Tribolex    Expertise, ervaring en creativiteit

 

Vetsmering en smering met vaste stoffen

 

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Meer dan 90% van alle wentellagers wordt met vet gesmeerd. Vet is een aantrekkelijk smeermiddel voor wentellagers omdat het een lange standtijd kent en er weinig behoeft te worden nagesmeerd. Een smeervet kan bovendien bijdragen aan het buiten het lager houden van vuil en vocht (de grote vijanden van een wentellager).De belangrijkste eigenschap van een lagervet is de mechanische stabiliteit, omdat het vet door de rollichamen voortdurend aan een kneedproces wordt onderworpen. Smering van wentellagers met vaste smeerstoffen komt veel minder voor. In situaties waar een vloeistof of een vet niet kan worden ingezet, kan een vast smeermiddel soms uitkomst bieden.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Vullingsgraad

Voor de smering van een wentellager is maar een dunne smeerfilm nodig. Het lager behoeft daarom ook maar weinig vet. De hoeveelheid varieert met het snelheidskental van het lager. Bij lagere waarden kan er wat meer vet in het lager worden aangebracht, bij hogere waarden dient overvulling te worden vermeden. Het lager geheel met vet vullen dient normaal te worden vermeden. Dat leidt tot hoge warmteontwikkeling, en eventueel tot voortijdig door kneden of oxidatie uitvallen van het vet. Door lagerfabrikanten worden aanbevelingen gegeven voor de vullingsgraad van het vet afhankelijk van inzet. In de meeste gevallen volstaat het de in het lager beschikbare ruimte ongeveer 30% met vet te vullen, bij sneldraaiende lagers nog iets minder. Van belang is ook dat het lager zodanig is ingebouwd dat overtollig vet uit het lager kan verdwijnen. Er gaan meer lagers voortijdig kapot door te veel dan door te weinig vet.

Mechanische stabiliteit

Lagervetten dienen een aantal eigenschappen te hebben om geschikt te zijn voor toepassing in wentellagers. De belangrijkste eis is een goede mechanische stabiliteit. Er zijn diverse tests ontworpen om de mechanische stabiliteit van een smeervet te meten. Sommige bestaan uit een eenvoudige kneedtest, andere proberen meer de situatie in een lager na te bootsen of worden in echte lagers uitgevoerd. De resultaten van de diverse tests zijn onderling moeilijk vergelijkbaar. In veel toepassingen wordt daarom vereist dat het vet met succes een aantal verschillende tests heeft doorstaan.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Waterbestendigheid

Vocht is funest voor een wentellager. Er worden daarom eisen gesteld aan de waterbestendigheid van een lagervet. De tests daarvoor beoordelen een aantal aspecten. Ten eerste wordt gekeken in hoeverre een vet door contact met vocht uiteen kan vallen ("water-washout" test, ASTM D1264). Daarbij wordt een uur lang een waterstraal van 80 °C op het lager gericht en het vet mag in de voorziene testperiode niet uiteenvallen of wegvloeien. Andere tests hebben betrekking op de bescherming tegen corrosie die het vet kan bieden in vochtige omgeving. Een voorbeeld daarvan is de Emcor corrosietest (ISO 11007).

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Viscositeit basisvloeistof

De viscositeit van de in het vet aanwezige vloeistof heeft grote invloed op de smering van het lager. Bij de te verwachten maximale bedrijfstemperatuur zal de basisvloeistof nog een voldoende iscositeit moeten hebben om loopvlakscheiding zeker te stellen. Omgekeerd mag bij de laagst te verwachten starttemperatuur de de vloeistof niet vast geworden zijn. Binnen de beide temperaturgrenzen zal er sprake kunnen zijn van smering, buiten dat gebied is schade aan het lager (en het vet) niet uit te sluiten. Wanneer het vet voorzien is van anti-slijtage of "EP"-additieven zal de viscositeit iets lager kunnen zijn. De additieven geven een bescherming in het grenssmeringsgebied. Ook de indikker van het vet kan een bijdrage leveren door de goede hechtingseigenschappen. Vooral bij op metaalzepen gebaseerde vetten is dat het geval omdat de metaalzepen een sterk polair karakter hebben. De geschikte viscositeit kan met behulp van een nomogram worden gekozen.

