Otimização da superfície de fusos de rosca trapezoidal—análise tribológica e aplicação

Os fusos de rosca trapezoidal são ideais para cargas pesadas e são frequentemente utilizados em sistemas de elevação. Como parte de um projeto de cooperação entre o Instituto de Engenharia de Produção e Ferramentas de Máquinas (IFW) e a empresa Bornemann Gewindetechnik, foi pesquisada uma modificação da torção de rosca para otimizar as propriedades tribológicas dos fusos roscados. O uso de microestruturas geradas por torção pode reduzir a perda por atrito em 25,5% e reduzir significativamente o desgaste adesivo.

1 Introdução

Para a produção de fusos roscados longos, comumente utilizados em sistemas de elevação, diversos processos de fabricação estão em competição, incluindo conformação e usinagem [1]. Ao projetar o processo de fabricação para elementos de máquina padronizados, como fusos de rosca trapezoidal, o comportamento de aplicação e a vida útil não são considerados [2].

Ao projetar superfícies que são carregadas por atrito deslizante, é relevante considerar os regimes de atrito – atrito de limite, atrito misto e atrito fluido – que são classificados usando a curva de Stribeck [3]. No estado hidrodinâmico, a força é gerada pelo atrito interno do lubrificante [3-5]. Isso é proporcional à área de contato, à viscosidade do lubrificante e à taxa de cisalhamento da espessura da película de lubrificante. No caso do atrito misto, a película de lubrificante é interrompida em certos pontos por picos de rugosidade individuais, que então contribuem para a transmissão de carga [4]. Especialmente em baixas velocidades de deslizamento, isso é uma desvantagem em termos de estabelecer e manter o estado de lubrificação hidrodinâmica [6].

O contato direto entre os dois triboelementos pode levar ao aumento do consumo de energia [7]. As microestruturas podem ter um efeito vantajoso por meio de vários mecanismos. Por exemplo, as microestruturas podem servir como reservatórios de lubrificante [8], e elevações localizadas na película de lubrificante podem levar a um aumento na pressão de apoio quando o lubrificante flui sobre elas [9]. Uma pressão hidrodinâmica pode se acumular nas microestruturas definidas. Tanto os efeitos de cavitação [4] quanto o acúmulo de pressão de apoio em microestruturas sucessivas desempenham um papel aqui [10,11]. Essas investigações indicam que a topografia da superfície dos fusos de rosca trapezoidal oferece grande potencial para reduzir o atrito por meio de microestruturas devido ao contato deslizante altamente carregado. Microestruturas para reduzir perdas por atrito em contatos deslizantes podem ser induzidas por processos de fabricação como corte a voos ou texturização a laser [10,12].

O contato direto entre os dois triboelementos pode levar ao aumento do consumo de energia [7]. As microestruturas podem ter um efeito vantajoso por meio de vários mecanismos. Por exemplo, as microestruturas podem servir como reservatórios de lubrificante [8], e elevações localizadas na película de lubrificante podem levar a um aumento na pressão de apoio quando o lubrificante flui sobre elas [9]. Uma pressão hidrodinâmica pode se acumular nas microestruturas definidas. Tanto os efeitos de cavitação [4] quanto o acúmulo de pressão de apoio em microestruturas sucessivas desempenham um papel aqui [10,11]. Essas investigações indicam que a topografia da superfície dos fusos de rosca trapezoidal oferece grande potencial para reduzir o atrito por meio de microestruturas devido ao contato deslizante altamente carregado. Microestruturas para reduzir perdas por atrito em contatos deslizantes podem ser induzidas por processos de fabricação como corte a voos ou texturização a laser [10,12].

