Maßgeschneiderte Gleitlagerbeschichtungen für hochbelastete Lagerstellen durch Thermisches Spritzen

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Wolfgang Maximilian Wietheger

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Das Rotorhauptlager von Windenergieanlagen (WEA) stellt eine besonders hochbelaste Lagerstelle dar. Die derzeit überwiegend eingesetzten Wälzlager stoßen jedoch vermehrt an ihre technischen Grenzen. Eine vielversprechende Alternative stellen Gleitlager dar, deren mögliche Segmentierung im Schadensfall einen einfacheren Austausch verspricht. Der Einsatz von konventionellen Gleitlagern wird meist jedoch auf den Bereich der Hydrodynamik beschränkt. Für das vorherrschende Belastungskollektiv aus hohen dynamischen Lasten und häufigen Anfahrvorgängen muss speziell eine hohe Verschleißbeständigkeit auch im Mischreibungsgebiet gewährleistet werden. Eine Möglichkeit zur Herstellung anforderungsgerechter Gleitlagerbeschichtungen bietet das Thermische Spritzen (TS). Hierdurch sind Werkstoffkombinationen realisierbar, die durch die bisher eingesetzten Verfahren nicht herstellbar sind oder Beschränkungen hinsichtlich Form und Größe unterliegen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Spritzzusatzwerkstoffe ausgewählt und mittels des Atmosphärischen Plasmaspritzens (APS) appliziert. Zur Bewertung und Auswahl der Schichtsysteme wurden tribologische Hochlastuntersuchungen in einem geschmierten Ring-Scheibe-Tribometer durchgeführt. Insgesamt konnte in den tribologischen Untersuchungen insbesondere eine Beschichtung auf einer Kobaltbasis aus CoCrAlYSi mit hexagonalem Bornitrid den geringsten Materialabtrag und somit eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweisen. Dieses Verhalten konnte zusätzlich mittels unterschiedlicher Gleitlagerprüfstände bestätigt und das Schichtsystem zur finalen Evaluierung für ein Demonstratorlager ausgewählt werden. Hierbei wurde erstmalig eine thermisch gespritzte Gleitlagerbeschichtung als Substitution konventioneller Wälzlager von WEA qualifiziert.