Kluthe Magazin
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Verschleiß tritt immer dann auf, wenn sich Materialien oder Werkstoffe abnutzen. Bei Abrasion handelt es sich um eine spezielle Form der Abnutzung, die sich durch sogenannte Mikrozerspanung bemerkbar macht. Hohe Abrasivität führt zu einer deutlich verkürzten Lebensdauer von Maschinenteilen, belastet das Material übermäßig und zieht kürzere Wartungsintervalle nach sich. Wie sich abrasiver Verschleiß vermeiden lässt? Das erfahren Sie hier.
Was bedeutet abrasiv?
Der Begriff “abrasio” stammt aus dem Lateinischen und bedeutet wörtlich übersetzt so viel wie “Abkratzung”. Er beschreibt den Abtrag eines Materials durch Schleifen oder Reiben. Werkstoffprüfer sprechen von einem abrasiven Stoff, wenn er eine schleifende oder reibende Wirkung zeigt, die sich durch eine Glättung, Reinigung oder Abnutzung von Metall oder anderen Stoffen auszeichnet. In der Praxis handelt es sich um Schleifmittel, die zum Einsatz kommen, um Oberflächen zu schleifen oder zu polieren. Jedoch können auch Schmierstoffe wie Öle oder Fette eine ungewollte abrasive Wirkung auf Materialien haben, welche es im Maschinenbetrieb zu vermeiden gilt. Es kommt zu höherem Verschleiß einzelner Maschinenteile. Dieser zieht teure Wartungsmaßnahmen nach sich, die sich durch die Verwendung eines anderen Schmierstoffes zumindest reduzieren ließen. Die Wahl der richtigen Kühlschmierstoffe und Umformschmierstoffe hat erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer einzelner Komponenten. Abrasiver Verschleiß ist neben dem adhäsiven Verschleiß eine der Hauptursachen für den Ausfall von Maschinen mit sich bewegen Teilen.
Was passiert, wenn ein Hilfsstoff abrasiv ist?
Auch ein Schmierstoff kann harte Partikel enthalten, die sich negativ auf die Schmiereigenschaften des Hilfsstoffes auswirken. Besonders minderwertige Fette oder Öle, die längere Zeit im Einsatz sind, neigen mit der Zeit dazu, Klumpen zu bilden, die den schmierenden Eigenschaften der Substanz entgegenstehen. Sobald solche oder andere harte Partikel und sogenannte Rauheitsspitzen in die Randschicht eines Materials eindringen, handelt es sich um Abrasion. Unter dem Mikroskop sind deutliche Merkmale von Mikrozerspanung zu erkennen, die sich in kleinen Kratzer und Ritzungen widerspiegeln. Diese Form des Verschleißes wird auch Furchverschleiß genannt. Der Materialabtrag findet schleichend statt.
Ähnlich wie bei einer Höhle, die über Jahrmillionen durch Wasser und Wind in einen Fels getrieben wurde, dauert es eine Zeit lang, bis sich die Abrasivität eines Schmierstoffes beim Material bemerkbar macht. Stark beanspruchte Maschinenteile wie Getriebe oder Kugel- sowie Nadellager sind besonders betroffen. Die Wahl eines adäquaten Schmiermittels ist essenziell für die Lebensdauer von beweglichen Teilen, welche aufeinander einwirken. Auch gehärtete Maschinenteile wie Zahnräder oder Buchsen sind Abrasion ausgesetzt. Ihre Standzeiten lassen sich durch die Verwendung hochwertiger Öle und Fette deutlich erhöhen, was geringere Wartungs- und Reparaturkosten nach sich zieht.
Wann tritt abrasiver Verschleiß auf?
Es gibt mehrere direkte Ursachen für Verschleiß durch abrasive Kräfte, die sich nachweisen lassen. So kommt es besonders beim Anlaufen einer Maschine und bei plötzlichen Lastwechseln zur Abrasion. Der Grund ist, dass bei geringen Geschwindigkeiten häufig keine ausreichende Trennung zwischen den einzelnen Bauteilen durch die verwendeten Schmierstoffe stattfindet. Häufig handelt es sich um eine Sumpfschmierung, die ihre volle Wirksamkeit erst entfaltet, sobald das Getriebe angelaufen ist. Nicht alle Zahnräder liegen vollständig in Öl und erst die Bewegung der einzelnen Komponenten führt dazu, dass sich der Schmierstoff gleichmäßig im Getriebekasten auf allen Zahnrädern, Wellen und weiteren Bauteilen verteilt. Erst wenn die Maschine eine gewisse Drehzahl erreicht, schützt die Viskosität des Öls das Material vor Abrasion.
