AllgemeinesForschungsberichte

Wechselwirkung Konservierungsmittel Betriebsöl

FVA 820 I | IGF-Nr. 19879 BG

Tribologische Eignung von unterschiedlichen Kombinationen von Konservierungsmitteln und Betriebsölen in Wälzlagern

Um die Leistungsdichte von Maschinenelementen wie z.B. Wälzlagern zu erhöhen, werden diese mit additivierten Schmierstoffen geschmiert. Wälzlagerschmierstoffprüfungen, die zur Entwicklung leistungsfähiger Schmierstoffe zum Einsatz kommen, lassen dabei den Eintrag weiterer, im Betrieb (z.B. durch Konservierungsmittel) eingetragener Additive jedoch außer Acht. Dabei stellte sich heraus, dass die Kombination bestimmter Additive zur Wälzlagerfrühermüdung führen kann. Ziel des Vorhabens war somit die Identifikation kritischer Additivkombinationen, die Untersuchung der auftretenden Schädigungsmechanismen sowie die Empfehlung einer evaluierten Prüfmethodik, die den Einfluss von Konservierungsmitteln auf die Wälzlagerfrühermüdung in der frühen Entwicklungsphase aufzeigt.

Hierzu wurden anhand von verschieden Versuchsreihen FE8-Versuche durchgeführt und die Prüflager anschließend oberflächenanalytisch sowie ultraschallmikroskopisch untersucht, um den Einfluss des Schmierstoffs auf die erzeugte Oberflächenchemie und eine etwaige Schädigung festzustellen. Dabei konnten zahlreiche Additivkombinationen identifiziert werden, die nicht nur zu Wälzlagerfrühausfällen führten, sondern gleichermaßen WEC im angeätzten Schliffbild offenbarten. Neben diesem Screening, bei dem die Additive vorab gemischt und den tribologisch beanspruchten Prüflagern zugeführt wurden, erfolgten Versuche, bei denen die Prüflageroberflächen mit Konservierungsmittel vorkonditioniert und die Versuche mit reinem Betriebsöl durchgeführt wurden. Auch in diesem Fall einer vernachlässigbar geringen Menge an Korrosionsschutzmittel konnte ein Einfluss des Konservierers auf die Ermüdungslebensdauer der Prüflager festgestellt werden. Letztere konnte in die Kategorien „oberflächeninduziert“ sowie „Entstehung unterhalb der Oberfläche“ eingeordnet werden, welche stark von den verwendeten Wirkstoffen und der eingesetzten Wirkstoffmenge abhängt. Im Rahmen des abgeschlossenen Vorhabens konnten somit bereits zahlreiche, praxisrelevante Fragestellungen beantwortet werden.

Die entwickelte Prüfmethodik muss jedoch im Rahmen weiterer Vorhaben erprobt und anhand von weiteren Schmierstoffen validiert werden. Neben der Prüfung weiterer Additivkombinationen besteht Interesse an der eingehenderen Untersuchung der aufgetretenen Schädigungsmechanismen und der Unterscheidung ihres Ursprungs. Weiterhin konnte mittels der eingesetzten, hochsensitiven Verfahren der Oberflächenanalytik ein deutlicher Einfluss von Schmierstoffkontamination auf die Oberflächenchemie der Prüfkörper nachgewiesen werden. Eine Untersuchung dieser Problematik ist für Schmierstoffprüfstände aller Art von Relevanz.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19879 BG 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 Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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