Um desafio específico ao usar triboelementos metálicos em atrito deslizante é o aparecimento de aderência em casos de lubrificação insuficiente ou sobrecarga. Isso pode levar ao desgaste adesivo do parceiro de atrito com menor dureza e a transferência de material para o parceiro de atrito com maior dureza no contato deslizante [7,17]. A topografia da superfície e a área real de contato no contato deslizante desempenham papéis cruciais no risco descrito anteriormente de aderência com lubrificação insuficiente [7,16,17]. O contato direto dos dois elementos de atrito é um pré-requisito fundamental para a aderência e é definido pelo número total de microcontatos.

Em contatos deslizantes que estão sujeitos a uma alta pressão de superfície, a espessura da película de lubrificante é reduzida, o que leva a uma transição do atrito misto para o atrito de limite e é acompanhado por um aumento no coeficiente de atrito [3].

Denkena et al. também mostraram que texturas de superfície com baixa profundidade podem levar à redução do coeficiente de atrito e a uma mudança no regime de atrito misto, onde tanto o atrito sólido quanto o fluido coexistem [12]. Para triboelementos de aço e bronze em atrito deslizante, uma profundidade de textura de superfície de 2–5μm provou ser particularmente favorável para a redução do atrito [16]. Outro fenômeno que pode ocorrer com lubrificação insuficiente ou baixas velocidades relativas é o efeito stick-slip. Isso resulta na aderência dos triboelementos por um curto período de tempo antes que um movimento deslizante ocorra novamente [18]. A ocorrência frequente do efeito stick-slip devido à falta de lubrificação leva ao aumento do desgaste adesivo e, consequentemente, à falha prematura dos componentes [19].

A influência das microestruturas na face da rosca carregada de fusos roscados trapezoidais sob altas cargas ainda não foi pesquisada, mas oferece grande potencial para aumentar a eficiência ao reduzir as perdas por atrito. Também não há conhecimento sobre a influência das microestruturas no desgaste no sistema fuso-mãe. Este artigo visa, portanto, abordar essa limitação e investigar a influência das texturas de superfície geradas pela torção de rosca no comportamento tribológico de fusos roscados trapezoidais altamente carregados em sistemas de elevação pesados sob condições reais. O estudo examinará um processo de torção desenvolvido especificamente para microtexturização integrada ao processo. Durante a investigação, várias texturas de superfície são apresentadas e seu impacto na redução do atrito no sistema geral, bem como sua capacidade de reter lubrificante na superfície e, assim, prevenir o acúmulo adesivo no fuso e o desgaste adesivo na mãe, são avaliados.

2 Configuração experimental

2.1 Teste tribológico

O banco de testes mostrado na Fig. 2 é usado para investigar a influência da topografia da superfície nas faces da rosca em relação ao comportamento tribológico. Fusos de teste com rosca Tr80×10mm foram oscilados a uma frequência de f= 0,81Hz através de um ângulo de ν= 15°. A rotação de uma mudança de carga corresponde a uma distância de 0,42mm de deslocamento translacional da rosca. Com essa configuração, o fuso roscado foi carregado com uma força de peso de FG= 91,3kN durante o levantamento e abaixamento. Isso corresponde a uma pressão de superfície de p= 5,0N/mm², que está dentro da faixa de carga máxima para acionamentos de rosca trapezoidal em sistemas de elevação pesados. Para essa aplicação, foi selecionado o material da porca roscada G-CuSn 7 ZnPb. O lubrificante utilizado foi a graxa DGM HTF 940, que é especialmente adequada para aplicações em mancais deslizantes. A lubrificação na sequência do teste foi baseada em um intervalo de manutenção de um mês. Esse intervalo corresponde à lubrificação do conjunto fuso-porca a cada 167 ciclos. O banco de testes foi montado pela Sincotec, que também é o fabricante do sensor de força Interface 125kN e do sensor de torque SincoTec 1200Nm.

A condição de desgaste das superfícies das faces foi analisada para caracterizar as propriedades de atrito das diferentes topografias de superfície e suas respectivas texturas de superfície. Para isso, os fusos foram posteriormente cortados com uma rebarbadora. Com 20.000 ciclos de carga, uma vida útil de 10 anos foi mapeada experimentalmente para os fusos roscados examinados.

