, wie einerseits durch den Kühlschmierstoff tribologisch günstige Additivelemente in das oberflächennahe Volumen eingebracht werden können und wie andererseits eine Überadditivierung des Kühlschmierstoffs mit negativen Auswirkungen auf das Bearbeitungsergebnis sowie auf Reibung und Verschleiß vermieden wird. Optimierte Finishprozesse führen dann zu einem niedrigeren Schnittkraftverhältnis bei der Zerspanung und weniger fertigungsbedingten Eigenspannungen im Gefüge.

Im Sinne einer Vorkonditionierung durch die Verringerung der materialabhängigen Scherspannung unterstützen die diskutierten spanenden Endbearbeitungen Honen und Schleifen das Einlaufen der Tribosysteme und fördern das Erreichen nachhaltig günstiger tribologischer Eigenschaften, um die Reibungsverluste von Verbrennungsmotoren weiter zu verringern.