Inhaltsverzeichnis
- 0. Einführung ins Thema
- 1. Definition von Verschleiß und Verschleißmechanismen bei Wälz- und Gleitlagern
- 2. Die wichtigsten Verschleißmechanismen im Lager
- 3. Gegenmaßnahmen gegen Verschleißmechanismen in Gleitlagern und Wälzlagern
- 4. Früherkennung von Verschleißmechanismen: Adhäsiv, Abrasiv, Ermüdung, Korrosion und Stromdurchgang mit HCP Sense
- 5. Fazit
0. Einführung ins Thema
Verschleiß ist der fortschreitende Abbau von Material aufgrund von mechanischen, chemischen oder thermischen Einflüssen. In vielen technischen und industriellen Anwendungen spielt er eine zentrale Rolle, da er sowohl die Lebensdauer von Bauteilen verkürzt als auch die Leistung eines Systems beeinträchtigen kann. In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Verschleißmechanismen, wie sie vermieden werden können und welche Technologien zur Erkennung von Verschleiß eingesetzt werden.1. Definition von Verschleiß und Verschleißmechanismen bei Wälz- und Gleitlagern
Verschleiß bezeichnet die kontinuierliche Abnutzung von Material aufgrund von wiederholtem Kontakt mit einer anderen Oberfläche oder aufgrund von äußeren Belastungen. Dies führt zu einem Verlust von Material und einer Veränderung der Oberflächeneigenschaften, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung führen kann. Verschleiß ist ein natürlicher Prozess, der durch verschiedene Mechanismen verursacht wird, die je nach Umgebungsbedingungen und Materialeigenschaften unterschiedlich ausfallen können.2. Die wichtigsten Verschleißmechanismen im Lager
Es gibt mehrere Verschleißmechanismen, die jeweils unterschiedliche Ursachen und Auswirkungen haben. Zu den wichtigsten zählen:2.1. Adhäsiver Verschleiß
In Gleitlagern tritt adhäsiver Verschleiß häufig auf, wenn die Schmierung unzureichend ist und Metall-auf-Metall-Kontakt entsteht. Dabei können Materialübertragungen stattfinden, die das Lagerspiel verändern und die Reibung erhöhen. Auch in Wälzlagern kann dieser Mechanismus auftreten, insbesondere bei hohen Lasten und zu geringen Schmierfilmdicken, wodurch Laufbahnen und Wälzkörper beschädigt werden.
2.2. Abrasiver Verschleiß
Gleitlager sind besonders anfällig für abrasiven Verschleiß, wenn Schmutzpartikel oder Fremdkörper in den Schmierstoff gelangen und die Gleitflächen aufrauen. In Wälzlagern entstehen ähnliche Schäden, wenn harte Partikel zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen eingeklemmt werden. Typische Folgen sind Riefen oder Ausbrüche an den Oberflächen.
2.3. Zerrütung/Ermüdung
Wälzlager sind stark von Ermüdungsverschleiß betroffen, da sie permanent zyklischen Belastungen ausgesetzt sind. Hier entstehen Mikrorisse an der Oberfläche, die zu Abplatzungen („Pitting“) führen. Auch bei Gleitlagern können durch wiederholte Belastungen Materialermüdungen entstehen, insbesondere bei hohen Drehzahlen oder wechselnden Belastungen.2.4. Korrosion
Korrosiver Verschleiß spielt in beiden Lagerarten eine große Rolle. Bei Gleitlagern kann eindringende Feuchtigkeit den Schmierfilm beeinträchtigen und zu Oxidation führen. In Wälzlagern begünstigt Kondenswasser oder eine aggressive Umgebung die Bildung von Rost auf den Laufbahnen und Wälzkörpern. Dies schwächt die Oberflächen und führt oft zu weiterem abrasivem Verschleiß.2.5. Stromdurchgang
Wälzlager in Elektromotoren sind besonders anfällig für Stromdurchgang. Elektrische Ströme können beim Durchgang durch das Lager winzige Schmelzkrater („Elektroerosion“) auf den Laufbahnen verursachen. Auch Gleitlager können durch elektrische Ströme geschädigt werden, da die entstehende Wärme den Schmierstoff zerstört und Materialabtrag verursacht.3. Gegenmaßnahmen gegen Verschleißmechanismen in Gleitlagern und Wälzlagern
Die Vermeidung von Verschleiß hängt stark vom jeweiligen Mechanismus und der Art des Einsatzes ab. Hier sind einige Gegenmaßnahmen:
- Adhäsiver Verschleiß: Entsteht durch mangelnde Schmierung und direkten Metallkontakt, führt zu Materialübertrag und erhöhter Reibung.
