Einfluss des Honens und spanloser Konditionierprozesse auf das tribologische Verhalten der Kolbenring-Zylinder-Paarung

Die Kolbenring-Zylinder-Paarung eines Verbrennungsmotors kann durch einen optimierten Einlauf so beeinflusst werden, dass sich im regulären Betrieb eine kleine Verschleißgeschwindigkeit und geringe Reibung einstellen. Dies wird industriell bisher nicht umgesetzt, da ein optimierter Einlauf zeit- und kostenintensiv ist und die ablaufenden Prozesse auf der Oberfläche und in den oberflächennahen Grenzschichten noch nicht vollständig untersucht sind. Ziel dieser Arbeit ist es, die Endbearbeitung der Zylinderlauffläche zu analysieren und die Werkstückrandzone so einzustellen, dass diese hinsichtlich Oberflächentopographie, Gefügeausbildung, chemischer Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften vergleichbar mit den Verhältnissen nach dem optimierten Einlauf ist und/oder diesen unterstützt, um ähnlich geringe Reibungs- und Verschleißwerte zu erzielen. Dazu sollen die während des Einlaufs ablaufenden Prozesse der Tribomutation untersucht und aus den Erkenntnissen eine optimierte Endbearbeitung abgeleitet werden. Neben der Entwicklung einer vollumfänglichen Messtechnik zur Erfassung aller Prozesskräfte während des Honens wird in experimentellen Analysen bei verschiedenen Parametervariationen der Energieeintrag während der Endbearbeitung mit dem tribologischen Verhalten korreliert. Die tribologische Bewertung erfolgt mittels Schwing-Reib-Verschleiß-Tribometer und befeuertem 1-Zylinder-Floating-Liner-Motor. Darüber hinaus wird ein spezielles Verfahren zur gezielten Vorkonditionierung des Zwickelbereichs entwickelt und getestet. Im Ausblick werden zwei Konzepte zur weiteren Nutzung der Ergebnisse vorgestellt. Durch die Verknüpfung der Fertigungstechnik, Tribologie und Werkstoffanalytik wird das Verständnis für das komplexe System der Kolbenring-Zylinder-Paarung erweitert.