Tribological performance of different material pairings of exhaust valve and valve seat under impact-sliding conditions

Titel in Übersetzung: Tribologie unterschiedlicher Werkstoffpaarungen von Auslassventil und Ventilsitz unter zyklischen Aufprall/Abgleitbedingungen

Georg Erlacher

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Der weltweit steigende Energiebedarf verlangt nach einem nachhaltigeren Umgang hinsichtlich des Energieverbrauches und darüber hinaus nach einer effizienteren Energieumwandlung. In der Automobilindustrie sind stationäre Gasmotoren eine Möglichkeit, Netzstörungen auszugleichen und damit eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten. Es gibt viele Faktoren, die die Energieeffizienz von Gasmotoren beeinflussen. Zum Beispiel, bei der Betrachtung des Ventiltriebes, ist es wichtig den Verschleiß so gering wie möglich zu halten. Ein entscheidender Faktor ist daher der Einsatz von hochverschleißfesten Werkstoffen. Gleichzeitig ist es auch wichtig, dass die eingesetzten Werkstoffe in aufgrund von Verbrennungsprozessen korrosiver Umgebung verbesserte thermo-mechanische Eigenschaften aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an ausgewählten Ventil-/Ventilsitzpaarungen hinsichtlich ihrer tribologischen Eigenschaften bei Stoß-/Gleitbeanspruchung durchgeführt. Die erste Paarung bestand aus einem nitrierten P28 Ventil und einem W77T6 Sitzring. Die Komponenten der zweiten Paarung waren ein Ventil und ein Sitzring, die beide aus der Tribaloy T400-Legierung auf Kobaltbasis als Sitzflächenmaterial bestanden. Im Rahmen einer Systemanalyse wurden die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur des Ausgangszustandes der einzelnen Komponentenwerkstoffe charakterisiert. Anschließende tribologische Versuche bei 20 und 300°C wurden auf dem bei AC2T research entwickelten HT-CIAT Teststand durchgeführt. Metallographische Methoden, wie konfokale Weißlichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie, wurden zur Verschleißspuranalyse eingesetzt. Im Falle der Paarung P28N/W77T6 waren adhäsiver und abrasiver Verschleiß die dominierenden Mechanismen. Es konnte ein Materialtransfer vom Sitzring zum Ventil beobachtet werden. Mit zunehmender Zyklenzahl nahm der Beitrag der Oberflächenermüdung zu und führte an einigen Stellen zum Versagen der Nitridschicht. Die dominierenden Verschleißmechanismen bei der T400/T400-Paarung waren anfangs hauptsächlich abrasiver Natur. Mit zunehmender Zyklenzahl entstanden Risse unter der Oberfläche, die in weiterer Folge zur Bildung von Verschleißpartikeln führten.
Titel in ÜbersetzungTribologie unterschiedlicher Werkstoffpaarungen von Auslassventil und Ventilsitz unter zyklischen Aufprall/Abgleitbedingungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mitterer, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung25 Juni 2021
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 21-12-2025

Schlagwörter

  • Gasmotor
  • Ventil
  • Ventilsitz
  • Gleitverschleiß
  • Stoßverschleiß

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