1. Einleitung

Früher waren Pflanzenöle und tierische Fette und Öle die Hauptgrundstoffe für Schmierstoffe. Seit dem späten 19. Jahrhundert werden über 90 Prozent der Schmierstoffe aus Erdöl oder Schieferöl gewonnen.

Natürliche Schmierstoffe sind beispielsweise bestimmte organische Öle und Mineralöle, pflanzliche Fette oder auch Graphit. Zu den synthetischen Schmierstoffen gehören u. a. Siliconöle und Spezialstoffe, die z. B. bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden. Solche Stoffe können in Form von Beschichtungen (Gleitlacken) vorliegen, die eine Selbstschmierung der beweglichen Teile ermöglichen. Sie sind aber auch in Form von Ölen erhältlich, die bei der Zersetzung keine Reibung verursachende Rückstände hinterlassen. Schmierstoffe, Stoffe, die auf Lager-, Leit- oder Kontaktflächen aufgebracht werden, um die zwischen beweglichen Teilen entstehende Reibung zu verringern. Einige Schmierstoffe dienen gleichzeitig als Kühlmittel und verhindern, dass das Material durch die Einwirkung von Wärme verformt wird. Heute werden Schmierstoffe meist mechanisch zugeführt, da dies eine bessere Steuerung der Zufuhr erlaubt. Die Zufuhr erfolgt gewöhnlich über Ventile, umlaufende Ringe oder Ketten, Eintauchvorrichtungen, Spritzvorrichtungen oder zentrale Speicher und Pumpen. Fette werden beispielsweise mit Hilfe von Pressen oder Pumpen aufgebracht.

Schmierstoffe werden in der Praxis den verschiedensten Einflüssen und Belastungen (Temperatur, Druck, Alterung) unterworfen. Die Kennzeichen eines guten Schmierstoffes sind Dichte, Unempfindlichkeit gegenüber korrodierenden Säuren, Konsistenz, geringer Reibungs- oder Zugwiderstand, hoher Brenn- und Flammpunkt und geringe Neigung zu Oxidation und Verfestigung. Durch Werkstoffprüfungen sollen Festigkeitswerte ermittelt, Werkstoffeigenschaften überprüft und Werkstoffverhalten unter Einwirkung äußerer Einflüsse festgestellt werden.

Diese Berichte befassen sich mit der Bestimmung des Tropfpunktes eines Schmierfettes, der Bestimmung des Koksrückstandes nach Conradson und der Bestimmung der Konuspenetration von Schmierfetten nach Richardson. Schmierstoffe dienen zur Reibung und Verschleißminderung in tribologischen Systemen. Sie werden in unterschiedlichen Aggregatzuständen als Schmieröle,fette oder Festschmierstoffe eingesetzt.

Seite 2 von 19

2. Bestimmung des Tropfpunktes (DIN51801)

2.1 Versuchsziel und Aufgabenstellung

Ein Schmierfett ist auf seinen Tropfpunkt hin zu untersuchen. Der Tropfpunkt wird als Anhaltspunkt für die thermische Belastbarkeit eines Schmierfettes benutzt. Die Tropfpunkttemperatur, sowie die Art des untersuchten Schmierfettes (z. B. Kalkseifenfett) ist als Versuchsergebnis anzugeben.

2.2 Theoretische Grundlagen

Unter Schmierfetten werden feste oder halbflüssige Produkte einer Dispersion oder Emulsion eines Verdickungsmittels in einem flüssigen Schmierstoff ver-standen. Dabei verwendet man sowohl Mineral- als auch Syntheseöl, und als Verdickungsmittel dienen u. a. Barium-, Natrium, Aluminium- oder Lithiumseifen.

Die Eigenschaften des Schmierfettes werden nicht nur durch die Wahl des Öles und die Zugabe von Additiven bestimmt, sondern auch durch die verwendete Metallseife. So zeichnen sich Aluminiumfette durch stark wasserabweisende Wirkung, hervorragende Transparenz und gute Haftung an metallischen Oberflächen aus. Nachteilig bei Aluminiumfetten sind die geringe Scherstabilität und der niedrige Tropfpunkt.

Lithiumseifen zeichnen sich dadurch aus, dass sie besonders gute Quelleigenschaften haben, die sich von denen der Aluminiumseifen dadurch unterscheiden, dass die Lithiumseife wesentlich höhere Tropfpunkte bewirkt. Lithiumseifen finden in erster Linie Anwendung zur Herstellung von Fetten auf Basis von synthetischen Ölen, z. B. Silikonölen.