Para investigar o comportamento tribológico, quatro fusos roscados foram preparados, nos quais diferentes parâmetros de processo no processo de torção foram comparados com um fuso lamado (Tabela 1). Para os fusos roscados torcidos, os parâmetros de processo foram selecionados para alcançar gradações definidas entre as alturas da textura de superfície nas faces da rosca carregadas. A série de testes 1 inclui fusos roscados produzidos através do processo contínuo de laminação. Os parâmetros específicos do processo são baseados na experiência da Bornemann. No entanto, a série de testes 2 foi torcida com parâmetros de processo correspondentes ao estado da arte e é considerada como uma referência adicional para a textura de superfície recém-desenvolvida.

Nas séries de testes 3 e 4, as texturas de superfície desenvolvidas neste estudo foram produzidas em duas etapas, para aumentar tanto a altura da textura de superfície yf quanto o comprimento da textura de superfície sf. O aumento desses dois parâmetros de textura leva a um aumento no volume de retenção de lubrificante na superfície. A série de testes 3 mostra uma altura teórica da textura de yf= 2,31μm com uma distância de textura de sf= 3,67μm. Na série de testes 4, os parâmetros de textura são ainda mais pronunciados com yf= 3,61μm e sf= 4,59μm. Isso mostra claramente a ajustabilidade limitada das texturas devido ao processo de torção: um aumento na altura da textura yf leva inevitavelmente a um aumento no comprimento da textura sf.

2.2 Medição da topografia da superfície

O sistema de medição óptica Duo Vario da Confovis GmbH é utilizado para analisar topografias de superfície 3D geradas experimentalmente. As topografias de superfície são detectadas por meio de microscopia confocal de luz branca. A medição confocal foi realizada com uma lente Nikon 20x/0,45 NA. Para analisar as superfícies das faces, foi utilizada uma resolução lateral de medição de 0,20μm. A área medida, com uma largura de 2,26mm e comprimento de 8,71mm, foi detectada com uma resolução de 0,28μm. Os fusos roscados produzidos experimentalmente foram orientados em uma posição de medição ortogonal à face da rosca.

3 Aplicação e caracterização da topografia da superfície

Os seguintes resultados mostram como a topografia da superfície na face da rosca pode ser ajustada especificamente pelo processo de torção e como ela difere da topografia limitada do processo de laminação de rosca. A Figura 3 mostra as topografias de superfície da face da rosca de um fuso trapezoidal lamado em comparação com uma face de rosca torcida.

A topografia da superfície da série de testes 1 mostra que nenhuma textura de superfície é produzida durante a laminação da rosca. O fuso roscado torcido da série de testes 2 não apresenta diferenças significativas em relação à topografia da superfície em comparação com a série de testes 1, e nenhuma textura de superfície é reconhecível. Ao adaptar especificamente o processo de torção, foi possível produzir texturas de superfície significativamente mais pronunciadas nas séries de testes 3 e 4. Nessas séries de testes, a altura da textura yf e o comprimento da textura sf foram sucessivamente aumentados para produzir texturas de superfície com uma baixa proporção de picos, minimizando o contato sólido direto entre as superfícies dos triboelementos. A maior distância entre os picos da textura da superfície torna possível reter lubrificante nos vales do perfil de rugosidade.

