expertlip vertag Tribologie keramischer Werkstoffe Grundlagen -Werkstoffneuentwicklungen - Industrielle Anwendungsbeispiele Dr.

Transkript

1 Tribologie keramischer Werkstoffe Grundlagen -Werkstoffneuentwicklungen - Industrielle Anwendungsbeispiele Dr. Mathias Woydt Gerard Barbezat Dipl.-Ing. Holger Rabe M. W. Cook Josef Ressle Dr. Ute Effner Dr.-Ing. D. Steinmann Dr. Jochen G reim Jürgen Versteeg Dr.-Ing. H.-W. Hoffmeister Dr.-Ing. Andreas Wagemann Josef Kracker Dr. Gert Wahl Mit 147 Bildern, 38 Tabellen und 119 Literaturstellen Kontakt & Studium Band 605 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum DI Elmar Wippler expert verlag expertlip vertag

2 Inhaltsverzeichnis Einfluß der Bearbeitung bei geschmierten keramischen Wälzkontakten 1 U. EffnerundM.Woydt Einleitung Experimentelles Tribologische Testbedingungen Werkstoffe Bearbeitung Ergebnisse Reibung Verschleiß Oberflächenrauheiten Vergleich mit 100Cr69 Zusammenfassung Danksagung Literatur Wälzreibung von keramischen Werkstoffen unter Wasserschmierung 12 U. Effner und M. Woydt Einleitung Experimentelles Tribologische Testbedingungen Werkstoffe Bearbeitung Ergebnisse Reibung Verschleißbetrag Oberflächenrauheiten Zusammenfassung Danksagung Literatur

3 3 Tribologische Werkstoffkonzepte für den Trockenlauf 27 M. Woydt 3.1 Einführung Reibungszahlen Schlußfolgerung Kommerzielle Keramiken im Trockenlauf Tribologische Hochtemperaturanwendungen Werkstoffliche Schmierungskonzepte für den Trockenlauf Werkstoffentwicklung für den Trockenlauf Zusammenfassung Literatur 42 4 Keramische Werkstoffe in der Kraftwerkstechnik und in Chemieanlagen 44 D. Steinmann 4.1 Einführung Herstellung keramischer Werkstoffe Ingenieurkeramische Werkstoffe Eigenschaften der Ingenieurkeramiken Anwendungsgebiete der Ingenieurkeramiken Literatur Bildnachweis 65 5 Keramische Wälzlager - Herstellung - Anwendung - Vergleich mit metallischen Lagern 83 D. Steinmann 5.1 Einleitung Herstellung von Siliziumnitrid Wälzlager aus Siliziumnitrid Si3N4-Eigenschaften Anwendung von Wälzlagern aus Siliziumnitrid Zirkonoxid: ein neuer Wälzlagerwerkstoff Schlußfolgerung Literatur- und Bildernachweis Gleitlager und Gleitringdichtungen aus SiC 103 M. Fundus, J. Kracker 6.1 Einleitung Siliciumcarbid-Werkstoffe Standard-Pumpenbauteile aus SSiC 105

4 6.4 Materialeigenschaften und Verschleiß Entwicklungstrends Gefüge Anwendungstests Konstruktive Aspekte Weitere Pumpenbauteile aus SSiC Zusammenfassung und Ausblick Literatur Funktionsoptimierte Endbearbeitung tribologisch beanspruchter keramischer Oberflächen 115 H.-W. Hoffmeister 7.1 Einleitung Versuchsaufbau und Durchführung Untersuchte Werkstoffe Ergebnisse der Wälztests Verschleißfunktion Oberflächenausbildung durch die Bearbeitung Verschleißmodell Ausblick zur Erzeugung funktionsgerechter keramischer Oberflächen Beispiele zur funktions- und kostengerechten Endbearbeitung von Keramik 129 J. Versteeg 8.1 Entwicklung einer Bearbeitungs-Strategie am Beispiel des Keramikventils Rauhtiefe-Werte und tribologische Eignung eines Teils Problematik der Rauhtiefe-Bestimmung an keramischen Oberflächen Einfluß der Abtragsraten auf die Bauteilfestigkeit Meßtechnik und Dokumentation Werkstoffauswahl und-besonderheiten Beispiele - Fotos - Muster Umbauten an einer Schleifmaschine Meßmittel und Meßhilfsmittel - Verschleißteile für Messmaschinen Fotos - Beispiele Literatur 142

5 9 Tribologie von Hart-Weich-Paarungen in Lagerund Gleitringdichtungsanwendungen - Kohlenstoff, ein Werkstoff mit Notlaufeigenschaften- 143 G.Wahl 9.1 Einleitung Herstellung der wichtigsten Kohlenstoffgraphitwerkstoffe in Gleitlager- und Gleitringanwendungen Physikalische und chemische Eigenschaften Belastbarkeit im Trocken- und Naßlauf Einfluß Gegenlaufwerkstoffe/Werkstoffpaarungen Reibungsmechanismen/Einfluß Feuchtigkeit Beispiele/Anwendungsgebiete Zusammenfassung und Ausblick Literatur Eigenschaften und Anwendungen von PKO als Verschleißschutzwerkstoff 177 M.W.Cook, H.Rabe 10.1 Einführung PKD-Produktsortiment Auslegungskriterien für PKD-Verschleißteile Verschleißwerte aus Laboruntersuchungen Sand/Wasser-Strahlversuch Modifizierter Amsler-Verschleißtest Stift/Scheibe-Test Diskussion der Laborergebnisse Sand/Wasser-Strahlversuch Tribosystem-Versuch Stift/Scheibe-Test Anwendungsbeispiele PKD-Wickeldorn für die Federherstellung PKD-Drucklager für Downhole-Motoren PKD-Kalibriersteine für Öl- und Gasbohrkronen PKD-Stützleisten für das Centreless-Innenschleifen Zusammenfassung Literatur Anhang 187

6 11 Innovative Entwicklung beim thermischen Spritzen 188 G. Barbezat 11.1 Einführung über Plasmaspritzen Schichteigenschaften Schlussfolgerungen und Ausblick Referenzen Keramik für den Korrosionsschutz, den Schutz vor Abrasivverschleiß und für tribologisch hochbeanspruchte Bauteile 193 J. Reßle Einleitung Korrosion Flüssigkeitskorrosion Schmelzkorrosion Gaskorrosion Verschleiß Tribologisch beanspruchte Bauteile Resümee Anhang Umformwerkzeuge aus Keramik 204 A. Wagemann 13.1 Einführung Aufbau und Herstellung keramischer Werkstoffe Endbearbeitung Einsatzmöglichkeiten für Hochleistungskeramik Keramikwerkzeuge im Bereich der Umformung Drahtumformung Tiefziehen Massivumformung Zusammenfassung und Ausblick 214 Sachregister