Schmierfett, Funktion, Einsatz, Vor- und Nachteile

Eigenschaften von Schmierfetten
Allgemeine Eigenschaften
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Die Schmierfähigkeiten eines Fettes hängen von der Art des benutzten Basisöls und
des Verdickungsmittels ab.
Die Eigenschaften, die die Leistungsfähigkeit eines Fettes beeinflussen, sind:
- Beständigkeit (NLGI Grad)
- Tropfpunkt
- Tragfähigkeit
- Oxidationsstabilität
- Beschaffenheit und Struktur
- Flusseigenschaften und Pumpfähigkeit
- Mechanische Stabilität und Reversibilität
- Entlüftungseigenschaften
- Wasserwiderstand
- Rost und Korrosionsschutz
Beständigkeit
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Beständigkeit ist ein Maß der
relativen Härte eines
Schmierfettes.
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In der Regel erweichen
Schmierfette bei der
Inbetriebnahme.
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Beständigkeit eines
Schmierfettes gemessen an der
Durchdringung, wird bestimmt
durch die ASTM D-271
Standardtestmethode der
Drucksondierung.
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Je tiefer die Drucksondierung
das Schmierfett durchdringt
nachdem es 60 Hiebe in Betrieb
war, desto weicher ist das
Schmierfett.
NLGI Grade
Schmierfett wird durch seine Dicke klassifiziert
NLGI Grade (9 Grades) 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6
Mehr
Öl
-weniger
Dicke
Less
Oil
More
Thickener
NLGI GRAD
Durchdringungsvermögen
BeständigkeitsAnalogie
000
445-475
Ketchup
00
400-430
Apfelsauce
0
355-385
Brauner Senf
1
310-340
Tomatenpaste
2
265-295
Erdnussbutter
3
220-250
Gemüsebutter
4
175-205
Gefrorener Joghurt
5
130-160
Smooth Pate
6
85-115
Streichkäse
Tropfpunkt
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Tropfpunkt ist die Temperatur, bei der ein Fett von einem formbaren Festkörper in
einen flüssigen Zustand übergeht.
Der Tropfpunkt eines Fetts ist nützlich, um die Art des verwendeten
Verdickungsmittels zu charakterisieren.
Jede Art Verdickungsmittel weist einen bestimmten Tropfpunktbereich auf.
Der Tropfpunkt ist kein Maß der Service-Leistung eines Fettes, noch setzt er die
maximale verwendbare Temperatur oder die Temperaturbegrenzung fest, in der das
Fett ohne erneute Schmierung benutzt werden kann.
Ein allgemeiner Erfahrungswert ist, dass ein Fett maximal verwendet werden kann,
wenn es mindestens 10° bis 38°C unterhalb seines Tropfpunktes ist.
Verdickungsmittel
Tropfpunkt
LITHIUM SOAP
176°-204°C
LITHIUM 12176°-204°C
HYDROXYSTERARTE
LITHIUM COMPLEX +260°C
CALCIUM SOAP
204°-220°C
CALCIUM 12204°-220°C
HYDROXYSTERATE
CALCIUM COMPLEX 232°C
MAXIMALE
BETRIEBSTEMPERATUR
110°-135°C
110°-135°C
149°-177°C
90°C
204°-220°C
177°C
BARIUM SOAP
188°-204°C
121°-196°C
BARIUM COMPLEX
193°-204°C
177°C
ALUMINUM
COMPLEX
POLYUREA
232°-+260°C
177°-204°C
232°C
177°C
BENTONE
NONE
177°-260°C
CALCIUM
SULFONATE
300°C
177°C
Tragfähigkeit
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Lastentragende Fähigkeiten beziehen sich auf E.P. und tragen den Schutz, der vom
Fett geboten wird.
Viele Lageranwendungen werden hoher Stoßbelastung oder ununterbrochenen
Drehkraftzuständen (langsam/hoch) und in manchen Fällen massiven
Überladungsbedingungen unterworfen.
