8.2 Vergleich der tribologischen Kenngrößen

Erste Folgerungen, die aus diesen Ergebnissen gezogen werden können sind:

• Die Reibungszahl wird deutlich von der Topografie beeinflußt.
• Das Herstellungsverfahren der Topografie läßt keinen eindeutigen Zusammenhang mit der Reibungszahl erkennen.
• Mit zunehmender Gleitgeschwindigkeit nimmt die Reibungszahl erwartungsgemäß für alle Topografien ab. Sowohl mikro- als auch makrohydrodynamische Effekte können die Reduzierung der Reibungszahl erklären.

Bild 53: Maximale Kontaktnormalspannungen der untersuchten Bleche

Wie in der Reibungszahl unterscheiden sich die Bleche auch deutlich in der maximal erreichten Kontaktnormalspannung. Bleche eines Herstellungsverfahrens können sowohl niedrige als auch hohe Kontaktnormalspannungen erreichen.
Der Vergleich des Stick-Slip-Beginns in Bild 54 zeigt, daß auch die Belastung, ab der der Schmierfilm nicht mehr stabil ist, von der Topografie beeinflußt wird.

Bild 54: Stick-Slip-Beginn der untersuchten Bleche

In Bild 55 sind die Mittelwerte von Reibungszahl und Stick-Slip-Beginn jeweils über der maximalen Kontaktnormalspannung aufgetragen.

Bild 55: Zusammenhänge zwischen der Reibungszahl, Stick-Slip-Beginn und der maximalen Kontaktnormalspannung

Es ist ein leichter Trend zu erkennen, daß Bleche mit höheren Kontaktnormalspannungen niedrigere Reibungszahlen aufweisen. Die Bestimmtheit ist aber so gering, daß von keinem eindeutigen Zusammenhang gesprochen werden kann. Zur Beurteilung der Topografie werden deshalb beide Kenngrößen benötigt.
Kontaktnormalspannung und Stick-Slip-Beginn korrelieren mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,69. Diese beiden Kenngrößen liefern deshalb eher eine ähnliche Information als maximale Kontaktnormalspannung und Reibungszahl. Um die Anzahl der zu untersuchenden Korrelationen im anschließenden Kapitel zu begrenzen, wird der Stick-Slip-Beginn dort nicht weiter berücksichtigt.
Um Zusammenhänge zwischen den Kenngrößen bei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten aufzuzeigen, sind in Bild 56 die Korrelationskoeffizienten zwischen den maximalen Kontaktnormalspannungen bei den 5 untersuchten Gleitgeschwindigkeiten aufgetragen.

Bild 56: Zusammenhänge zwischen den Werten der maximalen Kontaktnormalspannung bei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten

Bei Gleitgeschwindigkeiten von 400 bis 50 mm/s korrelieren die maximalen Kontaktnormalspannungen deutlich. Bei 25 mm/s werden niedrigere Korrelationskoeffizienten zu den maximalen Kontaktnormalspannungen höherer Gleitgeschwindigkeit berechnet. Es ist demnach nicht erforderlich, zur Ermittlung der maximalen Kontaktnormalspannung alle Geschwindigkeiten zu untersuchen, eine höhere (50 mm/s und höher) und eine niedrige Gleitgeschwindigkeit (25 mm/s) sind ausreichend.

Bild 57: Vergleich der Reibungszahlen bei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten

Die Zusammenhänge der Reibungszahlen in Bild 57 sind nicht so deutlich ausgeprägt wie die der maximalen Kontaktnormalspannungen. Zur Untersuchung der Reibungszahl ist die Variation der Geschwindigkeit in mehreren Schritten daher eher zweckmäßig als zur Ermittlung der maximalen Kontaktnormalspannung.

Um die Datenmenge zu reduzieren und die Ergebnisse übersichtlicher darzustellen, werden im folgenden die Mittelwerte über alle Gleitgeschwindigkeiten und die Standardabweichungen berechnet. Je größer die Standardabweichung, desto größer ist der Einfluß der Gleitgeschwindigkeit.
Tabelle 36 im Anhang enthält alle im Rahmen dieser Versuche ermittelten tribologischen Kenngrößen.
Ergebnis:

• Als wichtigste tribologische Kenngrößen werden die über die Gleitgeschwindigkeit gemittelten Werte der maximalen Kontaktnormalspannung und der Reibungszahl, sowie deren Standardabweichungen ausgewählt.