Stijfheid

De stijfheid van het vet heeft invloed op het vermogen van een vet om naar de te smeren plaats toe te vloeien. Wanneer het vet te stijf is, kan het lager "drooglopen". Er komt dan te weinig smeervloeistof vrij om volledige loopvlakscheiding te bereiken. De stijfheid van het vet wordt gekozen op basis van bedrijfstemperatuur, inbouwpositie, snelheidskental en lagerdiameter. Daarnaast zal bij trillingen en schokbelastingen een iets hogere stijfheid worden gekozen. Meest gebruikt worden vetten met een NLGI penetratieklasse van 2 en 3. Bij lagere temperaturen worden wel NLGI 1 vetten ingezet.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Vettypen

Er zijn veel mogelijkheden om indikkertypen met smeervloeistoffente combineren Daarnaast kunnen vetten met relatief weinig additieven zijn voorzien (alleen anti-oxidant en corrosieremmer) of aanvullend met hechtingsverbeteraars, anti-sijtage en "EP"-additieven en eventueel vaste stoffen als grafiet en molybdeendisulfide. In de tabel zijn een aantal mogelijkheden met elkaar vergeleken.

In wentellagers worden vetten op lithium- en lithiumcomplex basis, vetten op basis van een gemengde zeep van lithium en calcium en voor toepassingen in zeer vochtige omgeving calciumvetten het meest toegepast. Voor levensduurvulling en voor toepassingen waar een minimale geluidsproductie van belang is worden veel polyureavetten toegepast.

Daarnaast is er aanbod van allerlei speciale producten die voor zeer specifieke toepassingen hun bestaansrecht hebben. Verder zijn er een hele reeks voedselveilige vetten voor gebruik in de voedingsmiddelenindustrie. Van dergelijke producten staat vast dat de gebruikte componenten geen gevaar voor de gezondheid opleveren wanneer ze door een incident in geringe hoeveelheden in voedingsmiddelen terecht komen.

Ook zijn er biologisch afbreekbare vetten die, bij het vrijkomen in het milieu, minder lang in staat blijven schade aan het ecosysteem toe te brengen. Aangezien bij wentellagers het smeervet normaliter meestal niet naar het milieu kan ontwijken, zijn ze voor de smering van wentellagers minder belangrijk. Als "doorsmeervet" (voor de smering van chassisdraaipunten op mobiele apparatuur) worden ze wel op betrekkelijk grote schaal toegepast.

In de onderstaande tabel is een overzicht te zien van de meest voorkomende wentellagervetten. Voor omstandigheden die buiten de in de tabel genoemde temperatuurbereiken vallen zijn er talloze speciale producten, geleverd door daarin gespecialiseerde bedrijven. Hoe exotischer het product, hoe exotischer de prijs. In een aantal toepassingen is dat echter gerechtvaardigd omdat daar de gangbare vetten niet de gewenste prestaties kunnen leveren. In 90% van alle toepassingen kan echter met vetten op lithiumbasis worden volstaan.

 

indikker
vloeistof
temperatuur bereik, °C
water-bestendigheit
mechanische stabiliteit
geschikt voor wentellagers
opmerkingen
Al
MO
-20 - +65
goed
redeljk
redelijk
vet zwelt op door wateropname
Ca
MO
-25 - +50
uitstekend
redelijk
redelijk
zeer geschikt bij vochtige omstandigheden
Li
MO
-25 - +115
zeer goed
goed
zeer goed
"multi-purpose" vet
Na
MO
-25 - +90
zeer slecht
goed
goed
inzet alleen als zeker is dat er geen vocht bij kan komen, valt onder invloed van water uiteen
Al-complex
MO
-30 - +150
zeer goed
redelijk
zeer goed
"multi-purpose" vet
Li-complex
MO
-30 - +140
goed
goed
goed
"multi-purpose" vet
Al-complex
PAO
-50 - +160
zeer goed
goed
redelijk
breed temperatuurbereik, goed verpompbaar door lange leidingen
Li-complex
PAO
-35 - +170
goed
zeer goed
zeer goed
breed temperatuurbereik
Li-complex
ester
-40 - +175
goed
redelijk
zeer goed
zeer breedtemperatuurbereik
Ca/Li-mix
MO
-30 - +130
zeer goed
goed
goed
"multi-purpose" vet
bentoniet
MO
-15 - +150
zeer goed
redelijk
goed
voor gebruik bij hogere temperatuur in combinatie met lagere toerentallen
bentoniet
PAO
-30 - +170
zeer goed
redelijk
goed
breed temperatuurbreik
polyurea
MO
-25 - +160
zeer goed
goed
zeer goed
voor gebruik bij hogere temperatuur in combinatie met gemiddelde toerentallen
polyurea
PAO
-30 - +180
zeer goed
zeer goed
zeer goed
geschikt voor hogere temperaturen (zeer lange nasmeerintervallen en levensduursmering)