Devido à ocorrência de efeitos estocásticos de rugosidade durante a usinagem, que afetam a superfície técnica como desvios de forma de quarto nível, a textura de superfície menos pronunciada da série de testes 2 é sobreposta. Devido a essa sobreposição, os parâmetros de textura são difíceis de determinar e apresentam uma altura de textura baixa de yf= 0,82μm e comprimento de textura de sf= 1,63mm. Eficazmente, com essa baixa textura de superfície, a série de testes 2 não difere da amostra lamada. Os efeitos estocásticos de rugosidade durante a torção são causados principalmente pela rugosidade na aresta de corte da ferramenta de torção, também conhecida como lascamento. Isso se forma como um negativo na superfície recém-criada durante a usinagem [20]. A topografia das séries de testes 3 e 4 mostra sulcos característicos e recorrentes gerados pelo lascamento. Se a altura da textura yf for inferior à rugosidade Rz na aresta de corte da ferramenta de torção, a textura fica sobreposta e a textura característica do processo de torção não ocorre. Isso é evidente nos perfis de rugosidade nas faces da rosca (Fig. 4).

A medição é adicionalmente distorcida pela subtração da forma de rosca matematicamente aproximada da topografia da superfície, resultando nas texturas na borda da faixa de medição tendo uma altura de textura ligeiramente inferior (Fig. 3 e 4).

4 Avaliação tribológica

Os efeitos das texturas de superfície torcidas no sistema tribológico de rosca e porca em acionamentos de rosca trapezoidal para sistemas de elevação pesados foram analisados usando a configuração de teste descrita na Seção 2.2. No projeto de fusos trapezoidais, o coeficiente de atrito é frequentemente assumido como constante para simplificação. No entanto, o coeficiente de atrito não pode ser considerado uma propriedade do material, pois é influenciado por todos os componentes do sistema tribológico. Para poder caracterizar a influência da topografia da superfície nesse sistema, todas as variáveis influentes são mantidas constantes. Apenas a textura de superfície induzida pelo processo de fabricação é variada nas séries de testes.

4.1 Investigação do coeficiente de atrito

Em sistemas de elevação pesados, as roscas de movimento geralmente são dispostas verticalmente, sendo que uma face da rosca carregada é carregada tanto durante o movimento de elevação quanto no movimento de descida. Para o cálculo do coeficiente de atrito em uma rosca trapezoidal, o atrito no plano inclinado pode ser utilizado [21]. A força normal FN pode ser calculada a partir da força de peso FG e a força de atrito FR a partir do torque de atrito necessário para o movimento rotacional por meio das relações geométricas. Isso leva a um torque de atrito significativamente maior durante a elevação. Como o torque de atrito é medido na configuração de teste, e a força de peso FG é controlada para um valor constante, o coeficiente de atrito μ pode ser calculado a partir dessas variáveis. A determinação separada do coeficiente de atrito μ para elevação e descida é possível ao considerar as diferentes orientações dos componentes de força. O curso exemplificado do coeficiente de atrito para essas duas formas de movimento para o fuso lamado na série de testes 1 é mostrado na Fig. 5. Considerando as diferentes orientações de força, ambas as formas de movimento mostram um curso semelhante para o coeficiente de atrito. Apesar de um torque de acionamento maior, que é necessário para a elevação, pode-se observar um comportamento característico do coeficiente de atrito, o qual ocorre com um fuso roscado trapezoidal ao longo de 20.000 ciclos de carga. O coeficiente de atrito médio para ambos os tipos de movimento aumenta significativamente no início do teste, atinge um máximo por volta dos 2000 ciclos e depois cai para um nível constante por volta dos 8000 ciclos. Esse comportamento é chamado de fase de adaptação e descreve a mudança geral no coeficiente de atrito ao longo do teste, dependendo do sistema tribológico [22]. O movimento oscilante sobre uma pequena distância angular emula uma curta distância de elevação e descida durante uma mudança de carga. O perfil de velocidade resultante dentro de uma mudança de carga consiste em uma fase de aceleração, uma fase de velocidade constante e uma fase de desaceleração, cada uma para a elevação e a descida. O efeito stick-slip, que ocorre em baixas velocidades, é particularmente favorecido no ponto de reversão de direção. Esse efeito se manifesta em uma breve aderência das superfícies, seguida de um deslizamento repentino dos triboelementos. Esse movimento pode levar a vibrações, que se refletem em uma maior variação no coeficiente de atrito [19]. Na Fig. 5, esse efeito pode ser observado na forma de uma maior variação dentro dos primeiros 5000 ciclos de carga.

