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Tieftemperaturrheologie an Schmierölen und Schmierfetten

FVA 829 I | IGF-Nr. 20001 N

Rheologische Charakterisierung von Ölen und Fetten zur Vorhersage des anwendungstechnischen Verhaltens bei tiefen Temperaturen

Die Eignung von Schmierölen und –fetten für tiefe Temperaturen wird derzeit in der Industrie sehr häufig mit dem Pourpoint abgeschätzt. Er gibt bei schrittweiser Abkühlung an, bis zu welcher Temperatur Schmieröle gerade noch fließfähig sind. Der Pourpoint ist jedoch nur bei Schmierölen zugänglich und muss vom Grundöl auf das jeweilige Schmierfett übertragen werden, ohne die Ursache für das „Nicht-Fließen“ aufzudecken. „Nicht-Fließen“ von Schmierölen bei der Pourpoint-Bestimmung kann auf Kristallisation, Glasübergang oder eine stark erhöhte Viskosität zurückgeführt werden.

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer robusten rheologischen Methode, die als Ergänzung zum Pourpoint, Änderungen im Fließverhalten von Schmierölen und im viskoelastischen Verhalten von Schmierfetten detektieren kann und die Ursache für das „Nicht-Fließen“ von Schmierölen und Versteifen von Schmierfetten zugänglich machen.

Das „Nicht-Fließen“ und Versteifen ist durch einen einfachen aber effektiven schubspannungsgesteuerten Temperatursweep in oszillatorischer Scherung mit marktüblichen Rheometern zugänglich. Der Temperatursweep ist im Vergleich zu anderen Messmethoden (z.B. DSC) sehr sensitiv bezüglich Kristallisation und Schmelzen von Schmierölen und –fetten und kann anhand der Temperatur, bei der 1000 Pa s erreicht wird, auch den Pourpoint von nicht-kristallisierenden Schmierölen bestimmen. Des Weiteren liefert er durch den Aufheizzyklus die robuste, da thermodynamisch kontrollierte, Schmelztemperatur, die im Gegensatz zur Kristallisationstemperatur in erster Näherung unabhängig von Scherung und Abkühlbedingungen ist.

Ergänzend zum Temperatursweep kann durch eine Korrelation zwischen der Walkpenetration und der Fließgrenze nach DIN 51810-2 die Konsistenz bzw. NLGI Klasse von Schmierfetten bei tiefen Temperaturen bestimmt werden. Hierzu ist lediglich die Fließgrenze bei der gewünschten Temperatur im Bereich zwischen 20 und -40 °C notwendig und es kann auf eine aufwendige Bestimmung der Walkpenetration bei tiefer Temperatur verzichtet werden.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20001 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima-schutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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