Einführung in das Thema Gegenlaufflächen

Date: 16.02.20
Einführung in das Thema Gegenlaufflächen

In einem neuen Whitepaper und Webinar, das in der „Technical Library“ von Trelleborg Sealing Solutions verfügbar ist, werden Beschichtungen genauer betrachtet, die Chrom VI in Gegenlaufflächen von Hydraulikanwendungen ersetzen sollen.

Gegenlaufflächen spielen in Hydrauliksystemen eine entscheidende Rolle, um die Effizienz und Lebensdauer dieser Systeme sicherzustellen. In den REACH-Richtlinien wird gefordert, die Verwendung von Chrom VI in Beschichtung zu beenden,  daher werden alternative Werkstoffe genauer betrachtet. Die Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung unterscheiden sich bei anderen Werkstoffen sehr deutlich von Chrom VI und erfordern einen größeren Versuchsaufwand.

Eine große Vielzahl von Anwendungen sind von der Zuverlässigkeit ihrer Hydraulik abhängig.  Von Prothesen und dem Fahrwerk von Flugzeugen bis hin zu Gabelstaplern und Windkraftanlagen: Diese Wunder der Technik sind nur möglich, weil man sich die mechanischen Eigenschaften von Flüssigkeiten zunutze macht. Durch ein besseres Verständnis der wirkenden Kräfte und Physik können diese Systeme verbessert werden.

„Wenn wir genauer untersuchen, wie die Oberflächen von Systemen bei Bewegungen interagieren, können wir ihre Leistung und Lebensdauer optimieren“, erklärt Mandy Wilke, Senior Manager Global Technical Management. „Dichtungen, Hydraulikflüssigkeiten und Veredelungen müssen gemeinsam betrachtet werden, um die Schmierung und damit die tribologische Umgebung zu bestimmen.“

Erweiterte Modellentwicklung

Bei Chrom VI wurde ein zweidimensionales Modell der Oberflächenbeschichtung eines Kolbens als für Analysezwecke ausreichend betrachtet. Die Interaktionen im System wurden zudem sorgfältig dokumentiert und verstanden. Bei den neuen Oberflächenbeschichtungen ist jedoch eine detailliertere Betrachtung gefordert. „Wir glauben, dass die traditionelle zweidimensionale Modellentwicklung nicht mehr ausreichend ist. Daher haben wir jetzt in Theorie und Praxis mit der Anpassung von zwei- und dreidimensionalen Modellen experimentiert“, ergänzt Mandy.

„Beschichtungen werden aufgetragen, um die Reibeigenschaften des Kolbens zu verbessern und einen minimalen Verschleiß und eine maximale Leistung zu erreichen. Beschichtungen arbeiten mit Dichtungen zusammen, um eine bessere Funktion zu erreichen. Daher geben wir Empfehlungen für die Rauigkeit von Gegenlaufflächen ab. Chrom VI eignete sich zwar sehr gut, um die Reibung zu reduzieren, es ist jedoch auch die giftigste Form des Chroms, einem bekannte Krebserreger, dessen Produktion zudem auch gefährlich ist.“

Alternative Beschichtungen

Hersteller verwenden jetzt eine Reihe verschiedener Beschichtungen. Diese beinhalten HVOF- (High-Velocity Oxygen Fuel) und Laserauftragschweißen (HVOF) mit Legierungen auf Nickel- oder Kobaltbasis. Zweidimensionale Modelle können immer noch für diese alternativen Beschichtungen verwendet werden, allerdings kommt es durch Unterschiede in der Oberflächentopografie zu erheblichen Änderungen im erzeugten Flüssigkeitsfilm. „Aufgrund dieser Unterschiede sind die ‚allgemeinen Definitionen‘ der Rauigkeit nicht mehr so nützlich. Daher betrachten wir die Materialanteilkurve, die reduzierte Spitzenhöhe, die reduzierte Riefentiefe und die Kernregion sowie auch die standardmäßigen zweidimensionalen Variablen, um einen genaueren Überblick über die Oberfläche zu erhalten“, erklärt Mandy.

„Unsere Tests haben gezeigt, dass wir mit dem Verständnis der dreidimensionalen Topografie einer Dichtfläche die Systemleistung optimieren können – insbesondere in Kombination mit den Grundsätzen des Schmierungsmanagements. So können wir den Verschleiß deutlich reduzieren und die Lebensdauer des Systems verlängern.“