Prüfmethoden und Begriffe

 
   
Viskosität  
Kinematische Viskosität  
Scherviskosität  
Viskositätsindex (VI)  
Dauertieftemperatur  
Einsatztemperatur  
Penetration  
Ausblutverhalten (Oil Separation)  
Tropfpunkt  
Fließgrenze  
Dichte  
Oberflächenspannung  
Farbe  
Verdunstungsrate  
Benetzungsfähigkeit / Tropfenbeständigkeit  
Alterungsbeständigkeit  
Korrosionsbeständigkeit  
Kunststoffbeständigkeit  
Tribologische Prüfung  
Reibungsverhalten  
Verschleißverhalten  
 

Viskosität

Die Viskosität ist der Kennwert für die Zähigkeit (= innere Reibung) des Schmierstoffs.
Hochviskos (hoher Kennwert) heißt "dickflüssig" (Honig), niedrigviskos heißt "dünnflüssig" (Wasser = Kennwert 1). Die Viskosität eines Schmierstoffs ist sehr stark von der Temperatur abhängig: in der Kälte werden Öle dickflüssiger, in der Wärme dünnflüssiger. Die Viskosität wird deshalb bei definierten Temperaturstufen bestimmt, z.B. bei 0°C, 20°C und 40°C.

 
 
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Kinematische Viskosität

Die kinematische Viskosität wird mit dem Stabinger Viscometer SVM 3000 in Anlehnung an
die ASTM D7042-04 in der Einheit mm²/s gemessen. Die Dichte der Flüssigkeit beeinflusst die Messung. Multipliziert man den Wert der kinematischen Viskosität mit der Dichte der Flüssigkeit, erhält man die dynamische Viskosität.

 
 
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Scherviskosität

Die Scherviskosität wird aus einer Schubspannungskurve berechnet, die mit einem
Rotationsviskosimeter (Meßeinrichtung Platte/Kegel) in Anlehnung an die DIN 53018
aufgenommen wird. Die Scherviskosität wird in der Einheit mPa.s angegeben. Diese Art der Messung wird für höherviskose Öle (DIN 53018) und Fette (DIN 51810-1) bevorzugt.
 
 
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Viskositätsindex (VI)

Der Viskositätsindex (VI) ist ein Maß für die Viskositäts-Temperatur-Abhängigkeit (VT-Verhalten) eines Schmierstoffs und wird nach DIN 51563 und ISO 2909 aus der kinematischen Viskosität des Schmierstoffs bei unterschiedlichen Temperaturen berechnet. Ein VI von 100 bedeutet ein befriedigendes VT-Verhalten, etwa das eines guten Mineralöles. Die besten Öle, z. B. Kunststofföle, haben einen VI von ca. 400.

 
 
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Dauertieftemperatur

Die Dauertieftemperatur soll angeben, bei welchen Kältetemperaturen ein Schmierstoff gerade noch eingesetzt werden kann. Da Erstarrungsprozesse sehr langsam ablaufen, wird die Tieftemperatur angegeben, bei der das Öl nach 72 Stunden noch flüssig war. Geprüft wird in der Anlehnung an die FTMS Method No. 3458.1, bei der der Schmierstoff in Schritte von 5°C bis zum Festwerden abgekühlt wird.

 
 
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Einsatztemperaturen

Die untere Einsatzgrenze eines Schmierstoffs wird durch das Erstarren des Öles begrenzt, die oberer Einsatzgrenze durch zu niedrige Viskosität, zu schnelle Verdunstung oder durch die chemische Zersetzung des Öles. Die angegebenen Einsatztemperaturen sind nur Richtwerte.
 
 
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Penetration

Die Penetration charakterisiert die Festigkeit eines Fettes. Es wird die Konuspenetration in Anlehnung an die ehemalige DIN51804 bestimmt. Sie gibt in mm/10 an, wie tief ein genormter Viertelkonus in eine Fettprobe in einer definierten Zeit eindringen kann. Die Penetration wird für frische Fette (mpr) und für gescherte Fette (mpw) bestimmt. Anhand des mpw-Wertes werden die Fette in NLGI-Konsistenzklassen nach DIN 51818 eingeteilt.
 
 
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Ausblutverhalten (Oil Separation)

Schmierfette bestehen aus einem Öl, das mit einem Verdicker auf eine bestimmte Konsistenz eingestellt ist. Wichtig für eine ordnungsgemäße Versorgung eines Lagersystems mit Schmierstoff ist, dass das Öl aus der Fettstruktur ausbluten und aktiv in den Lagerspalt eindringen kann. Diese Ölabscheidung wird in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit nach FTMS Method 321.3 mit genormten, trichterförmigen Netzen bestimmt.

