Tieftemperatur Schmierfette
Tieftemperaturfette – wenn Kälte den Schmierfilm gefährdet
Tieftemperaturfette von Völkel sichern auch bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen von -40 °C bis -80 °C die zuverlässige Funktion von Bauteilen. Neben einer niedrigen inneren Reibung zeichnen sie sich durch ein sehr niedriges Start- und Laufmoment bei tiefen Temperaturen aus. Ein leichtgängiges Verhalten von Schmierstoffen spielt im modernen Maschinen- und Anlagenbau eine zunehmend wichtige Rolle.
Unsere Spezialfette eignen sich für die Schmierung von Wälz- und Gleitlagern bei tiefen und hohen Einsatztemperaturen sowie hohen Drehzahlen. Auch für Lagerungen mit geringen Nachlaufmomenten oder geringem Lagerspiel sind sie hervorragend geeignet. Darüber hinaus bieten sie einen sehr guten Korrosions- und Verschleißschutz sowie eine hohe Adhäsionskraft auf Metall- und Kunststoffoberflächen.
Ein großer Teil unserer Spezialschmierfette ist für eine besonders weite Gebrauchstemperaturspanne konzipiert. Dadurch bleiben sie sowohl bei sehr tiefen als auch bei hohen Betriebstemperaturen thermisch und mechanisch stabil.
Zu unseren Tieftemperatur Schmierfetten
Wichtige Voraussetzungen für Schmierstoffe bei tiefen Temperaturen
Bei tiefen Umgebungstemperaturen ist die Auswahl geeigneter Spezialschmierstoffe von besonderer Bedeutung. Dabei müssen sämtliche Betriebsbedingungen von Maschinen und Anlagen berücksichtigt werden. Gerade in Regionen wie Skandinavien, Alaska oder Nordrussland herrscht teilweise monatelanger Dauerfrost. Industrieanlagen, Kraftfahrzeuge und Schienenfahrzeuge müssen auch unter diesen extremen klimatischen Bedingungen zuverlässig funktionieren.
Besonders Wälzlager stellen dabei hohe Anforderungen an die Schmierung, da ihre zuverlässige Funktion über einen weiten Temperaturbereich gewährleistet sein muss. Die richtige Schmierstoffwahl trägt maßgeblich dazu bei, dass Maschinenelemente auch bei extrem niedrigen Temperaturen funktionsfähig bleiben.
Bei Temperaturen ab etwa -25 °C können viele Lager nur noch durch eine entsprechend hohe Antriebsleistung in Bewegung gesetzt werden. Der Anlauf erfolgt zunächst häufig ruckartig und unter hoher Reibung. Dadurch steigen die Temperaturen im Lager und im Schmierfett. Bis ein Lager frei läuft, können etwa 60 Sekunden vergehen – eine kurze Zeitspanne, die bereits ausreichen kann, um schwere Lagerschäden zu verursachen.
Der Pourpoint und der Stockpunkt
Pourpoint und Stockpunkt beschreiben das Kälteverhalten eines Schmieröls, unterscheiden sich jedoch in ihrer Definition. Der Pourpoint bezeichnet die tiefste Temperatur, bei der das Öl gerade noch fließfähig ist. Der früher gebräuchlichere Stockpunkt gibt dagegen die Temperatur an, bei der das Öl bereits stockt. Beide Werte liefern lediglich eine Indikation für das Kälteverhalten der Schmierstoffe und variieren je nach Grundölart.
Zur Bestimmung des Stockpunktes wird in einem Prüfverfahren die niedrigste Temperatur ermittelt, bei der das Öl innerhalb einer bestimmten Zeit durch Stockung nicht mehr durch ein dünnes Röhrchen fließt. Dabei spielt die Viskosität – also die Fließfähigkeit des Öls – eine entscheidende Rolle: Mit sinkender Temperatur nimmt die Viskosität zu und das Öl wird zähflüssiger.
Das im Prüfverfahren ermittelte Durchflussverhalten lässt jedoch keine unmittelbaren Rückschlüsse auf das tatsächliche Schmierverhalten in einem Wälzlager zu.
