Unzureichende Schmierung in belasteten tribologischen Kontakten wie Lagern und Zahnrädern ist ein Problem, das schwere Schäden verursacht. Aufgrund der Reibungserwärmung innerhalb der Kontaktzone entsteht ein Temperaturgefälle zwischen dem belasteten Kontakt (höhere Temperatur) und den unbelasteten Bereichen (niedrigere Temperatur). Dies führt typischerweise zu einem Oberflächenspannungsgefälle im Schmierstoff und in der Folge zu einer Migration von heißeren zu kühleren Bereichen durch Marangoni-Kräfte, was schließlich zu einem Mangel an Schmierstoff in den Zonen führt, wo er am dringendsten benötigt wird. Im Gegensatz dazu gibt es stabilisierende Faktoren wie Kapillarkräfte und die Viskosität des Schmierstoffs, die die Flüssigkeit in der Zone höherer Temperatur halten. Alle diese Faktoren sind stark temperaturabhängig. Die möglicherweise daraus resultierenden unzureichenden Schmierbedingungen können zu Veränderungen im Schmierregime führen, die einen verstärkten Kontakt zwischen den Gleitflächen, erhöhten Verschleiß und den Ausfall von Komponenten zur Folge haben. Um dem entgegenzuwirken, ist es entscheidend, die maßgeblichen Kräfte zu identifizieren und zu kontrollieren, die die Schmierstoffmigration fördern oder behindern. Temperaturgradienten, Oberflächenchemie und Topographieeffekte spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle.

Es gibt zahlreiche Techniken, um wohldefinierte Topografien zu erzeugen und dadurch die Benetzung und Schmierstoffausbreitung zu beeinflussen. Die Einführung kanalartiger Strukturen in Materialoberflächen hat den Vorteil, dass die Kapillarkräfte genutzt werden, indem der Schmierstoff zu den tribologisch beanspruchten Bereichen geleitet wird. Zu den größten Nachteilen der meisten der oben genannten Methoden gehören die vielen Bearbeitungsschritte und die Beschränkungen bei Geometrie und Größe der Strukturen. In diesem Zusammenhang sind die Laserstrukturierungsverfahren sehr effizient, da sie eine schnelle und präzise Oberflächenbehandlung verschiedener Materialien ermöglichen.

Schmiermitteltropfen in Mikroaufnahme

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