Um coeficiente de atrito constante para a rosca trapezoidal investigada Tr80×10mm é alcançado após aproximadamente 8000 ciclos de carga. Durante a fase de adaptação, ocorre um aumento inicial no coeficiente de atrito ao testar as roscas trapezoidais lamadas, o que também é acompanhado por uma alta variação no coeficiente de atrito. O maior coeficiente de atrito está associado à maior variação, indicando uma ocorrência aumentada do efeito stick-slip, que pode levar a um maior desgaste adesivo. Devido às curvas semelhantes do coeficiente de atrito para ambas as formas de movimento, apenas o movimento de elevação mais intensivo em força será considerado a seguir.

Há uma diferença clara nas curvas do coeficiente de atrito para as superfícies mostradas na Fig. 3. Enquanto as séries de testes 1 e 2 diferem nos processos de fabricação—laminação de rosca e torção de rosca, respectivamente—ambas as amostras apresentam uma topografia de superfície semelhante, com quase nenhuma textura de superfície (Fig. 3). Essa semelhança também é refletida nas curvas do coeficiente de atrito (Fig. 6). Enquanto o coeficiente de atrito da série de testes 1 apresenta um máximo significativo, na série de testes 2 não pode ser observado nenhum máximo ao longo da duração do teste. No entanto, um nível constante é alcançado em ambos os testes após um número semelhante de ciclos de carga (L8000).

O coeficiente de atrito médio μm ao longo de toda a duração do teste também assume um valor semelhante para ambos os testes. Uma fase de adaptação ocorre tanto para o fuso roscado torcido quanto para o fuso roscado lamado, o que leva subsequentemente a um coeficiente de atrito muito constante, com baixa variação, em um nível de μ= 0,1. Na série de testes 3, com uma altura de textura de yf= 2,31μm, observa-se uma fase de adaptação significativamente mais curta, que é concluída após aproximadamente 4500 ciclos de carga. O coeficiente de atrito médio μm pode ser reduzido para μm= 0,098 na série de testes 3, em comparação com o fuso lamado (μm= 0,115) e a face de rosca torcida sem textura (μm= 0,112), o que corresponde a uma redução de 14,6% no coeficiente de atrito. Uma redução ainda mais significativa é observada na série de testes 4 (yf= 3,61μm), na qual a textura de superfície introduzida reduz tanto o comportamento de adaptação em aproximadamente 44% quanto diminui permanentemente o coeficiente de atrito para um nível mais baixo de μm= 0,085, o que corresponde a uma redução de 25,5% em comparação com o fuso roscado lamado. Uma redução completa da fase de adaptação não foi possível com essa rosca no sistema tribológico descrito.

4.2 Análise do desgaste adesivo

O desgaste que ocorre quando o fuso e a porca entram em contato é crucial para a vida útil do acionamento de rosca trapezoidal. Para identificar os mecanismos de desgaste que ocorrem na rosca principal, a superfície da face carregada foi examinada após 20.000 ciclos de carga, com uma força de peso de FG= 91,3kN e fornecimento regular de lubrificante (Fig. 7). Após o teste, as séries de testes mostram um padrão de desgaste claramente diferente, dependendo da textura de superfície da face da rosca carregada. As séries de testes 1 e 2, que foram testadas sem texturas de superfície na face da rosca carregada, mostram depósitos adesivos pronunciados na face da rosca carregada do fuso roscado. Isso é causado pela remoção significativa ou desgaste adesivo do material da porca. À medida que a altura da textura aumenta da série de testes 3 para a série de testes 4, o grau de desgaste adesivo diminui visivelmente (Fig. 7).

