Tribologie thermisch gespritzter Zylinderlaufflächen

Thermische Spritzschichten sind geeignet, Reibung und Verschleiß in tribologischen Systemen zu verringern und werden bereits in vielen Maschinenelementen eingesetzt. Sie sind ebenso für den Einsatz als Zylinderlaufflächenbeschichtungen in Verbrennungsmotoren geeignet. Durch optimale Auslegung der thermischen Spritzschichten kann sowohl der Verschleiß als auch die innermotorische Reibung verringert werden und so das Betriebsverhalten und die Leistung des Motors über die gesamte Lebensdauer hinweg konstant gehalten werden. Durch die Verringerung der Reibung durch die intrinsische Porenstruktur von thermisch gespritzten Schichten können die Leistung gesteigert oder der Verbrauch und damit auch die Emissionen von Motoren gesenkt werden. Thermische Spritzschichten wurden mittels diverser Beschichtungsverfahren aus hochleistungsfähigen Werkstoffen mit gezielten Eigenschaften hergestellt und unter fertigungs- und werkstofftechnischen sowie tribologischen Aspekten untersucht, um die Einflussfaktoren, insbesondere aus den Beschichtungsverfahren und deren Prozessparameter auf die mechanischen und tribologischen Eigenschaften dieser Beschichtungen zu ermitteln. Die Untersuchungen zeigen, dass die intrinsische Porosität thermisch gespritzter Schichten, die sich durch die Wahl der Werkstoffe, Beschichtungsverfahren und Prozessparameter einstellt, signifikant das tribologische Verhalten beeinflusst. Da sich die Oberflächeneigenschaften gezielt einstellen lassen, kann somit die Tribologie der Oberflächen optimiert und an die Anforderungen einer Zylinderlauffläche angepasst werden. Die hierdurch mögliche Verbesserung im Reibverhalten wird anhand von umfangreichen Laborversuchen sowie ausgewählten Messungen und Versuchen an Komponenten und sowie Vollmotoren gezeigt.