Reichelt Chemietechnik Magazin
Die Schmierstofftechnologie ist die unsichtbare Kraft, die Maschinen am Laufen hält. Sie trägt dazu bei, Reibung und Verschleiß zu minimieren und dadurch die Lebensdauer und Effizienz von Bauteilen zu verbessern. Dieser Artikel gibt eine Einführung in die Schmierstofftechnik, stellt die Funktionsweise und die verschiedenen Arten dar und zeigt die wichtigsten Verfahren auf.
Grundlagen der Schmierstofftechnik: Was sind Schmierstoffe?
Schmierstoffe sind Produkte, die für die Schmierung gleitender oder rollender Elemente, wie etwa Rollenketten und Kettenrädern, verwendet werden. Sie verringern Reibung und Verschleiß von Bauteilen und tragen zur Kühlung bei. Außerdem sorgen sie für Dichtheit, Reinigung und Korrosionsschutz.
Schmierstoffe setzen sich aus Grundölen und Additiven zusammen. Die Grundöle bilden den primären Schmierfilm zwischen den sich bewegenden Oberflächen von Antriebselementen, während die Additive die spezifischen Eigenschaften des Schmierstoffs verbessern, etwa Verschleißschutz, Schaumverhütung und Extremdruckfähigkeit.
Welche Schmierstoffarten gibt es?
Schmierstoffe lassen sich anhand ihrer Herstellung grob in drei Typen einteilen:
Mineralöle werden aus Erdöl gewonnen und sind aufgrund ihres günstigen Preises und ihrer weiten Verfügbarkeit die am häufigsten verwendeten Schmierstoffe.
Synthetische Öle sind chemisch hergestellte Schmierstoffe, die für bestimmte Anwendungen entwickelt wurden und eine verbesserte Stabilität und Leistung unter extremen Bedingungen bieten.
Fette sind halbfeste Schmiermittel, die aus einem Träger- oder Grundöl und einem Verdickungsmittel mit Additiven bestehen. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen eine Haftung an Oberflächen erforderlich ist. So bieten sich etwa PTFE-Fette als Gleitfette an, die sich als Universal-Schmiermittel einen Namen gemacht haben.
Eigenschaften von Schmierölen und Schmierfetten
Zu den wichtigsten Eigenschaften von Schmierstoffen gehören die Viskosität, die den Fließwiderstand des Schmierstoffs bestimmt, und der Viskositätsindex, der die Fähigkeit des Öls angibt, seine Viskosität über einen bestimmten Temperaturbereich hinweg zu halten.
Weitere wichtige Eigenschaften sind:
- Der Stock- oder Fließpunkt, der jene Temperatur kennzeichnet, bei der das Öl unter definierten Prüfbedingungen gerade noch fließfähig und anwendbar ist.
- Der Flammpunkt, der die niedrigste Temperatur bezeichnet, bei der der Schmierstoff entzündliche Dämpfe abgibt.
- Die Oxidationsstabilität, die die Beständigkeit gegen chemischen Abbau aufgrund von Wechselwirkungen mit Luftsauerstoff charakterisiert.
Schmierstoffhersteller verwenden häufig Additive, die zur Gesamtfunktionalität des Schmierstoffs beitragen und die Leistung verbessern. Dazu gehören Verschleißschutzeigenschaften, extreme Druckbeständigkeit, Korrosionsschutz und thermische Stabilität.
Welche technischen Anforderungen werden an Schmiermedien gestellt?
Schmierstoffe müssen zahlreiche Eigenschaften aufweisen, um einen optimalen Betrieb sicherstellen zu können.
Reibungsreduzierung und Stabilität
Die Hauptfunktion eines Schmierstoffs besteht darin, die Reibung zwischen beweglichen Teilen zu verringern. Ein Schmierstoff bildet eine glatte, fließfähige Schutzschicht zwischen den Oberflächen, sodass diese nahezu reibungslos gleiten können.
Schmierstoffe müssen während der gesamten erwarteten Nutzungsdauer ein gleichbleibendes Verhalten sicherstellen.