 
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Tropfpunkt

Schmierfette, die z.B. mit Metallseife verdickt sind, werden durch den sog. Tropfpunkt charakterisiert (DIN ISO 2176). Hierfür wird eine Schmierfettprobe in einem genormten Nippel so lange erwärmt, bis ein flüssiger Tropfen durch die im Boden befindliche Öffnung austritt. Der Tropfpunkt ist die Temperatur, bei der das Fett von seiner plastischen Fettstruktur in einen flüssigen Zustand übergeht. Hier "schmilzt" der Verdicker. Bei Schmierfetten mit Festschmierstoffen oder Gelverdickern kann kein Tropfpunkt bestimmt werden.

 
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Fließgrenze

Die Fließgrenze ist ein Maß für die Festigkeit eines Fettes. Sie wird für weiche bis sehr weiche Schmierfette und Fließfette mit NLGI-Klassen 0, 00, 000 und geringerer Konsistenz bestimmt. Die Fließgrenze (in Pa) ist der Schubspannungswert, ab dem ein Material zu fließen beginnt. Zur Messung werden Oszillationsrheometer (System Platte/Platte, DIN 51810-2) und die Kippstabmethode (Entwurf DIN 51810-3) eingesetzt.
 
 
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Dichte

Die Dichte ist ein physikalischer Kennwert des Schmierstoffs. Sie gibt an, wieviel eine Probe mit 1 cm³ Volumen wiegt. Gemessen wird sie in Anlehnung an DIN 51 757 bei 20°C in der Einheit g/cm³.
 
 
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Oberflächenspannung

Die Oberflächenspannung ist ein physikalischer Kennwert des Schmierstoffs. Sie wird gegen einen Platin-Iridium-Ring nach der Methode von Baron de Nouy in der Einheit mN/m gemessen. Schmierstoffe mit einer niedrigen Oberflächenspannung benetzen in der Regel Oberflächen gut (z.B. Siliconöle 20 mN/m). Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenspannung (z.B. Wasser 72 mN/m) bilden einzelne Tröpfchen.
 
 
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Farbe

Die Farbe kann von wasserklar über alle Farben des sichtbaren Lichtes bis schwarz variieren und wird verbal beschrieben. UV-Licht oder Alterungs- und Oxidationsprozesse können die Farbe des Schmierstoffs beeinflussen (z.B. nach braun oder grün). Veränderungen müssen immer in Bezug zum neuen Schmierstoff gesehen werden.
 
 
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Verdunstungsrate

Die Verdunstungsrate gibt an, wie stark ein Schmierstoff unter bestimmten Bedingungen verdunstet. Geprüft wird nach der ASTM Method No 3480.1 bei der 1 g Schmierstoff auf einer definierten Fläche 24 Stunden lang einer Temperatur von 105°C ausgesetzt wird. Der Gewichtsverlust nach dieser Zeit in % gibt Hinweise auf die Temperatureinsatzgrenze des Schmierstoffs, darf aber nicht als Absolutwert für die Praxisanwendung herangezogen werden.
 
 
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Benetzungsfähigkeit / Tropfenbeständigkeit

Die Benetzungsfähigkeit bzw. Tropfenbeständigkeit eines Schmierstoffs hängt nicht alleine von seiner Oberflächenspannung ab, sondern auch davon, auf welches Material und auf welche Oberflächenqualität er aufgebracht wird. So laufen auf Kunststoffen die Schmierstoffe in erheblich stärkerem Maße breit, als auf Metallen. Zur Prüfung werden kleine Tröpfchen des Schmierstoffs auf die entsprechenden Materialien bzw. Oberflächen aufgebracht und ihr Breitlaufverhalten beobachtet.
 
 
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Alterungsbeständigkeit

Die Alterungsbeständigkeit oder auch Oxidationsstabilität eines Schmierstoffs wird in der Regel durch seinen chemischen Aufbau und dem Anteil an schützenden Stabilisatoren bestimmt. Lagermetalle, höhere Umgebungstemperaturen, Verschleißpartikel oder agressive Umgebungsmedien beschleunigen die Alterung des Schmierstoffs. Sie wird deshalb unter Einfluss von katalytisch wirkenden Metallen und Temperatur geprüft.

Veröffentlichung:
Prüfmethode zur Beurteilung der Alterungs- und
Qualitätsstabilität von Schmierstoffen
Klicken Sie bitte hier und Sie erhalten die Veröffentlichung im PDF-Format

 

 
 
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Korrosionsbeständigkeit

Schmierstoffe dürfen auf den eingesetzten Lagermetallen keine Korrosion verursachen bzw. sollen sie sogar vor dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit schützen.
 