MO = minerale olie, PAO = poly-alfa-olefinen, "multi-purpose" vet = vet geschikt voor zowel wentellagers, glijlagers en chassissmering (met goede waterbestendigheid, goede mechanische stabiliteit en een temperatuurbereik dat de meeste toepassingen afdekt).

 

Mengbaarheid

Het mengen van vetten is niet altijd te voorkomen, maar kan beter zoveel mogeljk worden vermeden. Door de langdurige contacttijd kunnen de eigenschappen op onvoorspelbare wijze veranderen. Van sommige vetten is bekend dat ze redelijk mengbaar zijn. Andere zijn in het geheel niet mengbaar. Het is niet alleen het type indikker dat de mengbaarheid bepaald, Ook sommige basisvloeistoffen verdragen elkaar niet. De mengbaarheid van vetten wordt dus bepaald door zowel indikker als basisvloeistof.

Van de mogelijke basisvloeistoffen zijn allen minerale olie, poly-alfa-olefinen en organische esters onderling probleemloos mengbaar. Menging met andere basisvloeistoffen geeft niet in alle gevallen problemen, maar het is beter vermenging te voorkomen., Van de indikkertypen zijn alle lithiumbasis vetten onderling mengbaar zonder problemen (Li, Li-complex, Li/Ca-mix). Menging met andere indikkers geeft niet in alle gevallen problemen, maar het is beter vermenging te voorkomen. Bedenk dat menging van vetten nooit een product met betere eigenschappen oplevert dan van de twee afzonderlijke vetten.

Wentellagermering met vaste smeerstoffen

Het smeren met vaste stoffen komt alleen in aannerking bij toepassingen waar vloeistof- of vetsmering niet goed mogelijk zijn. Die situatie doet zich voor bij toepassingen onder vacuum waar de vluchtiger bestanddelen uit de basisvloeistof verdampen. Ook bij extreme temperaturen (zowel zeer laag als zeer hoog), bij toepassingen die bloot staan aan radioactieve straling en bij extreme n.dm waarden kan het nofig zijn vaste smeerstoffen toe te passen. Zowel poedervormige stoffen, glijlakken en pasta's worden gebruikt. Inzet is alleen mogelijk bij speciaal daarvoor vervaardigde lagers, die een wat grotere speling tussen rollichaam en loopbanen hebben. Meestal zijn de loopbanen daarbij ook van een speciale oppervlaktelaag voorzien die een betere hechting van het vaste smeermiddel mogelijk maakt. Vanwege de speciale lagers is altijd overleg met de lagerfabrikant nodig om tot een goede afstemming te komen.

Smering met vaste smeerstoffen dient onderscheiden te worden van vetsmering met vetten die vaste stoffen als additief bevatten. In dat geval gaat het er om de eigenschappen van het vet als grenssmeermiddel te verbeteren. De normale situatie is dat het smeermiddel zodanig gekozen wordt dat grenssmering zo weinig mogelijk voorkomt. In kritische omstandigheden kan een vaste stof (tijdelijk) uitkomst bieden.

Een bijzondere vorm van smering met vaste stof is de zogenaamde "transfersmering". Daarbij wordt de kooi van het lager geimpregneerd met een vast smeermiddel. Het vaste smeermiddel wordt onder invloed van wrijving van de rollichamen tegen de kooi langzaam aan de rollichamen afgegeven.

