Know-how: Von der Grenzflächenschmierung bis zur Vollfilmschmierung

Ungeplante Stillstände, hohe Energiekosten und vorzeitige Lagerausfälle haben ihre Ursache oft in etwas so Grundlegendem wie unzureichender Schmierung. Zu verstehen, wie sich Schmierfilme unter unterschiedlichen Bedingungen verhalten, ist entscheidend, um diese Probleme zu lösen und die Maschinenleistung zu optimieren.

Schmierung ist der Prozess, bei dem Reibung und Verschleiß reduziert werden, indem ein Schmierstoff zwischen zwei bewegte Oberflächen eingebracht wird. Ein wirksamer Schmierfilm verhindert direkten Metall-auf-Metall-Kontakt und schützt vor Beschädigungen, Wärmeentwicklung und vorzeitigem Ausfall.

Zusätzlich zur Verringerung der Reibung trägt eine geeignete Schmierung bei zu:

• Wärmeableitung
• Geräuschreduzierung
• Korrosionsschutz
• Dichtwirkung
• Entfernung von Verunreinigungen

Der Zustand des Schmierfilms bestimmt maßgeblich das Schutzniveau und wird von Faktoren wie Geschwindigkeit, Belastung, Temperatur und Viskosität beeinflusst. Die MicPol®-Technologie kombiniert Mikronisierung und Polarisierung. Ultrafeine Additive erreichen mikroskopische Oberflächenunebenheiten und schwer zugängliche Bereiche, während die Additive und ein Teil des Grundöls stark am Metall haften. Durch Ausrichtung, Vernetzung und Verankerung bilden sie einen glatten, widerstandsfähigen, an die Oberfläche gebundenen Tribofilm, der aktiv die Reibung reduziert und langanhaltenden Schutz bietet – selbst unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen. Dies trägt dazu bei, Verschleiß, Energieverbrauch und Stillstände zu reduzieren und gleichzeitig längere Schmierintervalle zu ermöglichen.

1. Grenzschmierung

Grenzschmierung tritt bei niedrigen Geschwindigkeiten, hohen Belastungen, häufigen Start-Stopp-Zyklen oder Temperaturschwankungen auf. In diesem Schmierungszustand ist der Schmierfilm extrem dünn oder sogar unterbrochen. Direkter Metall-auf-Metall-Kontakt lässt sich nicht vollständig vermeiden, und die Last wird hauptsächlich von den rauen Oberflächenspitzen, den sogenannten Asperitäten*, getragen.

* Asperitäten: mikroskopische Oberflächenunebenheiten, die selbst bei scheinbar glatten Materialien vorhanden sind.

Merkmale:

• Maximaler Metall-auf-Metall-Kontakt
• Wenig bis kein Schmierfilm

Technische Auswirkungen:

• Sehr hohe Reibung und beschleunigter Verschleiß
• Risiko von Fressen, adhäsivem Verschleiß oder Oberflächenermüdung
• Starke Wärmeentwicklung bei unzureichendem Schmierfilm

Wartungsansatz:

• Verwendung leistungsstarker Schmierstoffe mit Verschleißschutz- und Hochdruckadditiven (EP)
• Sorgfältige Auswahl der Viskosität: dünn genug zum Eindringen, gleichzeitig dick genug für ausreichenden Oberflächenschutz

💡 Wenn Grenzschmierung nicht vermieden werden kann, bieten Interflon Schmierstoffe mit MicPol®-Technologie bewährte Vorteile. Sie bilden einen widerstandsfähigen, an die Oberfläche gebundenen Tribofilm, der aktiv Reibung reduziert und selbst bei hohen Belastungen und anspruchsvollen Bedingungen vor Verschleiß schützt.

2. Mischreibung

Mischreibung ist ein Übergangszustand, bei dem sowohl die Oberflächenrauheiten als auch der Schmierfilm die Last tragen. Dieser Zustand tritt häufig bei wechselnden Geschwindigkeiten oder schwankenden Belastungen auf. Mit zunehmender Dicke des Schmierfilms nimmt die Reibung ab und der Zustand nähert sich der Vollfilmschmierung.

Merkmale:

• Übergang zwischen Grenzschmierung und Vollfilmschmierung
• Kein festes Verhältnis: Die Lastverteilung verändert sich mit Geschwindigkeit, Belastung und Temperatur

Technische Auswirkungen:

• Variable Reibungs- und Verschleißraten
• Teilweiser Oberflächenkontakt abhängig von den Betriebsbedingungen
• Wirksame Schmierung erfordert Stabilität unter dynamischen Bedingungen

Wartungsansatz:

• Betriebsbedingungen wie Belastung und Drehzahl nach Möglichkeit optimieren
• Schmierstoffe einsetzen, die ihre Leistung auch bei wechselnden Bedingungen beibehalten, gegebenenfalls unterstützt durch Technologien mit verankerten Schutzfilmen
• Vibrationen, Temperatur und akustische Signale überwachen, um Veränderungen zwischen den Schmierungszuständen zu erkennen

3. Vollfilmschmierung

In diesem optimalen Schmierungszustand sind die bewegten Oberflächen vollständig durch einen durchgängigen Schmierfilm voneinander getrennt. Die Reibung ist minimal und entsteht lediglich durch den inneren Widerstand des Schmierstoffs selbst.

Merkmale:

• 100 % der Last werden vom Schmierstoff getragen
• Sehr hohe Belastungen möglich
• Oberflächenverformung unter Belastung möglich (EHL)
• Geringe Reibung, keine Oberflächenschäden

Unterarten:

• Hydrodynamische Schmierung – der Filmdruck wird durch die Relativbewegung erzeugt, z. B. bei Gleitlagern
• Elastohydrodynamische Schmierung (EHL) – der Filmdruck entsteht unter hoher Belastung und führt zu elastischer Verformung der Oberflächen, z. B. bei Zahnrädern oder Wälzlagern

(Optional: Hydrostatische Schmierung – extern mit Druck beaufschlagte Schmierung, die eingesetzt wird, wenn keine Relativbewegung vorhanden ist)

Technische Auswirkungen:

• Minimaler Verschleiß und hohe Energieeffizienz
• Schmierstoffe müssen die Stabilität des Schmierfilms auch bei Druck- und Temperaturschwankungen aufrechterhalten
• Das Druck-Viskositäts-Verhalten und die elastische Verformung sind bei EHL-Anwendungen entscheidend

Wartungsansatz:

• Regelmäßige Überwachung des Schmierstoffzustands und Analyse der Viskosität
• Sicherstellen einer konstanten und ausreichenden Schmierstoffversorgung unter allen Belastungsbedingungen
• In bestimmten Fällen können Festschmierstoffkomponenten den Schmierfilm zusätzlich stabilisieren und verstärken

Fazit

Wirksame Schmierung bedeutet weit mehr als lediglich Öl oder Fett aufzutragen. Jeder Schmierungszustand stellt spezifische Anforderungen an die Auswahl des Schmierstoffs, dessen Anwendung und die Wartungsstrategie.

• Grenzschmierung erfordert Schutz vor direktem Oberflächenkontakt, um Verschleiß und Oberflächenschäden zu minimieren
• Mischreibung erfordert Flexibilität bei wechselnden Belastungen und Geschwindigkeiten
• Vollfilmschmierung bietet optimalen Schutz, sofern der Schmierfilm korrekt aufgebaut und aufrechterhalten wird

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