Fachausschuss Schmierstoffe
Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Schmierfette auf das tribologische Verhalten von Hybridlagern
Trotz der in der industriellen Anwendung großen Verbreitung fettgeschmierter Hybrid-Spindellager sind diese als tribologisches System noch wenig erforscht. Dies gilt insbesondere für die Einflüsse des Stahl-Keramik-Kontakts auf das Verhalten des tribologischen Systems und den Betrieb bei sehr hohen Drehzahlen. In diesem Projekt wurde daher untersucht, welcher Zusammenhang zwischen den Betriebsbedingungen und dem Betriebsverhalten des Lagers, der Zusammensetzung des eingesetzten Schmierfetts und den Eigenschaften der auf den Lagerlaufbahnen im Betrieb gebildeten Randschichten besteht.
Mit vier einfach formulierten Modellfetten und einem marktüblichen Hochleistungsfett als Referenz wurden dazu Kurzversuche zur Überprüfung der Drehzahleignung durchgeführt. In Dauerversuchen bei sehr hoher Drehzahl wurde für die Fette die jeweilige Fettgebrauchsdauer bestimmt. Weiterhin wurden aus den Dauerversuchslagern Proben aus den Randschichten auf den Lagerlaufbahnen entnommen und diese mit elektronenmikroskopischen Methoden untersucht, um die chemische Zusammensetzung der Randschichten und deren Gefügestruktur zu bestimmen. In begleitenden Untersuchungen von Proben der frischen und der gelaufenen Fette wurde nach betriebsbedingten Veränderungen der Fette gesucht.
Mit Ausnahme des Referenzfetts haben die Versuche keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen dem Betriebsverhalten des Lagers und der Fettformulierung gezeigt. Gleiches gilt für den Aufbau und die Zusammensetzung der Randschichten. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass fettlebensdauergeschmierte Hybrid-Spindellager über einen längeren Zeitraum zuverlässig bei deutlich höheren Drehzahlen betrieben werden können als dies nach den Katalogangaben der Hersteller zu erwarten ist. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die grundsätzlichen Aussagen zum Zusammenhang zwischen der Dicke, Gleichmäßigkeit und Gefügestruktur der Randschicht und dem Ausfallverhalten des Lagers, die von Standard-Wälzlagern mit Stahl-Stahl-Wälzkontakten bekannt sind, auch für schnell drehende Lager mit Stahl-Keramik-Kontakten gelten.
Das IGF-Vorhaben (17093 N) der Forschungsvereinigung DGMK Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V., Überseering 40, 22297 Hamburg wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.