Verschleißvermeidung
Die Schmierung verhindert den Verschleiß von Maschinenkomponenten, indem sie eine schützende Barriere bildet, die den Kontakt zwischen den Oberflächen verringert und so die Lebensdauer verlängert.
Wärmeableitung
Schmierstoffe tragen dazu bei, die beim Betrieb entstehende Wärme abzuführen, um eine angemessene Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten und Überhitzung zu vermeiden.
Widerstandsfähigkeit und Schutz vor Verunreinigungen
Schmierstoffe schützen vor Verunreinigungen wie Staub, Schmutz und Wasser, die die Leistung beeinträchtigen und vorzeitigen Verschleiß verursachen können.
Schmierstoffe müssen widerstandsfähig gegen chemische Wechselwirkungen mit anderen Substanzen der Oberflächen oder der Umgebungsluft sein und dürfen keinen Alterungsprozessen unterliegen.
Traditionelle Schmiermethoden
Die Fettschmierung ist eine der ältesten und am weitesten verbreiteten Schmiermethoden. Fett ist ein zähflüssiger Schmierstoff, der aus einem Trägeröl und einem Verdickungsmittel besteht. Das Verdickungsmittel sorgt dafür, dass das Fett an der Oberfläche der Bauteile haftet und nicht abläuft. Fettschmierung wird in der Regel bei Maschinen und Geräten eingesetzt, die unter rauen Bedingungen arbeiten. Fett bietet einen guten Schutz vor Wasser und Schmutz und ist auch bei niedrigen Temperaturen noch wirksam. Sowohl zum Abdichten aller Art als auch zum Beseitigen von Leckagen ist die Fettschmierung das Mittel der Wahl.
Die Ölschmierung ist eine weitere häufig verwendete Schmiermethode. Öl ist ein dünnflüssiger Schmierstoff, der aus einem Trägeröl und Additiven besteht. Die Additive verbessern die Eigenschaften des Öls hinsichtlich Reibungsminderung, Korrosionsschutzwirkung und Oxidationsbeständigkeit. Ölschmierung wird in der Regel bei Maschinen und Geräten eingesetzt, die unter hohen Belastungen arbeiten. Öl bietet einen guten Schutz vor Reibung und Verschleiß und ist auch bei hohen Temperaturen noch wirksam.
Bei der Tauchschmierung werden die Bauteile in ein Schmierstoffreservoir getaucht, um eine gründliche Beschichtung zu gewährleisten.
Auch mit Pinseln, Sprühgeräten oder einem Druckluftstrahl können Schmierstoffe in regelmäßigen Abständen an bestimmten Stellen der Maschinenteile aufgetragen werden. Häufig kommen hier Sprühfett und Spray-Produkte zum Einsatz.
Bei großflächigen, häufig industriellen Anwendungen werden die Schmierstoffe über die gesamte Kontaktfläche geflutet, um eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten. Dadurch werden auch die Wärmeabfuhr und der Abtransport von Schmutz, Abrieb und Verunreinigungen optimiert.
Fortgeschrittene Technologien
In den letzten Jahren wurden eine Reihe neuer Schmiertechnologien entwickelt, die die Möglichkeiten der traditionellen Methoden in einigen Bereichen übertreffen. Diese Technologien bieten eine Reihe von Vorteilen.
- Verbesserte Leistungsfähigkeit: Die neuen Technologien können die Reibung und den Verschleiß im Vergleich zu den traditionellen Methoden weiter reduzieren. Dadurch können Maschinen und Geräte effizienter und leistungsfähiger arbeiten.
- Verlängerte Lebensdauer: Die neuen Technologien können die Lebensdauer der Bauteile verlängern. Dadurch können die Maschinen und Geräte länger ohne Wartungsmaßnahmen betrieben werden.
- Erhöhte Zuverlässigkeit: Die neuen Technologien können die Zuverlässigkeit der Maschinen und Geräte aufgrund reduzierter Reibungsverluste erhöhen. Dadurch können die Maschinen und Geräte unter rauen Bedingungen arbeiten, ohne auszufallen.