Der Viskositätsindex
Der Viskositätsindex (VI) beschreibt, wie stark sich die Viskosität eines Grundöls in Abhängigkeit von der Temperatur verändert. Ein hoher VI steht für eine vergleichsweise geringe Viskositätsänderung über eine weite Temperaturspanne, während sich die Viskosität bei einem niedrigen VI stärker mit der Temperatur verändert.
Esteröle, Polyalphaolefine (PAO) und Silikonöle weisen generell einen hohen Viskositätsindex auf, Mineralöle dagegen häufig einen niedrigeren VI. Für die Beurteilung des Schmierverhaltens bei tiefen Temperaturen darf der Viskositätsindex jedoch nicht als alleiniger Maßstab herangezogen werden: Er beschreibt die temperaturabhängige Veränderung der Viskosität, sagt aber nichts über die tatsächliche Viskosität des Grundöls bei niedrigen Temperaturen aus.
Die Folgen einer falschen Grundölviskosität
Es gibt kein allgemeingültiges Verfahren, mit dem sich das Tieftemperaturverhalten eines Schmierfettes im Lager zuverlässig bestimmen lässt. Daher ist ein Prüflauf unter vergleichbaren Temperaturbedingungen sinnvoll, um Hinweise auf das tatsächliche Verhalten zu erhalten. Da Anwendern hierfür üblicherweise keine geeigneten Prüfvorrichtungen zur Verfügung stehen, können einige grundlegende Zusammenhänge bei der Beurteilung helfen. Generell ist eine zu hohe Grundölviskosität des Schmierfilms zu vermeiden.
Ungefähr 80 % aller Lager werden mit Fett geschmiert. Schmierfette bestehen im Wesentlichen aus Grundöl, das einen Anteil von etwa 80 bis 90 % ausmacht, und einem Dickungsmittel. Ergänzend werden Additive eingesetzt, die beispielsweise korrosions-, verschleiß- oder verschweißhemmende Eigenschaften besitzen, darunter auch EP-Hochdruckzusätze.
Eine zuverlässige Schmierung setzt voraus, dass an den Laufbahnen ausreichend Schmierstoff zur Verfügung steht. Bei niedrigen Temperaturen kann ein Grundöl mit hoher Viskosität möglicherweise nicht ausreichend aus dem „Gerüst“ des Dickungsmittels austreten. Das Schmierfett weist dann eine geringe Ölabscheidung auf. Dadurch steht im Wälzspalt weniger Schmierstoff zur Verfügung und das Risiko einer Mangelschmierung steigt.
Können die enthaltenen Additive zudem keine ausreichende Reaktionsschicht auf der Laufbahn bilden, kann das Gleiten der Wälzkörper die Gefahr von Lagerschäden zusätzlich erhöhen.
Mangelschmierung und ihre Folgen
Für jedes Lager ist eine auf die jeweiligen Betriebsbedingungen abgestimmte Grundölviskosität entscheidend. Während eine zu hohe Viskosität die Schmierstoffversorgung im Wälzkontakt beeinträchtigen und die Reibungsverluste erhöhen kann, führt eine zu geringe Viskosität zu einem zu dünnen Schmierfilm. Die metallischen Oberflächen werden dann nicht mehr ausreichend voneinander getrennt. In beiden Fällen können erhöhte Reibung, verstärkter Verschleiß und vorzeitige Lagerausfälle die Folge sein.
Ein geeigneter Tieftemperaturschmierstoff sollte daher einen hohen Viskositätsindex (VI), einen niedrigen Pourpoint oder Stockpunkt sowie eine möglichst geringe Viskosität bei der geforderten Betriebstemperatur aufweisen. Diese Anforderungen können beispielsweise Syntheseöle wie Perfluorpolyether (PFPE), Ester, Polyalphaolefine (PAO) oder spezielle Grundölgemische erfüllen. Entscheidend ist dabei immer die passgenaue Abstimmung des Schmierfettes auf die jeweiligen Betriebsbedingungen.