Diese Seifenfette werden für hohe Belastungen beispielsweise in Wälzlagern eingesetzt, oder wenn die Reibstelle gegen Staub, Schmutz oder Wasser abgedichtet werden soll. Für einfache Anwendungen verwendet man z.B. Kalkseifenfett oder Stauferfett. Diese Fette sind höchstens bis ca. 80°C thermisch belastbar. Die wichtigsten Aufgaben der Schmierstoffe sind:

- Verminderung der Reibung

- Wärmeabfuhr

- Abfuhr von Verschleißteilchen

- Dämpfung von Stößen

- Korrosionsschutz

Seite 3 von 19

Dabei sind folgende Eigenschaften der Schmierstoffe wichtig:

- Druckfest

- Geringe innere Reibung

- Säure- und wasserfrei

- Haftfähig

- Frei von festen Bestandteilen

- Geringe Viskositätsänderung

- Hoher Flammpunkt

- Hoher Brennpunkt

- Niedrige Fließgrenze

- Alterungsbeständig

Um die thermische Belastung eines Schmierfettes, d.h. um die Tauglichkeit für bestimmte Anwendungszwecke zu kennzeichnen, wird der Tropfpunkt nach DIN 51 801 bestimmt. Die Bestimmung des Tropfpunktes ist entscheidend für den Einsatz des entsprechenden Schmierfettes, da sich bei hohen Temperaturen (oberhalb des Tropfpunktes) das Fett verflüssigt. Mit zunehmender Verflüssigung verliert das Fett seine Druckfestigkeit, d.h. es ist nicht mehr in der Lage, die zu schmierenden Bauteile voneinander zu trennen. Dadurch kommt es zur verschleißintensiven Trockenreibung.

Der Grad der Verflüssigung hängt vom Bindemittel des Schmierfettes ab. Kalkseifenfette enthalten Wasser als Bindemittel. Da bei ca. 80-90°C Wasser verdampft, ist die Schmierung ab diesem Temperaturbereich nicht mehr gewährleistet. Weiterhin ist Kalkseifenfett irreversibel. Barium-, Natrium- oder Lithiumseifenfette sind dagegen reversibel. Die Fette sind nach Unterschreitung der Tropfpunkttemperatur wieder nutzbar. Für den praktischen Gebrauch kann man als Faustregel festhalten, dass man min. 10°C unterhalb der Tropftemperatur bleiben muss.

Seite 4 von 19

2.3 Versuchsbeschreibung

2.3.1 Versuchsaufbau

2.3.2 Versuchsdurchführung

Der Versuch MB05 wird entsprechend den

Vorschriften der DIN 51 801 durchgeführt:

- Das zu untersuchende Fett, hier Shell Retinax G (weiches Fließfett), wird in einen Blechnippel gegeben. Auf der Unterseite des Nippels befindet sich eine Austrittsbohrung mit Æ 3 mm.

- Der mit Fett gefüllte Nippel wird in ein für diesen Versuch charakteristisches Reagenzglas (Prüfrohr) gegeben. Anschließend wird das Thermometer mit Hilfe eines Korkens im Nippel fixiert.

Das Prüfrohr wird in einen Glasbehälter Abb. 2 Versuchsanordnung wird erwärmt. gegeben, der mit durchsichtigem

Hydrauliköl gefüllt ist. In diesem Ölbad befindet sich ein weiteres Thermometer.

- Um den Tropfpunkt zu bestimmen wird nun das Ölbad gleichmäßig mit Hilfe eines Bunsenbrenners erhitzt. Um gleichmäßige Wärme am Prüfrohr zu gewährleisten, sollte man gelegentlich

das Ruder betätigen. Mit zunehmender Erwärmung wird das Schmierfett allmählich aus der Öffnung des Nippels heraustreten. Sobald das Fett vom Nippel abtropft, liest man die Temperatur an beiden Thermometern ab.

Der arithmetische Mittelwert der beiden abgelesenen Temperaturen ist die Tropfpunkttemperatur.

2.4 Messprotokoll

Bei der Versuchsdurchführung wurden folgende Werte für das Schmierfett Shell Retinax G abgelesen:

- Temperatur der Schmierfettprobe im Prüfnippel

- Temperatur des Hydrauliköls

Seite 6 von 19