 
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Kunststoffbeständigkeit

Schmierstoffe dürfen auf den eingesetzten Kunststoffen keine Veränderungen hervorrufen, d.h. die Kunststoffe dürfen nicht quellen oder schrumpfen, verspröden oder Spannungsrisse bilden. Die Schmierstoffe selbst dürfen nicht altern oder Säuren bilden, und ihre Viskosität darf sich weder erhöhen noch verringern.
 
 
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Tribologische Prüfung

Der Einfluss des Schmierstoffs auf Reibung und Verschleiß setzt die Simulation der Praxiseigenschaften eines Lagers voraus (tribologische Prüfung). In der Firma Dr. Tillwich GmbH Werner Stehr wird als tribologisches Prüfsystem das Modell Kugel/Prisma eingesetzt (ISO 7148 Teil 2). Kugel/Prisma im Gegensatz zu dem oft verwendeten Stift/Scheibe Prinzip deshalb, weil sich hier durch den sich dynamisch verändernden Einlaufspalt zwischen Kugel und Prisma auch das Verhalten von geschmierten Radialgleitlagern simulieren lässt. Alle auf den Prüfständen erzeugten tribologischen Messdaten und Kenngrößen sind in einer Datenbank "TRIBODATA" gespeichert.

 
 
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Reibungsverhalten

Die Reibung senkt den Wirkungsgrad der Baugruppen und vernichtet Energie. Reibung führt zur Erwärmung der gleitenden Elemente. Das Gesamtreibmoment einer Lagerung ist abhängig vom Lagerdurchmesser, von der Bauteiloberfläche, von der Werkstoffkombination und der inneren Reibung des Schmierstoffs durch Scherung. Zusätzliche, die Reibung beeinflussende Parameter sind die Flächenpressung, die Gleitgeschwindigkeit und die Umgebungstemperatur.
Da die Reibung von vielen unterschiedlichen Parametern abhängig ist, ist die Angabe eines einzelnen Reibwertes ohne Angabe der Umgebungsparameter unzulässig und führt zu einer totalen Fehleinschätzung des praktischen Verhaltens einer Lagerung. Die Übertragbarkeit des Reibungsverhaltens aus einem Modellsystem in die Praxisanwendung ist nur dann möglich, wenn die Kenngrößen der Simulation mit denen der Praxisanwendung weitgehend übereinstimmen.
In unseren Unterlagen ist das Reibungsverhalten eines Schmierstoffs für eine typische Materialpaarung dargestellt.
Prüfparameter sind: Last 3 N und Umgebungstemperatur 25°C.
Der Kennwert für die Reibung, die Reibungszahl f (früher: Reibungskoeffizent µ) ist für vier charakteristische Gleitgeschwindigkeiten angegeben: 0, 20, 50 und 200 mm/s, die als Referenz für die drei Hauptreibungszustände Haftreibung, Grenz- und Mischreibung und Hydrodynamik stehen können.

 
 
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Verschleißverhalten

Der Verschleiß führt unmittelbar zum Qualitätsverlust und zum Ausfall der Baugruppen. Eine praxisgerechte Simulation der Verschleißvorgänge im Lager ist für den Einsatz in der Serie von allergrößter Bedeutung. Grundsätzlich ist der Verschleiß abhängig von der Materialkombination, vom Schmierstoff, vom tribologischen Zustand des Gleitsystems, z. B. der Oberflächenrauigkeit, von der Umgebungstemperatur, von der Gleitgeschwindigkeit, von der spezifischen Flächenpressung und von der Gleitstrecke.
Auf einem Laborprüfstand mit tribologischen Modellsystemen lassen sich nur bedingt quantitative Aussagen zum Praxisverhalten machen. Wurde jedoch ein sinnvolles Modellprüfsystem gewählt, und wurden alle Versuche unter denselben Testbedingungen durchgeführt, ist eine vergleichende relative Bewertung der unterschiedlichen Werkstoffe und Schmierstoffe möglich.
In unseren Unterlagen geben wir die Verschleißminderung eines Schmierstoffs bei zwei typischen Materialpaarungen im Vergleich zur ungeschmierten Paarung an. Prüfparameter sind Last 30 N, Umgebungstemperatur 25°C, Gleitgeschwindigkeit 28,1 mm/s, Gleitstrecke ca.
10 km.
Als Verschleißkenngröße dient die sog. Verschleißtiefe in mm. Sie gibt an, wie weit sich die rotierende Kugel in das feststehende Prisma einarbeitet. Der Maßstab für die Verschleißtiefe ist logarithmisch.

 
 
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