Optimierte Oberflächen werden sowohl durch topografische Modifikationen (Veränderung des Oberflächenfinish) und spezielle Beschichtungen erzielt.
 
Zu den topografischen Modifikationen zählen unsere Verfahren ES10, ES20 und ES30. Diese Methoden reduzieren die Oberflächenunebenheiten auf ein Niveau, das deutlich geringer ist als bei konventionellen Schleif- und Abziehverfahren.
 
Die glattere, topografisch veränderte Oberfläche bildet einen größeren Kontaktbereich, der in geringeren Mikroschweißunebenheiten (mikroskopische erhabene Walznarben) resultiert, wenn sie in Kontakt mit dem Gegenbauteil kommt. Ein gewisses Maß an Unebenheiten ist in den meisten Fällen tatsächlich erwünscht. Wenn es möglich wäre, eine perfekt glatte Oberfläche zu erschaffen, würde diese keinen Platz für Schmiermittel auf den Oberflächen der Bauteile bieten.
 
Die Oberflächenbehandlung Ihrer Bauteile erfolgt in einem unserer Servicecenter. Wenn es angebracht erscheint, dass wir die komplette oberflächenoptimierte Komponente liefern, arbeiten wir eng mit Ihnen zusammen. 

Geschliffene Oberflächenausführung

Modifizierte Oberflächenausführung

Die durch Beschichtungen veränderten Oberflächen sind zwischen 1 und 3 Mikrometer dick und liefern eine gute Leistung bei typischen Lasten und Drehzahlen. Die Beschichtung erfolgt mit Hilfe des PVD-Verfahrens, das ursprünglich zur Beschichtung von Silizium-Chips und -Werkzeugen verwendet wurde. Timken hat das Verfahren angepasst und chemische Beschichtungseigenschaften für Metallteile entwickelt.

Durch die Beschichtung erreicht die Oberfläche die bis zu vierfache Härte von Stahl, ist aber gleichzeitig doppelt so elastisch. Der Reibungskoeffizient der Beschichtungen ist 50% desjenigen von Stahl. Wir bringen die Beschichtungen bei Temperaturen auf, die die Härte des Untergrundmaterials nicht beeinträchtigen (weniger als 150° C).  

Nano-kristalline Metallkarbide von 3 bis 10 nm, eingebettet in eine amorphe Grundmasse

Wir vertrauen auf Auswahlmatrizes, um das geeignete Verfahren in unserer „Werkzeugkiste“ für bearbeitete Oberflächen zu finden. Stark vereinfacht zeigt das Schaubild, wie wir Schmierungsniveau (Lambda) und Kontaktmodus beurteilen, um die richtige Oberflächenbearbeitung oder -beschichtung für eine Anwendung auszuwählen.

Im gezeigten Beispiel mit Lambda kleiner als 1 (keine komplette Trennung der Kontaktoberflächen durch das Schmiermittel) sind unsere Verfahren ES10, ES20 oder ES30 angebracht für Komponenten mit rollendem, gemischtem oder gleitendem Kontakt.

Andere Auswahlkriterien berücksichtigen Ermüdungs-, Verschleiß- und andere Anwendungsfaktoren.

Das Beschichtungsverfahren reduziert deutlich den Reibungskoeffizienten der bearbeiteten Oberflächen. Die gezeigten Testdaten wurden bei trockenen Bedingungen (keine Schmierung) mit dem Nadel-auf-Platte-Test ermittel. Die Platte war beschichtet, die Nadel nicht, beide Teile aus gehärtetem 52100-Stahl.

Reibungskoeffizient von ES-Beschichtungen

Die Beschichtung der Platte reduzierte die Verschleißrate um zwei Größenordnungen, ohne die Verschleißrate der unbeschichteten Nadel zu vergrößern.

Verschleißfestigkeit von ES-Beschichtungen

Als Beispiel für die mit unseren beschichteten Oberflächen erzielbaren Reibungsreduzierungen testeten wir den Einfluss von ES200 auf eine Messingnachbildung. Das Ergebnis war eine eindrucksvolle Verringerung des Bauteilverschleißes.

Einfluss von ES200 auf Verschleiß bei Messingnachbildung

Es gibt auch Beschränkungen für die Verfahren zur Oberflächenbehandlung. So können sie nur bei Teilen mit bestimmten Größenbereichen und geeigneter Geometrie angewendet werden. Andere Modifikationen des Bauteils wie etwa die Verwendung eines Alternativmaterials  mögen eine wirtschaftlichere Lösung bieten.

Für geeignete Komponenten und Umgebungen, besonders bei geringer Schmierung, können speziell bearbeitete Oberflächen jedoch die richtige Lösung sein.

Die Timken Technologie zur Oberflächenoptimierung kann die Leistungsdichte der Komponenten erhöhen, Verschleiß verringern und Reibungsverluste minimieren. Das resultiert in einer höheren Leistung mit längerer Lebensdauer des Gesamtsystems und seiner Teile und daraus folgend geringeren Gewährleistungskosten.