Das Tieftemperaturverhalten von Wälzlagerfetten kann mithilfe eines genormten Prüfverfahrens untersucht werden. Dabei wird das Reibmoment eines vollständig mit Schmierfett gefüllten kleinen Kugellagers bei einer definierten niedrigen Temperatur und einer Drehzahl von 1 min⁻¹ gemessen. Die Ergebnisse lassen sich jedoch nur eingeschränkt auf reale Anwendungen übertragen. So beeinflusst bereits der Füllgrad das Reibmoment erheblich, während Lager in der Praxis nur selten vollständig mit Schmierfett gefüllt sind. Zudem unterscheiden sich die auftretenden Scherbelastungen beispielsweise zwischen einem kleinen Kugellager und einem großen Pendelrollenlager deutlich. Das Prüfverfahren allein erlaubt daher keine verlässliche Aussage über das Tieftemperaturverhalten eines Schmierfettes unter konkreten Einsatzbedingungen.
Die Bedeutung des Fließdrucks
Mit sinkender Temperatur steigt gewöhnlich der Fließdruck eines Schmierfettes. Dadurch können sein dynamisches Verhalten sowie die Förder- und Sprühfähigkeit beeinträchtigt werden. Bei Wälzlagerfetten wird die untere Gebrauchstemperatur unter anderem über den Fließdruck definiert.
Der Fließdruck bezeichnet den erforderlichen Druck, um einen Strang des Schmierfettes durch eine definierte Düse zu fördern. Bei der unteren Gebrauchstemperatur muss der Fließdruck für Wälzlagerfette unter 1.400 mbar liegen.
Dieser Wert gibt jedoch lediglich Aufschluss darüber, ob das Schmierfett bei der jeweiligen Temperatur noch förderbar ist. Eine Aussage über die tatsächliche Schmierleistung in Wälzlagern bei tiefen Betriebstemperaturen lässt sich daraus nicht ableiten.
Prüfverfahren für die untere Gebrauchstemperatur
Zur Bestimmung der unteren Gebrauchstemperatur eines Schmierfettes wird unter anderem das Tieftemperatur-Reibungsmoment nach ASTM D 1478 oder IP 186/93 herangezogen. Bei der unteren Gebrauchstemperatur darf das Startdrehmoment nicht größer als 1.000 Nmm und das Laufdrehmoment nicht größer als 100 Nmm sein.
In unserem Prüflabor wird zudem das Prüfverfahren nach KESTERNICH gemäß DIN 51 805 angewandt. Dabei wird eine kleine Düse mit einer Fettprobe gefüllt und auf die Prüftemperatur heruntergekühlt. Anschließend wird die Düse mit Gasdruck beaufschlagt, der schrittweise erhöht wird. Der Druck, bei dem das Fett die Gasströmung freigibt, entspricht dem Fließdruck.
Dieser Wert hat unmittelbaren Einfluss auf die Angabe der unteren Gebrauchstemperatur. Gemäß DIN 51 825 dürfen nur Temperaturen als untere Gebrauchstemperatur angegeben werden, bei denen nach DIN 51 805 im Verfahren nach KESTERNICH ein Fließdruck von höchstens 1.400 mbar gemessen wurde.
Das Verfahren ist weit verbreitet, einfach durchzuführen und gut reproduzierbar. Dadurch eignet es sich insbesondere dazu, die unteren Einsatzgrenzen verschiedener Schmierfette miteinander zu vergleichen.
Tieftemperaturfette mit H1-Zulassung
In der Lebensmittel- und Medizintechnik gelten besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit der eingesetzten Schmierstoffe. Wir bieten vollsynthetische Tieftemperaturfette mit H1-Zulassung sowie Halal- und Koscher-Zertifizierung. Unsere Produkte sind in zahlreichen Anwendungen etabliert – von der Tiefkühlkostproduktion über die Lagerung von Impfstoffen bis hin zur Erstausrüstung.
Unsere H1-Hochleistungsschmierstoffe sind speziell für anspruchsvolle Anwendungen in Produktionsanlagen, Rührwerken, Abfüllanlagen und Verpackungsmaschinen konzipiert, bei denen ein unbeabsichtigter Kontakt mit dem Produkt nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Sie verbinden zuverlässige Schmierleistung bei tiefen Temperaturen mit den besonderen Anforderungen hygienisch sensibler Produktionsbereiche.
Sie benötigen ein Tieftemperaturfett für besondere Temperaturbereiche oder hygienisch sensible Anwendungen? Sprechen Sie uns an – gemeinsam finden wir die passende Lösung für Ihre Anwendung.
