Qualitätskontrolle von Gesenkschmiermitteln mit dem ...
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Für die Reproduzierbarkeit der Netztemperatur<br />
T Lo ist neben der wiederholten Prüfung<br />
des gleichen Mediums auch eine Reinigung<br />
der benetzten Oberfläche nach je<strong>dem</strong> Durchgang<br />
wichtig. Durch noch anhaftende<br />
Schmier<strong>mit</strong>telreste <strong>von</strong> vorhergehenden Untersuchungen<br />
kann die Verdampfung des<br />
Kühlschmier<strong>mit</strong>tels aufgrund <strong>von</strong> Keimbildungen<br />
begünstigt und so<strong>mit</strong> die Netztemperatur<br />
T Lo zu höheren Temperaturen verschoben<br />
werden. Auch Riefen oder grobe Unebenheiten<br />
durch Fertigungsungenauigkeiten können<br />
als Keimbildner wirken. Weiterhin sollte<br />
der Werkstoff für die Referenzoberfläche<br />
möglichst hart sein, um durch die Reinigung<br />
<strong>mit</strong> einer Drahtbürste keine Riefen in die<br />
Oberfläche einzubringen. Auch der Einsatz einer<br />
haftungsmindernden Hartstoffbeschichtung<br />
ist möglich, um die Verklammerung des<br />
sich verfestigenden Schmierstoffs zu erschweren<br />
und die anschließende Reinigung zu erleichtern.<br />
Die Beschaffenheit bzw. Topographie<br />
der Oberfläche hat jedoch keinen grundsätzlichen<br />
Einfluss auf die Netztemperatur<br />
T Lo .<br />
Grundsätzliche Aussagen zum<br />
Loebnitz-Test<br />
Berührt ein Schmierstofftropfen bei einer<br />
Temperatur oberhalb der Netztemperatur T Lo<br />
die heiße Stahloberfläche, so rollt er auf <strong>dem</strong><br />
sich ausbildenden Gaspolster die geneigte<br />
Ebene hinunter. Im Bild 2 ist die typische<br />
Kugelform des Schmierstofftropfens beim<br />
Abrollen dargestellt. Bei Erreichen der Netztemperatur<br />
T Lo beginnt der Schmierstoff aus<br />
<strong>dem</strong> Tropfen auf der heißen Stahloberfläche<br />
zu haften und gleitet nicht auf der geneigten<br />
Oberfläche hinab.<br />
Weiterhin gibt es unterschiedliche Formen<br />
des Benetzens für unterschiedliche Schmier<strong>mit</strong>tel.<br />
Einige Produkte netzen flächig und der<br />
Graphitfilm wird gleichmäßig verteilt. Andere<br />
Produkte bilden kleinere oder größere Punkte<br />
auf der Oberfläche oder ziehen sich als Tropfen<br />
zusammen. Diese Erscheinung trifft oft<br />
bei Mitteln <strong>mit</strong> hoher Netztemperatur T Lo<br />
sowie bei graphitfreien Mitteln auf.<br />
Bild 2: Unterschiedliches Benetzungsverhalten für verschiedene Temperaturniveaus<br />
Die Schmierstoffe können ferner ein charakteristisches<br />
Verdampfungsbild des Tropfens<br />
beim Auftreffen auf die heiße Stahloberfläche<br />
ausbilden. Dieses kommt durch die individuelle<br />
chemische Zusammensetzung so-<br />
SCHMIEDE-JOURNAL MÄRZ 2006<br />
SPEKTRUM<br />
wie den angesetzten Konzentrationsgrad im<br />
wässrigen Medium zustande. Als Basis für die<br />
untersuchten Gesenkschmierstoffe zeigt Wasser<br />
für die Untersuchung daher die gleichmäßigsten<br />
Benetzungstemperaturwerte. Für<br />
reines Wasser liegt diese Temperatur bei ca.<br />
176 °C und ist <strong>mit</strong> einer geringen Abweichung<br />
<strong>von</strong> 0,6 % für fünf Wiederholungen sehr gut<br />
reproduzierbar.<br />
Auch der Anteil und die Zusammensetzung<br />
der Additive im Schmier<strong>mit</strong>tel haben Auswirkungen<br />
auf die Netztemperatur. Je höher<br />
ihr Anteil am Schmierstoff ist, desto produktspezifischer<br />
wird das Verhalten beim Erreichen<br />
der Temperatur T Lo . Der Schmierstofftropfen<br />
rollt dabei kochend die schiefe Stahloberfläche<br />
herab und verkleinert sich stetig.<br />
Bei geringen Mischungsverhältnissen bzw.<br />
geringerer Additivkonzentration ist die Netztemperatur<br />
T Lo der<br />
Schmierstoffe in der<br />
Regel bis auf ca. 2 bis<br />
3 °C reproduzierbar.<br />
Ein Verdünnungsgrad<br />
<strong>von</strong> 1:10 sollte nicht<br />
unterschritten werden,<br />
