Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bewertung des Nutzens und des Mehrwertes von Carbon-Keramik-Bremsscheiben (C/SiC-Bremsscheiben). Hierfür wird dem Leser zunächst ein Einblick in die Grundlagen der Tribologie und der Scheibenbremsen gewährt. Aufbauend auf diesen Grundlagen werden verschiedene, handelsübliche Werkstoffe verglichen und die Besonderheiten von Carbon-Keramik-Bremsscheiben beschrieben. Diese Besonderheiten äußern sich in werkstoffspezifischen Eigenschaften, darunter Wärmeausdehnung, Dichte und Masse. Auch auf die Gründe des größten Nachteils von C/SiC-Scheibenbremsen – die Kosten – wird explizit eingegangen. Diese resultieren aus einem aufwendigen Herstellverfahren, welches in dieser Arbeit näher beschrieben wird.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Tribologie
- 3 Reibung
- 3.1 Reibungszustände
- 3.2 Reibungsarten
- 3.3 Reibungszahl
- 4 Verschleiß
- 4.1 Verschleißarten
- 4.2 Verschleiß-Messgrößen
- 4.3 Verschleißmechanismen
- 4.3.1 Oberflächenzerrüttung
- 4.3.2 Abrasion
- 4.3.3 Adhäsion
- 4.3.4 Tribochemische Reaktionen
- 4.4 Übersicht Mechanismen und Verschleißformen
- 5 Scheibenbremsen
- 5.1 Entwicklung und Geschichte
- 5.2 Aufbau der Scheibenbremse
- 5.3 Bremssattel
- 5.3.1 Festsattel
- 5.3.2 Rahmensattel
- 5.3.3 Faustsattel
- 5.4 Bremsscheibe
- 5.4.1 Bremsbeläge
- 5.5 Funktionsweise
- 5.6 Sondereffekte
- 5.6.1 Fading
- 5.6.2 Rubbeln
- 5.6.3 Thermo-Shock
- 5.7 Gründe für Carbon Bremsen
- 5.8 Wirtschaftliche Aspekte
- 6 Werkstoff
- 6.1 Kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid
- 6.2 Herstellung
- 6.3 Eigenschaften von Karbonverstärktem Siliziumcarbit
- 7 Tribologisches System Scheibenbremse
- 7.1 Systembeschreibung
- 7.2 Gleitverschleiß
- 7.3 Verschleiß von Carbon-Keramik-Bremsscheiben
- 7.3.1 Abrasiver Verschleiß
- 7.3.2 Rissbildung durch Oberflächenzerrüttung
- 7.3.3 Tribochemische Reaktion bei Bremsen
- 8 Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, den Nutzen und Mehrwert von Carbon-Keramik-Bremsscheiben (C/SiC-Bremsscheiben) zu bewerten. Hierfür werden die tribologischen Eigenschaften dieser Bremsscheiben im Vergleich zu anderen Werkstoffen untersucht.
- Grundlagen der Tribologie (Reibung und Verschleiß)
- Funktionsweise und Aufbau von Scheibenbremsen
- Eigenschaften von Carbon-Keramik-Werkstoffen
- Tribologisches System der Scheibenbremse
- Wirtschaftliche Aspekte von C/SiC-Bremsscheiben
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beschreibt den Kontext der Arbeit, indem sie die Bedeutung der Tribologie im Alltag und insbesondere im Automobilbereich hervorhebt. Sie skizziert die Entwicklung der Bremsen vom fehlenden Bremssystem der ersten Automobile bis hin zur modernen Carbon-Keramik-Scheibenbremse und benennt die Bewertung der Vorteile dieser Bremsscheiben als Hauptaufgabe der Arbeit. Die Arbeit gliedert sich in die Erläuterung der Grundlagen der Tribologie, der Scheibenbremse, der Eigenschaften von Carbon-Keramik und schließlich der Beschreibung des tribologischen Systems.
2 Tribologie: Dieses Kapitel legt die Grundlagen für das Verständnis der Arbeit, indem es die Tribologie als Wissenschaft der Reibung und des Verschleißes einführt. Es bietet ein umfassendes Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen Oberflächen und deren Einfluss auf die Funktionalität und Lebensdauer technischer Systeme. Dieses Kapitel bildet die Basis für die spätere Analyse der Carbon-Keramik-Bremsscheiben, da deren Leistungsfähigkeit stark von den tribologischen Prinzipien abhängt.
3 Reibung: Das Kapitel definiert verschiedene Reibungszustände, -arten und die Reibungszahl. Es stellt die fundamentalen physikalischen Prinzipien der Reibung dar, die für das Verständnis des Bremsvorgangs unerlässlich sind. Die Beschreibung unterschiedlicher Reibungszustände und -arten ist essentiell, um den Verschleiß und die Effizienz der Bremssysteme zu verstehen.
4 Verschleiß: Dieses Kapitel befasst sich ausführlich mit dem Thema Verschleiß. Es kategorisiert verschiedene Verschleißarten, definiert Messgrößen und analysiert die zugrundeliegenden Mechanismen wie Oberflächenzerrüttung, Abrasion, Adhäsion und tribochemische Reaktionen. Die detaillierte Beschreibung der Verschleißmechanismen ist zentral für die Beurteilung der Langlebigkeit und des Leistungsverhaltens von Carbon-Keramik-Bremsscheiben.
