Einsatzgrenzen und Schädigungsmechanismen in Aluminium-Bremsscheiben für elektrifizierte Personenkraftwagen

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Florian Gulden

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Ziel der vorliegenden Arbeit war es verschiedene Aluminium-Bremsscheibenkonzepte auf ihre grundsätzliche Eignung für den Einsatz in batterieelektrischen Fahrzeugen zu untersuchen. Hierzu wurden mikrostrukturelle und mechanische Eigenschaften der Werkstoffsysteme bestimmt und Prüfprogramme am Bremsenprüfstand mit Prototypen-Bremsscheiben durchgeführt. Auch die eingesetzten Bremsbeläge wurden analysiert und die notwendigen Eigenschaften als Gegenkörper für Aluminium-Bremsscheiben abgeleitet. Die auftretenden Schädigungserscheinungen der unterschiedlichen Bremsscheibenkonzepte wurden mit verschiedenen mechanischen und analytischen Verfahren untersucht und aus den Ergebnissen die grundlegenden Bildungsmechanismen erarbeitet und beschrieben. Während einige Konzepte die notwendige Verschleißbeständigkeit durch Verschleißschutzschichten, wie Hartmetall- oder Keramikschichten erreichen, bilden partikelverstärkte Aluminium-Bremsscheiben einen dritten Körper auf den Reibflächen aus. Die Ausbildung und Charakterisierung dieses Transferfilms ist ein zentraler Bestandteil der Arbeit. Der Bildungsmechanismus des Transferfilms wurde anhand diverser Einflussgrößen, wie Bremsbelag, Bremsdruck und Bremsscheibentemperatur charakterisiert und in einem formellen Zusammenhang beschrieben. Diese Formel ermöglicht eine Abschätzung der Transferfilmqualität auf partikelverstärkten Bremsscheiben.