Para caracterizar a proporção da face da rosca carregada coberta por depósitos adesivos, foi realizada uma análise de cores das imagens de microscópio para quantificar os depósitos predominantemente vermelhos causados pelo conteúdo de cobre no material de suporte G-CuSn 7 ZnPb. A avaliação da porcentagem de adesão relacionada à área na face da rosca carregada mostra que o fuso trapezoidal lamado tem a maior porcentagem de adesão, com 36,3% (Fig. 8). A série de testes 2, com as faces de rosca torcidas, apresenta a maior variação na área coberta, com 27,4% e um desvio padrão de 13,1%. Após a vida útil experimentalmente simulada, a superfície dessa série de testes está coberta com até 45,4% de resíduos de adesão em algumas áreas. O padrão de desgaste da série de testes 4 ilustra que uma altura de textura de yf= 3,61μm reduziu a proporção de desgaste adesivo e limitou-a às áreas dos picos de rugosidade (Fig. 8a).

Devido à baixa velocidade de deslizamento e à alta pressão de superfície no contato tribológico, o atrito presente no sistema tribológico é classificado entre atrito sólido e atrito misto.

O desgaste adesivo na face da rosca diminuiu de 36,3% para 13,6% na série de testes 3 e ainda para 10,1% na série de testes 4 com as superfícies de face torcidas em comparação com o fuso roscado lamado. A adesão não ocorre entre os picos de rugosidade pronunciados com uma textura de superfície claramente definida. Devido às características do revestimento adesivo, pode-se assumir que há uma transição do regime de atrito de limite para o regime de atrito misto. De acordo com Wang et al., o número menor de picos de rugosidade, ou neste caso apenas os picos das texturas de superfície, pode levar à redução do coeficiente de atrito [4]. Nessas áreas, a superfície original criada pelo processo de torção é mantida.

A disposição sucessiva das microtexturas também pode favorecer a formação de uma película de lubrificante com baixa espessura, como descrito em [10]. Devido à redução do atrito sólido sobre toda a superfície de contato, um torque de atrito menor é necessário para o movimento do fuso roscado. O lubrificante pode ser retido nas áreas da textura pronunciada, aumentando a espessura da película de lubrificante e causando atrito fluido, prevenindo assim o contato direto entre as superfícies. O contato direto entre os picos de rugosidade dos triboelementos é uma condição necessária para o desgaste adesivo [19].

Como resultado das texturas de superfície mais pronunciadas (Fig. 9b), a proporção de atrito sólido diminui em comparação com a topografia de superfície sem textura (Fig. 9a). Uma textura de superfície mais pronunciada na face da rosca pode absorver uma maior quantidade de lubrificante.

Quando triboelementos feitos de metais diferentes entram em contato, o material é transferido do corpo de atrito com ligação coesiva mais fraca, neste caso, a porca, para o corpo base com ligação coesiva mais forte, neste caso, o fuso roscado [3]. O lubrificante adicional no contato de atrito resulta em um número menor de picos de rugosidade em contato. A formação de depósitos adesivos na face da rosca carregada é mostrada esquematicamente na Fig. 9c. O carregamento progressivo da superfície de contato da porca roscada resulta na remoção de partículas que são depositadas nos picos de rugosidade em contato da face da rosca carregada. Estas partículas formam cada vez mais uma camada nas áreas de contato da face da rosca carregada (Fig. 10) e impedem o contato direto entre o material do parafuso e da porca. Esse processo continua até que um estado estacionário seja alcançado e nenhum material adicional seja transferido das camadas limites da superfície da porca para a face da rosca carregada. Esse processo influencia o comportamento de adaptação, transicionando para um estado estacionário assim que os picos de rugosidade em contato estiverem cobertos com depósitos adesivos, o que influencia o coeficiente de atrito. A Figura 10 mostra que os depósitos têm aproximadamente 2μm de altura e que não há desgaste abrasivo da superfície inicial da face da rosca carregada.