5 Scheibenbremsen: Das Kapitel befasst sich mit der Entwicklung, dem Aufbau und der Funktionsweise von Scheibenbremsen. Es werden verschiedene Bremssatteltypen (Festsattel, Rahmensattel, Faustsattel) und deren Eigenschaften erläutert. Außerdem werden Sondereffekte wie Fading, Rubbeln und Thermo-Shock beschrieben, die für das Verständnis der Herausforderungen bei der Entwicklung leistungsfähiger Bremssysteme relevant sind. Die wirtschaftlichen Aspekte von Scheibenbremsen werden ebenfalls angesprochen.
6 Werkstoff: Dieses Kapitel konzentriert sich auf den Werkstoff Kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid (C/SiC), der in Carbon-Keramik-Bremsscheiben verwendet wird. Es beschreibt den Herstellungsprozess und die besonderen Eigenschaften dieses Werkstoffs, die ihn für den Einsatz in Hochleistungsbremsen prädestinieren. Die Beschreibung des Herstellungsprozesses unterstreicht die Kostenintensität dieser Technologie und die damit verbundenen Herausforderungen.
7 Tribologisches System Scheibenbremse: In diesem Kapitel wird das tribologische System der Scheibenbremse ganzheitlich betrachtet. Die Wechselwirkung zwischen Bremsscheibe, Bremsbelag und Umgebungsbedingungen wird analysiert, um das Verschleißverhalten von Carbon-Keramik-Bremsscheiben zu verstehen. Es werden die verschiedenen Verschleißmechanismen im Kontext des Gesamtsystems eingeordnet und erläutert.
Schlüsselwörter
Carbon-Keramik-Bremsscheiben, Tribologie, Reibung, Verschleiß, Scheibenbremse, C/SiC, Werkstoffeigenschaften, Herstellungsprozess, Wirtschaftlichkeit, Gleitverschleiß, Abrasion, Adhäsion, Tribochemische Reaktionen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu "Carbon-Keramik-Bremsscheiben: Tribologische Analyse"
Was ist der Inhalt dieser Arbeit?
Diese Arbeit untersucht den Nutzen und Mehrwert von Carbon-Keramik-Bremsscheiben (C/SiC-Bremsscheiben). Sie analysiert die tribologischen Eigenschaften dieser Bremsscheiben im Vergleich zu anderen Werkstoffen und behandelt dabei die Grundlagen der Tribologie (Reibung und Verschleiß), den Aufbau und die Funktionsweise von Scheibenbremsen, die Eigenschaften von Carbon-Keramik-Werkstoffen, das tribologische System der Scheibenbremse sowie die wirtschaftlichen Aspekte von C/SiC-Bremsscheiben.
Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit deckt folgende Themen ab: Grundlagen der Tribologie (inkl. Reibung und Verschleißarten, Reibungszahl, Verschleißmechanismen wie Oberflächenzerrüttung, Abrasion, Adhäsion und tribochemische Reaktionen), Aufbau und Funktionsweise von Scheibenbremsen (inkl. verschiedener Bremssatteltypen und Sondereffekten wie Fading, Rubbeln und Thermo-Shock), Eigenschaften von Kohlenstofffaserverstärktem Siliziumcarbid (C/SiC), Herstellungsprozess von C/SiC, das tribologische System der Scheibenbremse (inkl. Gleitverschleiß und spezifischen Verschleißmechanismen bei Carbon-Keramik-Bremsscheiben), und die wirtschaftlichen Aspekte von C/SiC-Bremsscheiben.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit ist in folgende Kapitel gegliedert: Einleitung, Tribologie, Reibung, Verschleiß, Scheibenbremsen, Werkstoff (C/SiC), Tribologisches System Scheibenbremse und Fazit. Jedes Kapitel baut auf den vorherigen auf und vertieft spezifische Aspekte der Thematik.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, den Nutzen und Mehrwert von Carbon-Keramik-Bremsscheiben zu bewerten, indem sie deren tribologische Eigenschaften im Vergleich zu anderen Werkstoffen untersucht.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Carbon-Keramik-Bremsscheiben, Tribologie, Reibung, Verschleiß, Scheibenbremse, C/SiC, Werkstoffeigenschaften, Herstellungsprozess, Wirtschaftlichkeit, Gleitverschleiß, Abrasion, Adhäsion, Tribochemische Reaktionen.
Wie ist der Aufbau der Arbeit strukturiert?
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Kontext und die Zielsetzung der Arbeit beschreibt. Es folgen Kapitel, die die Grundlagen der Tribologie und der Scheibenbremsentechnik erläutern. Ein Kapitel konzentriert sich auf den Werkstoff C/SiC, gefolgt von einem Kapitel, das das tribologische System der Scheibenbremse ganzheitlich analysiert. Die Arbeit schließt mit einem Fazit.
Welche Arten von Verschleiß werden behandelt?
Die Arbeit behandelt verschiedene Arten von Verschleiß, darunter Abrasion, Adhäsion, Oberflächenzerrüttung und tribochemische Reaktionen. Diese werden im Detail erläutert und auf die Anwendung bei Carbon-Keramik-Bremsscheiben bezogen.
Welche wirtschaftlichen Aspekte werden betrachtet?
Die Arbeit betrachtet die Kostenintensität der Herstellung von C/SiC-Bremsscheiben und setzt diese in Relation zum Nutzen und Mehrwert dieser Technologie im Vergleich zu anderen Bremsmaterialien.
- Arbeit zitieren
- Erik Leitenberger (Autor:in), 2017, Bewertung von Carbon-Keramik-Scheibenbremsen unter tribologischen Gesichtspunkten, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/418603