Verschleißmessung mit der n-RAI Radionuklidmesstechnik

Ihr sicherer Vorsprung in der Motoren- und Schmierstoffentwicklung

Mit n-RAI eröffnen wir Ihnen die Möglichkeit, per Radionuklid-Messtechnik in der Modellprüfung den Nano-Verschleiß mittels Zählung radioaktiver Partikel im SRV® Testsystem hochpräzise und effizient zu messen. Das bedeutet für Sie bei der Motoren- und Schmierstoffentwicklung: eine kostengünstige, benutzerfreundliche  Analyse- und Messmethode mit guter Praxiskorrelation und exakten, aussagefähigen Ergebnissen bei kurzen Testzeiten.

  • Radionuklid-Messtechnik für Motoren- und Schmierstoffentwicklung
  • Effiziente Tests mit hochpräzisen Ergebnissen im Nano-Bereich
  • Kostengünstig und mit kurzen Testzeiten

 

 

 

Hintergrund: Die Radionuklidtechnik

Die Radionuklidtechnik (RNT) ist eine bewährte Methode zur kontinuierlichen Messung von Verschleiß. Aufgrund ihrer Komplexität und hohen strahlenschutztechnischen Sicherheitsanforderungen konnte sie bisher nur auf speziellen Prüfständen eingesetzt werden. Mit n-RAI sind Sie jetzt in der Lage, die Analysemöglichkeiten der RNT-Methode in der Modellprüfumgebung des SRV® Testsystems zu nutzen.

Dazu zählen in erster Linie: die kontinuierliche Messung von Verschleiß im Nano-Bereich, die 2-Isotopen-Technik, die Ermittlung realistischer Verschleißraten als Basis für die Extrapolierung der Systemlebensdauer, die Unterscheidung zwischen Einlauf- und Konstantverschleiß sowie die Möglichkeit von mechanismenorientierten Verschleißuntersuchungen.

Die Aktivitätskonzentrationen der verwendeten Radioisotope liegen dabei zwischen 5 % und 30 % der Grenzwerte für einen genehmigungsfreien Umgang mit radioaktiven Stoffen, so dass der Test in jeder Laborumgebung ohne Weiteres stattfinden kann.

n-RAI: Der unentbehrliche Helfer in Ihrer Entwicklungsarbeit

Mit der Option n-RAI können Sie bei der Motoren- und Schmierstoffentwicklung zahlreiche praxisrelevante Mess-Szenarien auf dem SRV® Testsystem durchführen. Einerseits ermöglicht n-RAI die Erweiterung des SRV® Messgrößen-Spektrums in Standard-Tests (z. B. mit Kugel-Scheibe-Geometrie, Norm-Tests), andererseits können Sie mittels n-RAI gezielt tribologische Fragestellungen klären.

Hier einige relevante Anwendungsbeispiele aus Forschung und Entwicklung:

  • Bestimmung des Unterschieds zwischen Einlauf- und Konstantverschleiß
  • Mittels 2-Isotopen-Technik kann der Verschleiß z. B. von Kolbenring und Zylinderwand oder zwei beliebigen Reibpartnern jeweils separat bestimmt oder es können an einem Prüfkörper zwei unterschiedliche Stellen betrachtet werden.
  • Mechanismenorientierte Untersuchungen von Verschleißprozessen durch direkte Messung der Verschleißpartikel und elementspezifische Auswahl der Isotope
  • Screening von Tribosystemen vor kostenintensiven Prüfstandsversuchen
  • Eigenschaften von Tribosystemen, wie z. B. der Kolbenring-Zylinderwand, können in Abhängigkeit zum Belastungskollektiv (Last, Temperatur, Gleitweg, Geschwindigkeit und Neigungswinkel 0° - 90°)  dynamisch geprüft werden.
  • Erstellung des kompletten tribometrischen Profils eines Tribosystems
  • Wirkung von unterschiedlichen Additiven und Additiv-Konzentrationen in bekanntem Grundöl auf das Verschleißverhalten (Vergleich von Verschleißprofilen)
  • Schmierstoff/Additive/Kraftstoffoptimierung: Alterungstest von Schmierölen unter Berücksichtigung aller tribologischen Messgrößen
  • ERP-Analysen von Schmierölen
  • Lebensdauer-Abschätzung anhand der Verschleißrate/Versagensbedingungen eines Schmieröls
  • Verschleißverhalten unterschiedlicher Metall-Legierungen mit einem Bezugsschmierstoff
  • Auswirkungen der Kraftstoffzusammensetzung auf das Verschleißverhalten von Baugruppen/Komponenten im KFZ (z. B. Kolbenring/Zylinderlaufbahn)
  • Notlaufeigenschaften von Motorkomponenten

n-RAI: Die Verschleißmesstechnik für eine Vielzahl von 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

n-RAI im Kurzporträt

Die speziell für die SRV® Modellprüfumgebung entwickelte Radionuklid-Verschleißmesstechnik basiert auf der Markierung von Prüfteilen mittels Dünnschichtaktivierung. Dabei werden die Verschleißprozesse tribologisch belasteter Oberflächen mit Nano-Präzision untersucht. Auf dem SRV® Testsystem erhalten Sie realistische Verschleißraten bei akzeptablen Prüfzeiten bereits in der Modellprüfung.