Wann ist ein Schmierstoff abrasiv? Bedeutung der Viskosität
Die Viskosität einer Flüssigkeit gibt an, wie zäh- oder dünnflüssig eine Substanz ist. Vereinfacht ausgedrückt gibt die Viskosität an, wie lange eine bestimmte Menge eines bestimmten Stoffes benötigt, um vollständig durch die Öffnung eines Trichters mit einem fest definierten Durchmesser zu laufen. Dies lässt einen direkten Vergleich von unterschiedlichen Flüssigkeiten und ihren Schmiereigenschaften zu. Übermäßiger Verschleiß kann eine Folge der Verwendung von Schmierstoffen mit zu geringer Viskosität sein. Ist das Öl zu dünnflüssig, ist es nicht in der Lage, die Reibepartner ausreichend voneinander zu trennen. Denn auch wenn Zahnräder und bewegliche Teile in unmittelbarer Nähe zueinander scheinbar ineinander greifen, sorgen die verwendeten Schmierstoffe dafür, dass das Material nicht direkt aufeinander reibt. Öl oder Fett bildet eine dünne Schicht zwischen den Reibepartner und schützt das Metall nachhaltig vor zu hoher Abnutzung.
Abrasiver Verschleiß lässt sich durch die Nutzung sogenannter Anti-Wear-Additive für Öle deutlich reduzieren. In der Praxis schützen diese Additive das Material während der Grenzschmierung zusätzlich. Auch hohe Temperaturen begünstigen die Viskosität eines Öls. Sobald es zu einer unzureichenden Trennung der Reibepartner kommt und sich der Hilfsstoff abrasiv verhält, sorgen Anti-Wear-Additive kurzzeitig für den ausreichenden Schutz der einzelnen Komponenten.
Abrasiver Verschleiß durch Partikel im Schmierstoff
Eine weitere häufige Ursache für den Verschleiß von Maschinenteilen, die bereits geschmiert werden, sind harte Partikel, die sich im Öl oder im Fett befinden. Die mikroskopisch kleine Teilchen besitzen in etwa die Größe des Schmierfilmes, der das Metall vor zu hohem Verschleiß schützen soll. Durch ihre geringe Größe gelangen sie zwischen den Spalt der Reibepartner und machen die Schmiereigenschaften des Öls zunichte.
Abrasiven Abnutzung feststellen
Um festzustellen, ob eine Maschine von Abnutzung durch Abrasion betroffen ist, sollte zuerst eine Sichtprüfung stattfinden. Mikroskopische Schäden lassen sich so jedoch nicht erkennen. Eine Ölanalyse schafft in solchen Fällen Gewissheit. Sie zeigt zuverlässig an, ob sich Fremdkörper im Öl befinden und ob Anlass zum frühzeitigen Ölwechsel besteht.
Abrasiven Verschleiß vermeiden
Bereits während der Entwicklung einer Maschine lässt sich abrasiver Verschleiß durch einen genauen Blick auf die Materialauswahl der einzelnen Maschinenelemente reduzieren. Die Verbindung von Metall mit Kunststoffen, Keramiken oder einem anderen Material verringert die Abrasivität deutlich.
Bereits während des Einfüllens von Ölen sollten diese zusätzlich gefiltert werden. Auch während des Betriebs ist die fortlaufende Filterung der Anlage sinnvoll. Ölwechselintervalle sind in jedem Fall einzuhalten, wobei nur zertifizierte und hochwertige Öle Verwendung finden dürfen, die für die hohen Belastungen während des Betriebs der Maschine ausgelegt sind. Neue Maschinen sollten vor Inbetriebnahme einer Spülung unterzogen werden, um fremdes Material und selbst kleinste Partikel zu entfernen. Luken und Anschlüsse der Maschine sind möglichst geschlossen zu halten, um Fremdkörper fernzuhalten.