Diese Bedingungen führen häufig zu Grenzschmierungszuständen.
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Extreme Druckzusätze und Antiverschleißzusätze werden allgemein in der Rezeptur
des Fettes vornehmlich benutzt, um seine Tragfähigkeit zu erhöhen.
Die Antiverschleiß- und Extremdruckeigenschaften eines Fettes können unter
Anwendung von festen Schmiermitteln wie Molybdändisulfid, Graphit und Teflon
weiter erhöht werden.
Die verschiedenen Tests, die angewandt werden, um den extremen Druck und die
additiven Antiverschleißeigenschaften eines Fettes zu messen, sind:
- Timken E.P. Test ASTM D-2509
- Four Ball Wear Test ASTM D-2266
- Four Ball E.P. Test ASTM D-2596
- Falex Dauerlasttest ASTM D-3233`
Oxidationsstabilität
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Oxidationsstabilität ist der Widerstand des Fettes zur chemischen Verschlechterung,
die durch Belastungen der Luft, besonders bei Hochtemperaturen verursacht wird.
Die Oxidationsstabilität eines Fettes hängt von der Art des benutzten Basisöls ab, der
Art und der Menge des verwendeten Verdickungsmittels und der Art des angewandten
additiven Systems des Oxidationshemmstoffes.
Ein hoher Widerstand zur Oxidation ist wichtig, wann immer lange Lagerung oder
Nutzungsdauer gefordert sind, oder wo Hochtemperaturen sogar während eines kurzen
Zeitraums aufkommen können.
Die ASTM-D 942 Oxidations-Stabilitäts-Test-Methode ist die allgemeinste
Testmethode, die angewendet wird, um die Oxidationsstabilität eines Fettes
festzustellen.
Beschaffenheit und Struktur
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Beschaffenheit und Struktur beziehen sich auf das Aussehen und auf die Griffigkeit
des Fettes.
Es sind Faktoren, die die Haftfähigkeit und die Mühelosigkeit im Umgang mit dem
Produkt beeinflussen.
Diese Eigenschaften hängen von der Viskosität des Basisöls, der Art des
Verdickungsmittels, der Menge von jedem der in der Rezeptur benutzten Bestandteile,
von bestimmten vorhandenen Zusätzen und dem Herstellungsverfahren, das zur
Fettbildung angewandt wird, ab.
Es gibt keine Standardtestmethoden für eine quantitative Definition dieser
Eigenschaften; sie werden durch Sicht- und Tastkontrolle definiert.
Die Beschaffenheit ist eine zu beobachtende Eigenschaft, wenn eine kleine Menge
Fett zusammen gedrückt und anschließend langsam auseinander gezogen wird.
Beschaffenheit wird wie folgt beschrieben:
Butterartig - das Fett trennt sich in kurzen Spitzen ohne sichtbare Fasern.
Glatt - die Oberfläche des Fettes ist verhältnismäßig frei von Unregelmäßigkeiten.
Fadenartig oder haftend - das Fett neigt dazu, sich in die langen, feinen Strängen
auszudehnen aber ohne sichtbare Anzeichen einer Faserstruktur.
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Kurze Fasern - das Fett weist einen Abbruch mit Anzeichen von Fasern auf.
Lange Fasern - das Fett weise eine Tendenz auf, sich in ein einzelnes Bündel Fasern
auszudehnen oder aneinanderzureihen.
Fließeigenschaften und Pumpfähigkeit
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Fließeigenschaften eines Fetts sind für die Auswahl eines bestimmten
Betriebseinsatzes von hoher Wichtigkeit.
• Das Fett muss als zähflüssige Flüssigkeit arbeiten, sobald es in Betrieb genommen ist.
• Die Fließeigenschaften eines Fettes und seine Pumpfähigkeit werden durch die
Viskosität und die ganze Art des benutzten Basisöls, der Präsenz des
Viskositätsindexverbesserer sowie der Menge und der Art der
Verdickungsmittelrezeptur reguliert.
