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n-RAI - Verschleißmessung im Nanobereich

Spurenanalyse in der Tribologie

Das n-RAI - Mehrwert für Forschung und Entwicklung

Das n-RAI basiert auf der Radionuklid-Messtechnik. Diese dient zur hochpräzisen und effizienten Messung des Nano-Verschleißes mittels Zählung radioaktiver Partikel. Als Ergänzungsoption unserer Tribometer ist es eine kostengünstige, benutzerfreundliche Analyse- und Messmethode mit guter Praxiskorrelation und exakten, aussagefähigen Ergebnissen bei kurzen Testzeiten. Mit dem n-RAI erweitert sich das SRV® Messgrößen-Spektrum bei Standard-Tests aber auch für spezielle tribologische Fragestellungen in der Modellprüfung:

  • praxisrelevante Mess-Szenarien bei Motoren- und Schmierstoffentwicklung
  • Bestimmung des Unterschieds zwischen Einlauf- und Konstantverschleiß
  • Unterscheidung des Verschleißes zweier beliebigen Reibpartner, z. B. Kolbenring und Zylinderwand.
  • Notlaufeigenschaften von Motorkomponenten
  • Auswirkungen der Kraftstoffzusammensetzung auf das Verschleißverhalten von Baugruppen/Komponenten im KFZ (z. B. Kolbenring/Zylinderlaufbahn)
  • Verschleißverhalten unterschiedlicher Metall-Legierungen mit einem Bezugsschmierstoff
  • Wirkung von unterschiedlichen Additiven und Additiv-Konzentrationen in bekanntem Grundöl auf das Verschleißverhalten
  • Schmierstoff-, Additiv- und Kraftstoffoptimierung
  • ERP-Analysen von Schmierölen
  • Alterungstest und Lebensdauer-Abschätzung anhand der Verschleißrate/Versagensbedingungen eines Schmieröls
  • Erstellung des kompletten tribometrischen Profils eines Tribosystems

 

n-RAI - Verschleißmessung im Nanobereich
  • Höchste Empfindlichkeit
  • Kostengünstig
  • Benutzerfreundlich
  • Kompetente Beratung und Betreuung
  • Kurze Testzeiten im Vergleich zu Motorenprüfständen

Prüfprinzip des n-RAI

Die speziell entwickelte Radionuklid-Verschleißmesstechnik basiert auf der Markierung der zu untersuchenden Prüfteile mittels Dünnschichtaktivierung. Der Vorteil unseres n-RAI liegt in der Sensitivität unserer Messtechnik, was geringste Aktivierungsraten erlaubt.
Für den genehmigungsfreien Umgang mit radioaktiven Stoffen und der Vermeidung einer unnötig hohen Aktivierung, reicht für den n-Rai eine Aktivitätskonzentration zwischen 5 % und 30 % des erlaubten Grenzwertes. Dies ist so gering, dass wir unsere Messetechnik vor äußerer natürlicher Strahlung abschirmen müssen. Eine Messdurchführung ist somit in jeder Laborumgebung ohne weitere Maßnahmen möglich.

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n-RAI-Infografik

Versuchsdurchführung

  • Proben mit aktivierten Zonen werden im SRV®5 Tribometer oder 2dsik tribologisch belastet.
  • Über den Schmierstoffkreislauf transportiert eine Pumpe die Verschleißpartikel zum Strahlungsdetektor.
  • Die Messung der ionisierenden Strahlung erlaubt eine Korrelation der gezählten Radioisotope mit der Gesamtzahl der Verschleißpartikel.
  • Basierend auf der bekannten Aktivitäts- und Isotopenverteilung wird aus den Messdaten des Detektors der Verschleiß in nm/h ermittelt und online dargestellt.
  • Die Messzeit zum signifikanten Nachweis von einigen Nanometern Verschleißhöhe beträgt typischerweise nur wenige Minuten. Je länger die Mess- und Versuchszeit gewählt wird, umso geringere Verschleißraten können unterschieden werden.
  • Selbstverständlich führen wir Verschleißmessungen mit n-RAI auch in unserem tribologischen Prüfinstitut für Sie durch. Sprechen Sie uns an, wir beraten Sie kompetent.
n-RAI-Detail-2Blick in den n-RAI Detektorraum
n-RAI-DetailDas n-RAI Fluidbad wird in den Messdetektor eingesetzt.
n-RAI-Kolbenringsegment-mit-zwei-LaufbahnsegmentenEin prominentes Beispiel für Radionuklid-Messtechnik: der Kontakt Kolbenring-Zylinderlaufbahn

Mit dem n-RAI eröffnen sich eine Vielzahl neuer Messoptionen

Schmierstoffseitig:

  • Verschleißschutz- und Adhäsionseigenschaften
  •  Schmierfähigkeit unter variierender Beanspruchung (Temperaturzyklen, variierende Gleitgeschwindigkeit, Belastungszyklen)
  • Untersuchung der Auswirkungen von biologischen oder mineralischen Treibstoffanteilen im Motorschmierstoff
  • Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Ölalterungszustände auf den Verschleißprozess

Werkstoffseitig:

  • Reduzierung von Reibungsverlusten durch Optimierung der Oberflächen und Form der Reibpartner im Tribosystem (z. B. Kolbenring/Zylinderlaufbahn)
  • Exakte Verschleißquantifizierung an Grund- oder Gegenkörper während des Testlaufes
  • Untersuchung der Auswirkungen von biologischen oder mineralischen Treibstoffanteilen im Motorschmierstoff
  • Effekte von Oberflächenbearbeitungen (z. B. Hartschichten, Honen, Lasertexturierung)

Systemseitig:

  • Auflösungsvermögen je nach Oberflächenbeschaffenheit und Aktivitätsverteilung bis zu 10 nm Verschleißtiefe
  • Untersuchung des Systemverhaltens unter besonderen Belastungssituationen, z. B. im Bereich des oberen Totpunkts
  • Interaktionen zwischen Schmier- und Werkstoff (Oberfläche)
  • Simultane Aufzeichnung des Verschleißes sowie aller bisherigen SRV® Messgrößen


Prüfkörperseitig:

  • Werkstoffspezifische Aktivitäts- und Isotopenverteilung: Für jedes Legierungssystem wird die räumliche und quantitative Verteilung der radioaktiven Isotope ermittelt und verifiziert.
  • Zonale Aktivierung: Die Probe wird gezielt nur dort aktiviert, wo dies für die Messung erforderlich ist.
  • Aktivierung einer ultradünnen Oberflächenschicht: Nur eine äußerst dünne Oberflächenschicht der Probe wird durch Teilchenbeschuss aktiviert. Dadurch ergibt sich eine klar definierte, äußerst kleine Volumendotierung.