Bei fortgeschrittenen Technologien wie der hydrostatischen Schmierung wird der Schmierstoff mit sehr hohem Druck zwischen die Oberflächen gepresst. Dadurch entsteht eine dünne, gleichmäßige Ölschicht, die die Reibung zwischen den Oberflächen auf ein Minimum reduziert. Sie ist auch unter rauen Einsatzbedingungen sehr zuverlässig und letztlich wird dadurch die Lebensdauer der Bauteile erheblich verlängert.
Bei der Keramikschmierung werden die Bauteile mit einer dünnen Schicht aus keramischem Material beschichtet. Diese Schicht bildet eine harte und glatte Oberfläche, die die Reibung zwischen den Oberflächen zusätzlich verringert. Dieses Verfahren ist sehr langlebig und wartungsarm und bietet hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß, Korrosion und Umwelteinflüsse.
Bei der Partikelschmierung wird der Schmierstoff mit kleinen Partikeln versetzt. Diese Partikel füllen die winzigen Unebenheiten auf den Oberflächen aus und verringern so die Reibung. Die Partikelschmierung ist sehr verschleißfest und kann somit die Lebensdauer der Bauteile verlängern.
Weitere fortschrittliche Schmiertechnologien sind die magnetische Schmierung, bei der der Schmierstoff mit Magneten an den Oberflächen gehalten wird, wie auch die Ultraschallschmierung. Bei letzterer wird der Schmierstoff mittels Ultraschallwellen auf die Oberflächen aufgetragen.
Immer mehr an Bedeutung gewinnen ionische Flüssigkeiten aufgrund ihrer anpassbaren physikalisch-chemischen Eigenschaften, die durch die Kombination von kationischen und anionischen Bestandteilen mit verschiedenen Substituenten erreicht werden. Wegen ihres vernachlässigbaren Dampfdrucks und ihrer Nicht-Entflammbarkeit werden sie oft als „grüne“ oder „nachhaltige“ Chemikalien bezeichnet. Sie bieten viele Möglichkeiten zur Verbesserung der Eigenschaften von Maschinen, die auf Schmierstoffe oder Betriebsflüssigkeiten angewiesen sind. Sie können Hochdruckprozesse effizienter machen und sind geeignet, den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren zu senken.
Schmierfette und Schmieröle – ein wesentlicher Aspekt der Maschinenwartung
Die Schmierung ist ein wesentlicher Aspekt der Maschinenwartung, der einen reibungslosen Betrieb und eine lange Lebensdauer der Anlagen gewährleistet.
Das Auftragen von Schmierfetten im kleinen Maßstab, beispielsweise im Heim- und Hobbybereich, lässt sich meist mit einem Spatel und wenigen Handgriffen erledigen. Für die Applikation von Schmierstoffen im industriellen Maßstab wird zusätzliche Peripherie eingesetzt, wie Fasspumpen und Schmierpistolen, die zusätzlich mit Schläuchen adaptiert werden können. Diese ermöglichen das gezielte Verteilen der Schmierstoffe sowie den Anschluss an vorhandene Schmiernippel.
Die Schmierstofftechnologie hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt und umfasst eine Reihe von Schmierstofftypen und -additiven, die die zentralen Anforderungen der Reibungsreduzierung, des Verschleißschutzes, der Wärmeableitung und der Verschmutzungskontrolle erfüllen. Von traditionellen Methoden bis hin zu fortschrittlichen Technologien wie Nanoschmierstoffen, Festschmierstoffen, ionischen Flüssigkeiten und innovativen Additiven schreitet der Bereich der Schmierung immer weiter voran und verbessert Effizienz, Nachhaltigkeit und Leistung in zahlreichen Anwendungen. Das Verständnis dieser grundlegenden Aspekte der Schmierung ist entscheidend, um die Maschinenleistung zu optimieren und Spitzenleistungen zu erreichen.
Bild-Quellen: Beitragsbild | © manassanant - stock.adobe.com Walz- und Kugellager mit Schmierfett | © bung - stock.adobe.com Schmierfett wird mittels Schlauch und Fettpresse bzw. Schmierpistole appliziert | © Kampan - stock.adobe.com