Oliegevulde polymeerstructuren

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Een betrekkelijk recente ontwikkeling is de introductie van "vetten" bestaande uit een poreuze polymeerstructuur waarin een vloeibaar smeermiddel van minerale of synthetische oorsprong is opgenomen. Oorspronkelijk ontworpen voor gebruik in tandkoppelingen om weerstand te kunnen bieden tegen de daar optredende hoge centrifugaalkrachten, blijken dergelijke producten ook goed te kunnen voldoen in wentellagers. Met name wanneer het gaat om lagers die relatief langzaam draaien of die niet volledig roteren. Doordat de polymeerstructuur voorkomt dat het smeermiddel (de er in opgenomen vloeistof) uit het lager lekt, kunnen bij afgedichte lagers zeer lange standtijden worden bereikt, zonder enige nasmering. In tegenstelling tot vet worden de lagers volledig met de oliegevulde polymeerstructuur gevuld. Dat maakt juist de lange standtijd mogelijk, omdat er voldoende smeermdidel aanwezig is. Tegelijkertijd beperkt dat toepassing tot langzaam draaiende lagers (dm < 50.000). Toepassingen vinden dergelijke nagenoeg onderhoudsvrije lagers inmiddels onder meer in bouwmachines en kranen.

Keuze in de praktijk

De keuze in de praktijk is minder ingewikkeld dan op basis van alle mogelijke soorten verwacht zou worden. De keuze kan volgens onderstaand schema verlopen:

 

keuzecriteria:
invloed op:
temperatuurbereik van de toepassing
type indikker, viscositeit en type basisvloeistof
aanwezigheid van vocht/water
type indikker, anti-corrosie eigenschappen
belasting
bij hoge en/of stotende belasting EP eigenschappen nodig
snelheid (n.dm)
bij hoge snelheid lagere consistentie en/of lagere viscositeit basisolie
contact met chemicaliën
type indikker en basisvloeistof
milieu
type indikker, basisvloeistof (biologische afbreekbaarheid))
contact met voedingsmiddelen
type indikker, basisvloeistof, additieven (alleen vrijgegeven product toepassen)

 

In de praktijk komt dat neer op het volgende:

 

Standaard keuze:
Li , Li/Ca of Li-complex "multipurpose" vet, al of niet met EP-eigenschappen, consistentie en basisolieviscositeit in overeenstemming met de aard van de toepassing
Als dat niet gaat:
keuze baseren op temperatuur en/of wateraanbod en/of randvoorwaarden als:
  • kleefkracht
  • geluidsproductie
  • milieuwensen
  • voedselveiligheid
  • chemicalien etc
Wanneer er dan nog steeds geen oplossing is:
"niche"-producten met exotische samenstelling van daarin gespecialiseerde leveranciers

 

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Vetstandtijd en nasmeertermijnen

Vet zal na verloop in kwaliteit achteruit gaan, zowel als gevolg van kneden door de rollichamen als door oxidatie. Bij niet volledig afgedichte lagers zal altijd enig vet uit het lager verdwijnen. Om een voldoende hoeveelheid en kwaliteitsniveau te handhaven zal af en toe (met mate!) worden nagesmeerd. De frequentie van het nasmeren hangt vooral af van de bedrijfstemperatuur van een lager. Uitgaande van een bedrijfstemperatuurtemperatuur van 70 °C kan als vuistregel voor een Li-vet worden aangehouden dat bij iedere 15 °C temperatuurstijging het nasmeerinterval gehalveerd dient te worden. Omgekeerd kan bij temperaturen lager dan 70 °C voor iedere 15 °C lager de nasmeertermijn worden verdubbeld.

Ook de standtijd zal sterk samenhangen met de bedrijfstemperatuur. Bij temperatuurextremen zal het vet snel zijn smerende eigenschappen verliezen. BIj zeer lage temperatuur zal de mechanische stabiliteit snel worden aangetast, bij zeer hoge temperatuur treedt snelle oxidatie op. Wanneer de temperatuur boven het druppelpunt komt, gaat de structuur van het vet permanent verloren.

Meer informatie