Fließeigenschaften eines Fettes und Pumpfähigkeit bei niedrigen Temperaturen
werden durch den Gebrauch von den folgenden Tests bestimmt:
- Offensichtliche Viskosität der Schmierfette ASTM D-1092
- U.S Steel Mobility Test
- Drehmoment Test bei niedriger Temperatur ASTM
D-1478
- Lincoln Ventmeter Test
Scher- und mechanische Stabilität
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In vielen Lageranwendungen kann ein Fett hoher mechanischer Scherbeanspruchung
oder hohen Ladenzuständen unterworfen werden. In many bearing applications a
grease can be subjected to high mechanical shear stress or high loading conditions.
Ein Fett muss Scherstabilität aufweisen, ansonsten läuft das Fett entweder aus dem
Schmierungsbereich heraus oder es spaltet sich auf in seine Basisöl- und
Verdickungsmittelbestandteile. Somit würde es dem Basisöl erlauben, aus dem
Schmierungsbereich auszulaufen und das Verdickungsmittel zur Schmierung
zurückzulassen.
Scher- und mechanische Stabilität ist der Widerstand eines Fettes zu den dauerhaften
Änderungen seiner Beschaffenheit; dank der ununterbrochenen Anwendung der
Scherkräfte.
Scher- und mechanische Stabilität messen die Fähigkeit eines Fettes in einem Lager an
Ort und Stelle zu bleiben.
Jede mögliche Änderung in der Übereinstimmung muss angemessen sein um die
Fähigkeit des Fettes im Lager zu bleiben, zu erhöhen.
Die Scher- und die mechanische Stabilität eines Fettes ist von der Art und der Menge
des verwendeten Verdickungsmittels abhängig.
Ein Fett, das einen hohen Verdickungsmittelinhalt enthält, trennt sich bereitwillig in
ein Basisöl und in ein Verdickungsmittel, wenn es schwere Arbeit in einem Lager
verrichtet hat. Ins Besondere wenn hohe, mechanische Scherspannungen oder hohe
Ladebedingungen auftreten.
Die Scher- und mechanische Stabilität eines Fettes wird durch die folgenden Tests
bestimmt:
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- Rollstabilitätstest ASTM D-1831
- Abgewandelter Rollstabilitätstest ASTM D-1831(Mod)
- Ausströmungstendenzen von Radlagerfett ASTM D-1263
- Mechanischer Stabilitätstest ASTM D-217 Appendix A
Reversibilität
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Wenn ein Fett außergewöhnlich hohen Temperaturen kurz ausgesetzt ist und dann zu
den normalen Betriebstemperaturen zurückkehrt oder hohe Stoßbelastungszustände
antrifft, tritt „Ausschwitzen“ des Basisöls des Fettes auf.
Während des Normalbetriebs eines Lagers ist es die Aufgabe des Verdickungsmittels
seine Basisöle und Zusätze freizugeben, um zu schmieren.
Wenn die Maschine abgestellt wird oder wenn Hochtemperaturen oder hohe
Stoßbelastung auftreten, muss das Fett die Fähigkeit haben, seine Basisöle wieder zu
erlangen, um seine ursprünglichen Beständigkeit zurück zu erlangen.
Reversibilität wird durch die Fähigkeit des Fettes, seine Basisöle wieder aufzunehmen
bestimmt, um zu seiner ursprünglichen Beständigkeit zurückzukehren und weiterhin
zu arbeiten, wie beabsichtigt.
Die Reversibilitätseigenschaften eines Fettes werden durch die Art und die Menge des
benutzten Verdickungsmittels bestimmt.
Je höher der Verdickungsmittelanteil, desto geringer ist die Reversibilität des Fettes.