5 Conclusão e perspectivas

Como parte deste estudo, três topografias de superfície diferentes foram ajustadas utilizando o processo de torção e examinadas quanto às suas propriedades tribológicas em fusos roscados trapezoidais. Além de medir o coeficiente de atrito, o padrão de desgaste nas faces da rosca carregadas do fuso roscado foi examinado, e os depósitos adesivos foram quantificados.

Em comparação com fusos roscados lamados, foi demonstrado que as texturas de superfície na face da rosca carregada de um fuso roscado utilizado em sistemas de elevação pesados proporcionam um valor agregado significativo. O processo de torção possibilita a produção de uma maior variedade de texturas de superfície, resultando em uma redução de 25,5% no coeficiente de atrito. Essa redução no coeficiente de atrito leva a uma diminuição proporcional no consumo de energia do sistema geral, considerando o apoio específico do sistema de elevação, já que a eficiência é significativamente influenciada pelo contato de atrito entre o fuso e a porca. Além disso, foi demonstrado que a superfície original de um fuso roscado texturizado pelo processo de torção permanece em grande parte intacta após uma vida útil simulada experimentalmente de 10 anos. Isso indica que a proporção de atrito sólido, onde os picos de rugosidade do fuso e da porca estão em contato direto, poderia ser reduzida. Com as texturas de superfície apresentadas, o desgaste adesivo na face da rosca na série de testes 4 foi reduzido para 10,1%, em comparação com 36,3% para um fuso roscado lamado.

Embora toda a vida útil de 10 anos de um fuso roscado tenha sido simulada no teste, a vida útil da porca roscada não foi apresentada. Enquanto apenas uma parte do fuso está sujeita ao contato tribológico, a rosca interna da porca sofre carregamento contínuo, resultando em uma exposição significativamente maior à interação tribológica. Investigações futuras poderiam se concentrar mais neste aspecto do sistema de atrito, especialmente considerando o desafio de medir o desgaste da porca. Outro resultado positivo de um fuso roscado com uma textura de superfície pronunciada poderia ser a redução do desgaste no corpo de atrito contrário, neste caso, a porca.

