Energieeffizienz durch Standzeiterhöhung von Lagern unter tribokorrosiven Betriebsbedingungen

Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lagerringen:​ Im Vordergrund Innenringe auf Kernstange aufgezogen mit Thermoelementzuführung in ein Messelement, im Hintergrund und rechts Außenringe​.
© Fraunhofer IST
Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lagerringen:​ Im Vordergrund Innenringe auf Kernstange aufgezogen mit Thermoelementzuführung in ein Messelement, im Hintergrund und rechts Außenringe​.

Herausforderung 

Dichtungslose Wälzlager, die unter Medienschmierung verwendet werden können, besitzen ein hohes Potential für den Einsatz in energieeffizienten und ressourcenschonenden Anwendungen. Standard-Wälzlagermaterialien sind unter diesen hohen tribokorrosiven Bedingungen nur sehr begrenzt einsetzbar. 

Lösung 

Im Rahmen des BMWi-Projektes werden kostengünstige neuartige Stähle auf austenitischer (Carnit CN0,96) und martensitischer (M340, MNS) Basis durch Randschichtbehandlungen mittels angepasster Niedertemperatur-Plasmadiffusionsbehandlung optimiert. Im randnahen Bereich werden dadurch Zonen aus expanded austenite und expanded martensite erzeugt, die eine Härtesteigerung unter Verbesserung des Korrosionswiderstandes in mediengeschmierten Anwendungen ermöglichen. 

Mehrwert 

Das Niedertemperatur-Plasmanitrieren ist als industriell skalierbares Verfahren in der Lage, die Eigenschaften kostengünstiger Stahlwerkstoffe auf martensitischer und austenitischer Basis zu steigern. Für die jeweiligen Werkstoffe wurden Referenzprozesse ermittelt, welche die Zieldefinition für die Härte und Dicke sowie Korrosionseigenschaften der Randschichten erreichen. Zur Umsetzung der Ergebnisse in einem Industrieprozess werden Untersuchungen durchgeführt, die eine Verwertung der sehr positiven Ergebnisse ermöglichen.

Einblicke ins Projekt

Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lager-Außenringen (erkennbar: Außenhülsen zum Stützen mit Ausschnitten als Gasfenster) und zugeordneten Thermoelementen.
© Fraunhofer IST
Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lager-Außenringen (erkennbar: Außenhülsen zum Stützen mit Ausschnitten als Gasfenster) und zugeordneten Thermoelementen.
Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lagerringen und zugeordneten Thermoelementen:​ Im Hintergrund Aussenringe mit Hülsen zum Stützen der Türme und Ausschnitten als Gasfenster), im Vordergrund Innenringe auf Kernstange aufgezogen.
© Fraunhofer IST
Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lagerringen und zugeordneten Thermoelementen:​ Im Hintergrund Aussenringe mit Hülsen zum Stützen der Türme und Ausschnitten als Gasfenster, im Vordergrund Innenringe auf Kernstange aufgezogen.
Kombinierte Plasmadiffusions-/ PACVD-Beschichtungsanlage am Dortmunder OberflächenCentrum DOC.
© Fraunhofer IST
Kombinierte Plasmadiffusions-/ PACVD-Beschichtungsanlage am Dortmunder OberflächenCentrum DOC.

Förderhinweis

Logo des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz
© BMWK
(vormals Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi)

 

 

Das Verbundprojekt POSEIDON II wird im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung »Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung« durch das BMWi gefördert. Das Fraunhofer IST bearbeitet das Teilvorhaben »Randschichtmodifikation des Grundmateriales, Duplexbehandlungen« (FKZ 03ET1477D).

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Branchenlösungen

Anlagen- und Maschinenbau, Werkzeuge