um die Reproduzierbarkeit<br />
und Ablesegenauigkeit<br />
zu gewährleisten.<br />
Abweichungen im<br />
Rahmen der er<strong>mit</strong>tel-<br />
ten Temperatur während<br />
fünf Wiederholungen<br />
liegen unter<br />
anderem an der unpräzisen<br />
Möglichkeit, die Temperatur schnell<br />
genug zu erfassen, sowie an Störeinflüssen auf<br />
der Stahloberfläche. Eine automatische Aufnahme<br />
der Netztemperatur T Lo könnte die<br />
Reproduzierbarkeit erhöhen.<br />
Weiterhin wird der Zeitpunkt der Verdampfung<br />
<strong>von</strong> anhaftenden festen Schmierstoffpartikeln<br />
durch beginnende Schichtbildung, wie<br />
oben beschrieben, beeinflusst. Bei schon vorhandenen<br />
Schmierstoffablagerungen liegt die<br />
Temperatur T Lo höher und unterstreicht so<strong>mit</strong><br />
die Notwendigkeit für vergleichbare Zustände<br />
zu Beginn jeder einzelnen<br />
Untersuchung<br />
hinsichtlich Starttemperatur,<br />
Reinheit und<br />
Neigung der Oberfläche,Vorschubgeschwindigkeit,Verdünnung<br />
und Absetzdauer<br />
des zu untersu-<br />
chenden Mediums.<br />
Nach unserer Meinung<br />
beeinflusst ein<br />
Konzentrationsunterschied<br />
die Verdampfungsgeschwindigkeit im<br />
Gegensatz zum Verdampfungspunkt nicht.<br />
Chemische Bestandteile im Schmierstoff wie<br />
Additive, die die Eigenschaften der Trägerflüssigkeit<br />
verändern, können hingegen zu ei-<br />
34<br />
ner Verschiebung des Verdampfungspunkts<br />
und so<strong>mit</strong> zu einer veränderten Netztemperatur<br />
T Lo führen.<br />
Ergebnisse<br />
Zur statistischen Absicherung wurden <strong>mit</strong><br />
jeder Schmierstoffkonzentration fünf identische<br />
Messungen durchgeführt. Außer<strong>dem</strong><br />
wurde die prozentuale Abweichung zwischen<br />
der größten und der kleinsten gemessenen<br />
Temperatur angegeben. Ferner wurden Besonderheiten,<br />
die bei der Verdampfung des Tropfens<br />
beobachtet wurden, beschrieben. Insgesamt<br />
wurden Tests für elf unterschiedliche<br />
Schmierstoffe <strong>mit</strong> jeweils zwei Konzentrationsgraden<br />
durchgeführt. Aus den durchgeführten<br />
Tests <strong>mit</strong> unterschiedlichen Schmierstoffen<br />
in unterschiedlichen Verdünnungen<br />
haben sich die folgenden Ergebnisse ergeben.<br />
Bild 3: Loebnitz-Temperaturen für verschiedene Gesenkschmierstoffe<br />
Quelle: IFUM<br />
Insgesamt bewegt sich die Streubreite der<br />
gemessenen Referenztemperaturen im Bereich<br />
bis ca. 3 %. Aber auch deutlich höhere<br />
Werte, bis zu 30 %, sind aufgetreten. Diese<br />
hohen Abweichungen lassen sich im vorliegenden<br />
Fall auf die Heterogenität des<br />
Schmier<strong>mit</strong>tels in Folge des Absetzens der<br />
Schmier<strong>mit</strong>tel erklären.<br />
Der Einsatzbereich des vorgestellten Testverfahrens<br />
liegt in vergleichenden Messungen<br />
eines Kühlschmier<strong>mit</strong>tels. Die Testergebnisse<br />
zweier verschiedener Schmier<strong>mit</strong>telprodukte<br />
sind nicht <strong>mit</strong>einander vergleichbar, da die<br />
Netztemperatur T Lo vom Verdünnungsgrad<br />
eines Schmier<strong>mit</strong>tels abhängig ist und nicht<br />
<strong>mit</strong> der maximalen Einsatztemperatur des<br />
Schmier<strong>mit</strong>tels gleichzusetzen ist.<br />
Zur Bewertung und Untersuchung einer<br />
Charge eines Schmier<strong>mit</strong>telprodukts ist als<br />
Vergleichswert die Temperatur einer einwandfreien<br />
Charge erforderlich. In den Versuchen<br />
hat sich eine Temperaturabweichung <strong>von</strong><br />
± 3 % empirisch als Toleranzbereich herausgestellt.<br />
Für größere Temperaturabweichungen<br />
ist da<strong>von</strong> auszugehen, dass die Vergleichsproben<br />
nicht identisch sind. Auch ist<br />
eine Bewertung des Schmier<strong>mit</strong>tels im Hinblick<br />
auf die Ausbildung des Schmierfilms<br />
und der Haftfähigkeit desselben bei ausreichender<br />
Erfahrung möglich. ■