Durch elektrischen Strom verursachte tribologische und mikrostrukturelle Degradation von Lagerstahl

Die komplexen elektrischen Umgebungen, die in Elektrofahrzeugen auftreten, führen häufig zu vorzeitigen Ausfällen von Lagern. Ein umfassendes Verständnis des Materialverhaltens unter stromführenden Bedingungen ist daher unerlässlich. In dieser Studie wurde ein stromführendes Pin-on-Disk-Tribometer verwendet, um die tribologische Reaktion und mikrostrukturelle Degradation von Lagerstahl, der elektrischem Strom ausgesetzt war, zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass elektrischer Strom den adhäsiven, oxidativen und abrasiven Verschleiß erheblich verstärkt, was zu einem Anstieg des Reibungskoeffizienten (COF) und des Verschleißvolumens führt. Nach 120 Minuten Gleiten steigt der durchschnittliche COF von 0,058 bei 0 A auf 0,066 bei 1,5 A und 0,072 bei 6 A, während die entsprechenden Verschleißvolumina bei 1,5 A und 6 A etwa 1,5 bzw. 2 Mal so groß sind wie bei 0 A. Diese Verschlechterung wird den kombinierten Effekten von elektro-thermischen und athermalen Mechanismen zugeschrieben. Insbesondere lässt die Lichtbogenentladung in Verbindung mit der Reibungswärme die Oberflächentemperatur schnell ansteigen, was zu Untergrundanlassen und dynamischer Rekristallisation führt. Diese thermisch aktivierten Prozesse führen zu einer mikrostrukturellen Erweichung, die wiederum schwere plastische Deformation erleichtert. Währenddessen beschleunigen athermale Effekte die Versetzungsbewegung und -umordnung, was wiederum die mechanischen Eigenschaften des Materials beeinflusst.