- Abrasiver Verschleiß: Wird durch Schmutzpartikel oder Fremdkörper im Schmierstoff verursacht und erzeugt Riefen oder Oberflächenschäden.
- Ermüdungsverschleiß (Zerrüttung): Durch zyklische Belastungen entstehen Mikrorisse und Pitting auf den Laufbahnen.
- Korrosiver Verschleiß: Feuchtigkeit oder aggressive Umgebungen verursachen Rost, der die Oberflächen schwächt und weitere Schäden begünstigt.
- Stromdurchgang: Elektrische Ströme erzeugen Schmelzkrater und schädigen Laufbahnen oder Schmierstoff, besonders bei Elektromotoren.
- Gegenmaßnahmen: Auswahl guter Schmierstoffe, Filtration, korrosionsbeständige Materialien, isolierte Lager und regelmäßige Inspektionen.
- Früherkennung mittels HCP Sense: Echtzeit-Überwachung des Schmierungszustands durch Impedanzmessung, verhindert Ausfälle und ermöglicht Predictive Maintenance.
4. Früherkennung von Verschleißmechanismen mit HCP Sense
Das frühzeitige Erkennen von Verschleiß ist für die Zuverlässigkeit von Gleit- und Wälzlagern entscheidend. Mit der Technologie von HCP Sense ist es möglich, den Zustand von Lagern direkt während des Betriebs zu überwachen. Grundlage bildet die Messung der elektrischen Impedanz: Da metallische Lager zusammen mit den Wälzkörpern und dem Schmierstoff ein elektrisches System bilden, verändert sich deren Widerstand abhängig von Schmierungszustand, Belastung und Verschleiß.
Auf diese Weise kann HCP Sense in Echtzeit erkennen, ob sich ein stabiler Schmierfilm im Lager befindet oder ob Misch- bzw. Festkörperreibung auftritt. Dies erlaubt eine zuverlässige Schmierungsüberwachung, die sowohl Schmierstoffmangel, ungeeignete Schmierstoffe, Verschmutzung als auch Alterungsprozesse frühzeitig identifiziert. Neben metallischen Wälz- und Gleitlagern können auch Keramik-, Kunststoff- und Sinterlager überwacht werden – teils direkt, teils durch spezielle Modifikationen.
Der Mehrwert liegt in der Predictive Maintenance: Statt nur den Verschleiß vorherzusagen, werden ungeplante Ausfälle aktiv verhindert. HCP Sense erkennt frühzeitig die Ursachen – wie Schmierstoffmangel, ungeeignete Schmierstoffe oder zunehmende Verschmutzung – und ermöglicht gezielte Maßnahmen wie Nachschmieren, bevor ein Ausfall eintritt. So sind lange Vorwarnzeiten durch die Bestimmung der Restlebensdauer (RUL) möglich und wertvolle Daten zur Optimierung von Wartungsintervallen und Lagerauslegung verfügbar. Damit lassen sich Produktionsausfälle reduzieren, die Betriebssicherheit erhöhen und Kosten deutlich senken.
5. Fazit
Verschleiß in Wälz- und Gleitlagern ist ein unvermeidbarer, aber beherrschbarer Prozess. Wer die Ursachen der verschiedenen Verschleißmechanismen versteht und geeignete Gegenmaßnahmen einsetzt, kann die Lebensdauer von Lagern deutlich verlängern und Ausfälle vermeiden. Moderne Technologien wie die Impedanzmessung von HCP Sense ermöglichen zudem eine zuverlässige Echtzeit-Überwachung des Schmierungszustands und eröffnen neue Möglichkeiten für Predictive Maintenance. Dadurch werden ungeplante Stillstände reduziert, Prozesse sicherer und der Betrieb langfristig wirtschaftlicher.