Referências

1. Langsdorff W (1969) Gewindefertigung und Herstellung von Schnecken, 6th edn. Springer, Berlin, Heidelberg
2. Gereke-Bornemann H, von Soden M (2010) Wie man den Stickslip-Effekt bei Gewindespindeln vermeidet
3. Stribeck R (1902) Die wesentlichen Eigenschaften der Gleit- und Rollenlager
4. Wang X, Kato K, Adachi K et al (2003) Loads carrying capacity map for the surface texture design of SiC thrust bearing sliding in water. Tribol Int 36(3):189–197. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(02)00145-7
5. Touche T, Cayer-Barrioz J, Mazuyer D (2016) Friction of textured surfaces in EHL and mixed lubrication: effect of the groove topography. Tribol Lett 63:25. https://doi.org/10.1007/s11249-016-0713-8
6. Flores G, Abeln T, Klink U (2007) Functionally adapted final machining for cylinder bores made of cast iron. MTZ Worldw 68:6–9. https://doi.org/10.1007/BF03226811
7. Buckley DH (1981) Surface effects in adhesion, friction, wear and lubrication. Elsevier, Amsterdam
8. Etsion I (2004) Improving tribological performance of mechanical components by laser surface texturing. Tribol Lett 17:733–737. https://doi.org/10.1007/s11249-004-8081-1
9. Hamilton DB, Walowit JA, Allen CM (1966) A theory of lubrication by microirregularities. ASME J Basic Eng 88(1):177–185. https://doi.org/10.1115/1.3645799
10. Brizmer V, Kligerman Y, Etsion I (2003) A laser surface textured parallel thrust bearing. Tribol Transact 46(3):397–403. https://doi.org/10.1080/10402000308982643
11. Kovalchenko A, Ajayi O, Erdemir A, Fenske G, Etsion I (2005) The effect of laser surface texturing on transitions in lubrication regimes during unidirectional sliding contact. Tribol Int 38(3):219–225. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2004.08.004
12. Denkena B, Köhler J, Kästner J, Göttsching T, Dinkelacker F, Ulmer H (2013) Efficient machining of microdimples for friction reduction. ASME J Micro Nano Manuf 1(1):11003. https://doi.org/10.1115/1.4023757
13. Stender W (1954) Schälen von Gewindespindeln: Die zeitgemäße Lösung eines alten Problems. Werkstatttechnik Maschinenbau 44:531–538
14. Matsumura T, Serizawa M, Ogawa T, SasakiM(2015) Surface dimple machining in whirling. JManuf Syst 37(2):487–493. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2014.07.008
15. Denkena B, Bergmann B, Keitel M, Wege C, Poll G, Kelley J, Pape F (2023) Process strategies for milling of dimples on tapered roller bearings. Prod Eng Res Devel 17:893–905. https://doi.org/10.1007/s11740-023-01208-416.
16. Steinert P (2017) Fertigung und Bewertung deterministischer Oberflächenmikrostrukturen zur Beeinflussung des tribologischen Verhaltens von Stahl-Bronze-Gleitpaarungen. Technischen Universität Chemnitz
17. Greenwood JA, Tripp JH (1967) The elastic contact of rough spheres. ASME J Appl Mech 89:153
18. Haessig DA, Friedland B (1990) On the modeling and simulation of friction. American Control Conference, San Diego
19. Aurégan G, Fridrici V, Kapsa P, Rodrigues F (2015) Experimental simulation of rolling—sliding contact for application to planetary roller screw mechanism. Wear 332–333:1176–1184. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.01.047
20. Denkena B, Böß V, Nespor D, Gilge P, Hohenstein S, Seume J (2015) Prediction of the 3D surface topography after ball end milling and its influence on aerodynamics. Procedia CIRP 31:221–227. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.03.049
21. Böge G, Böge W (2021) Statik starrer Körper in der Ebene. In: Böge A, Böge W(eds) Handbuch Maschinenbau. Springer Vieweg, Wiesbaden
22. Blau PJ (2006) On the nature of running-in. Tribol Int 38(11):1007–1012. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.07.020

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Ministério Federal de Assuntos Econômicos e Ação Climática (BMWK) pelo financiamento e ao parceiro do projeto Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG pela cooperação construtiva e estreita.

Financiamento

As investigações foram financiadas pelo Ministério Federal de Assuntos Econômicos e Ação Climática (BMWK) como parte da Inovação Central.

Contribuição dos Autores

B. Denkena revisou e editou o manuscrito juntamente com B. Bergmann. C. Wege desenvolveu o conceito deste trabalho, conduziu os experimentos, analisou os dados e escreveu o manuscrito. M. von Soden e H. Gereke-Bornemann fabricaram as ferramentas e forneceram a configuração experimental.

Financiamento

O financiamento de acesso aberto foi viabilizado e organizado pelo Projeto DEAL.

Conflito de Interesse

B. Denkena, B. Bergmann, C. Wege, M. von Soden e H. Gereke-Bornemann declaram que não têm interesses concorrentes.

Acesso Aberto

Este artigo está licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que seja dado o crédito apropriado ao(s) autor(es) original(is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons e indique se foram feitas alterações. As imagens ou outros materiais de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que seja indicado de outra forma em uma linha de crédito do material. Se o material não estiver incluído na licença Creative Commons do artigo e o uso pretendido não for permitido pela regulamentação legal ou exceder o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nota do Editor

A Springer Nature mantém neutralidade em relação a reivindicações jurisdicionais em mapas publicados e afiliações institucionais.

• Springer Nature, 24.05.2024