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September 2011
Qiang Hao
Optische 3D-Erfassung und Auswertung technischer Oberflächen hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens
Die Charakterisierung von Topographien mit Rauheitskenngrößen und die Ermittlung der Verschleißbeträge von tribologisch beanspruchten technischen Oberflächen sind zwei unverzichtbare Maßnahmen, um Verschleiß quantitativ zu beurteilen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Strategie zur Auswertung von verschlissenen Topographien, die strukturorientierte Auswertung der verschleißrelevanten Merkmale, am Beispiel von abgenutzten AlSi-Zylinderiautbahnoberflächen entwickelt. Das Verfahren ermöglicht eine geometrische Auswertung der abgenutzten funktionsrelevanten Strukturen und der Oberflächenmerkmale, aus denen sich Rückschlüsse über die Verschleißmechanismen und -prozesse ziehen lassen. Dabei werden die verschleißrelevanten Merkmale mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen detektiert. Anschließend werden sie durch flächenhafte Kenngrößen beschrieben. Die ausgewerteten Ergebnisse zeigen einen Zusammenhang zwischen diesen Kenngrößen und den lokalen Verschleiß der Zylinderlaufflächen, sowie deren Eignung zur Untersuchung von Verschleiß mechanismen.
Des Weiteren werden die bestehenden Verfahren zur präzisen Bestimmung der Verschleißvolumina aus Tribometerversuchen optimiert, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Ein Verfahren basiert auf einer Einpassung der Oberflächentopographien im neuen und verschlissenen Zustand aufeinander, während ein weiteres Verfahren den Verschleißbetrag durch Vergleich der Soll-und Ist-Geometrie der Oberflächen bestimmt.
Die in dieser Arbeit verwendeten Messmethoden basieren auf schneller optischer 3D-Oberflächenmesstechnik. Ihre spezifischen Eigenschaften und ihre Eignung zur Messung rauer Oberflächen werden deshalb mit Hilfe von Vergleichsmessungen untersucht.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Strategie zur Auswertung von verschlissenen Topographien, die strukturorientierte Auswertung der verschleißrelevanten Merkmale, am Beispiel von abgenutzten AlSi-Zylinderiautbahnoberflächen entwickelt. Das Verfahren ermöglicht eine geometrische Auswertung der abgenutzten funktionsrelevanten Strukturen und der Oberflächenmerkmale, aus denen sich Rückschlüsse über die Verschleißmechanismen und -prozesse ziehen lassen. Dabei werden die verschleißrelevanten Merkmale mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen detektiert. Anschließend werden sie durch flächenhafte Kenngrößen beschrieben. Die ausgewerteten Ergebnisse zeigen einen Zusammenhang zwischen diesen Kenngrößen und den lokalen Verschleiß der Zylinderlaufflächen, sowie deren Eignung zur Untersuchung von Verschleiß mechanismen.
Des Weiteren werden die bestehenden Verfahren zur präzisen Bestimmung der Verschleißvolumina aus Tribometerversuchen optimiert, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Ein Verfahren basiert auf einer Einpassung der Oberflächentopographien im neuen und verschlissenen Zustand aufeinander, während ein weiteres Verfahren den Verschleißbetrag durch Vergleich der Soll-und Ist-Geometrie der Oberflächen bestimmt.
Die in dieser Arbeit verwendeten Messmethoden basieren auf schneller optischer 3D-Oberflächenmesstechnik. Ihre spezifischen Eigenschaften und ihre Eignung zur Messung rauer Oberflächen werden deshalb mit Hilfe von Vergleichsmessungen untersucht.
Keywords: optische Rauheitsmessung; strukturorientierte Rauheitsauswertung; Verschleißvolumina; Verschleißmechanismen; AlSi-Zylinderlaufbahnoberflächen
Berichte aus dem Institut für Mess- und Regelungstechnik der Leibniz Universität Hannover
Edited by Prof. Dr.-Ing. E. Reithmeier, Hannover
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