Besondere Merkmale:

  • 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 superdünnen Oberflächenschicht:
    Nur eine äußerst dünne Oberflächenschicht der Probe wird durch Teilchenbeschuss aktiviert. Dadurch ergibt sich eine klar definierte, äußerst kleine Volumendotierung.
  • Präzise Kalibrierung:
    Durch präzise Kalibrierung des kompletten Detektor-, Prüfkörper- und Modellprüfsystems kann der Verschleiß im Nanometerbereich bestimmt werden. Dazu werden modernste Strahlungsdetektoren eingesetzt.
  • Benutzerfreundlichkeit:
    Die Auswahl geeigneter Isotope trägt gemeinsam mit der Aktivitätsverteilung dazu bei, dass n-RAI ohne Sicherheitsmaßnahmen hinsichtlich des Umgangs mit radioaktivem Material in Ihrem Labor einsetzbar ist.
    Die Gesamtaktivität einer Probe bleibt weit unter der gesetzlichen Freigrenze (EU-Richtlinie)*.
  • Kontinuierliche Verschleißmessung in Echtzeit:
    Das Verschleißverhalten kann online beobachtet werden und liefert innerhalb weniger Minuten eine detaillierte Aussage über die Verschleißentwicklung mit nm/h-Genauigkeit.
  • Konsistentes Gesamtmodell:
    Zusammen mit der konsequenten Anwendung wissenschaftlicher Statistik ergibt sich ein konsistentes Gesamtmodell. Dieses Modell beruht auf modernsten Erkenntnissen und bietet damit die Auswertung von realistischen Verschleißraten.

* Council Directive 96/29/EURATOM (13. May 1996) laying down basic safety standards of the health of workers and the general public against the dangers arising from ionizing radiation

Die Vorteile der n-RAI Technologie

Die Radionuklid-Verschleißmesstechnik eröffnet Ihnen die Option, Analysemöglichkeiten der Radionuklidtechnik in die SRV® Modellprüfumgebung einzubinden.

Das sichert Ihrem Unternehmen vielfältige überzeugende Vorteile:

  • Verschleißerscheinungen werden innerhalb von wenigen Minuten gemessen und in Echtzeit dargestellt.
  • Ermittlung von Anfangs- und Konstantverschleißraten in nm/h
  • Aktivierung einer superdünnen Oberflächenschicht:
    Nur eine äußerst dünne Oberflächenschicht der Probe wird durch Teilchenbeschuss aktiviert. Dadurch ergibt sich eine klar definierte, äußerst kleine Volumendotierung.
  • Typische Fragestellungen der Motorenprüfung können mit guter Praxiskorrelation zu Motorenprüfständen auf dem SRV® untersucht werden.
  • Kurze Testzeiten im Vergleich zu Motorenprüfständen
  • Benutzerfreundliche Handhabung der Proben, da Gesamtaktivität unter der gesetzlichen Freigrenze liegt
  • Extrapolation der Systemlebensdauer wird mit Hilfe dieses Verfahrens möglich.
  • Realistische Belastungskollektive ergeben realistische Verschleißraten.
  • Kontinuierliche Erfassung und Darstellung des Verschleißverhaltens
  • Kostengünstige Analyse- und Messmethode
  • Kompetente Beratung und Betreuung bei Fragen der tribologischen Modellprüfung sowie des strahlenschutzgerechten Umgangs mit Prüfteilen aus einer Hand
  • Auf Wunsch komplettes Handling inklusive Bevorratung und Entsorgung aktivierter Prüfkörper

So setzen Sie die n-RAI Technologie im SRV® ein

Der Einsatz von n-RAI in der SRV® Modellprüfumgebung sieht folgendermaßen aus:

  • Proben mit aktivierten Zonen werden im SRV® Testsystem 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.
  • Die n-RAI Technologie kann im SRV® oder in 2disk Testsystemen eingesetzt werden.

Selbstverständlich führen wir Verschleißmessungen mit n-RAI auch in unserem tribologischen Prüfinstitut für Sie durch. Sprechen Sie uns an, wir beraten Sie kompetent: > Kontakt