Prozentanteil der Reversibilität verschiedene Schmierfett Verdickungsmittel
Art des Verdickungsmittel
Aluminiumkomplex
Barium
Bariumkomplex
Bentone
Kalzium 12-Hydroxysterate
Kalziumkomplex
Kalziumsulfonat Komplex
Lithium
Lithium 12-Hydroxysterate
Lithiumkomplex
Polyharnstoff
Prozent der Reversibilität
95% bis 100%
55% bis 30%
0% bis 30%
50% bis 95%
10% bis 30%
10% bis 30%
75% bis 90%
40% bis 65%
45% bis 65%
70% bis 80%
20% bis 60%
Eigenschaften des “Ausschwitzens”
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„Ausschwitzen“ ist die Trennung des Basisöls vom Fett während der Lagerung.
Es wird durch Öllachen auf der Fettoberfläche oder durch Lachen in Höhlen
nachgewiesen, nachdem das Fett vom Behälter ausgeschöpft wurde.
„Ausschwitzen“ ist in weichen Fetten, die ein Basisöl von niederer Viskosität
einsetzen, am ausgeprägtesten. (NLGI Grade 00,0,1)
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Während die grobe Trennung des Basisöls vom Fett nicht annehmbar ist, ist eine
kleine Ausschwitzung wünschenswert, weil sie die sofortige Schmierung der Teile
sicherstellt, wenn die Maschinerie gestartet wird.
Druckausschwitzen kann auftreten, wenn ein Fett unter Druck in einer federgelagerten
Schmierpresse, in unter Druck gesetzten Zufuhren oder unter Druck gesetzten
zentralisierten Schmiersystemen gehalten wird.
Schmierfette, die einen geringen Verdickungsmittelanteil haben, werden weniger
durch Druckausschwitzen als Fette mit einem hohen Verdickungsmittelinhalt
beeinflusst.
Die Eigenschaften des „Ausschwitzens“ eines Fetts werden durch den Gebrauch von
den folgenden Tests bestimmt:
Öltrennung vom Fett während der Lagerung ASTM D-1742
Druck-Öl-Trennungs-Test US-Stahl-Methode
Öltrennung vom Schmierfett ASTM D-6184
Wasserresistenz
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Viele Lageranwendungen werden ständig Wasser ausgesetzt.
Ein Fett muss die Fähigkeit haben, einem Erweichen zu widerstehen und/oder der
Emulgierung mit Wasser.
Wenn ein Fett diese Fähigkeit nicht besitzt, wird es Auswaschen.
Das führt dazu, dass das Fett nicht mehr die Fähigkeit hat, als eine Dichtung gegen
Wasserverschmutzung, Verrosten und Abnutzung zu wirken und außerdem die
Fähigkeit verliert, die Lager effektiv zu schmieren.
Die Eigenschaften eines Fettes zur Wasserbeständigkeit hängen direkt mit der Menge
und der Art des benutzten Verdickungsmittels zusammen.
Allgemein gilt, dass je höher der Verdickungsmittelanteil ist, desto mehr Wasser
nimmt das Fett auf.
Wasserbeständigkeitseigenschaften eines Fettes sind unter Anwendung von den
folgenden Tests bestimmt:
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Wasserauswaschungstest ASTM D-1264
Wasserversprühungstest ASTM D-4049
Rollstabilitätstest im Beisein von Wasser ASTM D
1831 Abgewandelt
Rost- und Korrosionsschutz
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Im Beisein von Wasser muss sich ein Fett gegen Verrosten schützen.
Fette sollten die Nichteisen- und Eisenmetalle nicht befallen.
Der Rost- und Korrosionsschutz eines Fettes hängt von dessen Beschaffenheit, der
Reaktion mit Wasser, seiner Fähigkeit, eine Dichtung zu bilden und aufrecht zu halten,
ab.
Der Rost- und Korrosionsschutz eines Fettes wird unter Anwendung von
Rostschutzmittelzusätzen im Fett erhöht.
Der Rost- und Korrosionsschutz eines Fettes wird durch die folgenden Tests bestimmt:
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Copper Strip Korrosionstest ASTM D-4048
Rust Inhibierungstest –1743
Emcor Rosttest ASTM D-6138