Ressourcenbild KRW Produkte Wälzlagergrundlagen

Wälzlagerschäden

Wälzlager sind langlebige und robuste Maschinenelemente deren Lebensdauer durch eine genormte Berechnung  gut abgeschätzt werden kann. Die darin betrachtete und rechnerisch bewertete Werkstoffermüdung ist daher bei richtiger Dimensionierung und korrektem Betrieb nur bei den wenigsten Wälzlagerschäden die Hauptursache. Der Ausfall eines Wälzlagers aufgrund von Werkstoffermüdung ist generell sehr selten und meist durch andere, das Wälzlager vorschädigende Faktoren ausgelöst. Gemessen an allen global im Einsatz befindlichen Wälzlagern fallen je nach Literatur nur zwei bis fünf Promille aller Lager frühzeitig, das heißt vor der berechneten Lebensdauer, aus.

Innerhalb dieser geringen Menge verteilen sich die Ausfallursachen statistisch wie folgt:

Zusammensetzung der häufigsten Wälzlagerausfallursachen

Auf Basis dieser Daten wird ersichtlich, wie wichtig es ist, einen Wälzlagerschaden und dessen Ursachen umfangreich zu analysieren, um daraus Maßnahmen zur zukünftigen Vermeidung ableiten zu können. Oftmals reichen nach einer sachlich fundierten Analyse Korrekturen an Schmierstoff, Abdichtung oder Montagereihenfolge aus, um die Lebensdauer von Wälzlagern erheblich zu steigern.

Das Ziel einer Wälzlageruntersuchung ist es, die Ursache eines Ausfalls zu ergründen. Mit einer solchen Untersuchung sollten erfahrene interne Mitarbeiter oder besser noch der Wälzlagerhersteller oder ein anderer qualifizierter Dritter beauftragt werden. Die Experten des Herstellers oder des externen Labors haben Erfahrung mit Wälzlagerausfällen und verfügen über eine breite Wissensbasis durch ähnliche Ausfälle an anderen Maschinen oder Anwendungen. Die nachfolgenden Kapitel erläutern die Aufgaben des Wälzlageranwenders und geben eine Übersicht über typische Wälzlagerschäden und Gebrauchsspuren.

 

Sicherstellung von Wälzlagern und ihren Betriebsdaten

Die Sicherstellung des auffälligen Wälzlagers sowie die Ablage der Betriebsdaten ist essentiell für die Schadensanalyse. Werden das Wälzlager und seine Betriebsdaten nicht korrekt ermittelt und untersucht, gehen wichtige Schadensmerkmale oder -hinweise unwiederbringlich verloren.

Der nachfolgende Fragenkatalog orientiert sich an der VDI-Richtlinie 3822 und ist auf der Basis langjähriger Erfahrung auf dem Gebiet der Schadensanalytik zusammengetragen worden. Er zeigt die wichtigsten Schritte zur Erfassung der Betriebsdaten, dem Umgang mit dem betroffenen Wälzlager sowie das Vorgehen zur Analyse der Betriebsstoffe auf. Die Einhaltung der Reihenfolge der darin enthaltenen Schritte stellt sicher, dass keine wichtigen Informationen verloren gehen und das Analyseergebnis nicht beeinträchtigt oder beeinflusst wird. Alle abgefragten Zeichnungen und Daten müssen dem beauftragten Analytiker zur Verfügung gestellt werden. Ein Vororttermin ist empfehlenswert, damit der Analytiker sich ein Bild von der Gesamtsituation machen kann.

 

Fragenkatalog zur Sicherstellung von Wälzlagern und Betriebsdaten

Betriebskenndaten

  • Sind Zeichnungen der Maschine, des Gerätes oder der Vorrichtung vorhanden?

  • Sind Zeichnungen der Lagerstelle sowie Angaben zu Passungen, Form- und Lagetoleranzen vorhanden?

  • Ist die Arbeitsweise der Maschine klar?

  • Wie viele Maschinen gleicher Art gibt es noch?
    →  Wie viele Maschinen sind betroffen?
    →  Sind die Ausfälle vergleichbar?

Lagerungsprinzip und Funktion der Lagerung

Drehzahlverhalten

  • Ist die Drehzahl zeitlich konstant oder veränderlich?

  • Wechselt sich die Drehrichtung während des Betriebes? Wenn ja, wie häufig?

  • Kam es zu starken Beschleunigungen? (z.B. schnelles Hochfahren auf Nenndrehzahl oder Abbremsen)

  • Wurde kontinuierlich beschleunigt?

Belastungen

  • Handelt es sich um zeitlich konstante, veränderliche, schwingende oder stoßartige Belastungen?

  • Welche Art der Belastung liegt vor? (axial, radial, kombiniert)

  • Liegen Biegemomente vor?

  • Herrschen Fliehkräfte?

  • Ist die Belastung drehzahlabhängig?

Begutachtung des Lagers im eingebauten Zustand (Fotografische Dokumentation)

  • Sind Bruchstellen oder andere Schadstellen erkennbar?

  • Weisen die Dichtungen Beschädigungen, Verformungen oder Verhärtungen auf?

  • Wie ist der Lauf des Wälzlagers? (leicht- oder schwergängig)

Lagerumbauteile (Fotografische Dokumentation)

  • Liegen Beschädigungen an den Umbauteilen vor?

  • Wurden die Wellen- und Gehäusesitze nach der Demontage vermessen?

  • Wurde anhand der Zeichnungen und der Messwerte einen Soll-Ist-Vergleich durchgeführt?

  • Wie sind die Lager auf der Welle und im Gehäuse befestigt?

  • Sind die Befestigungen des Lagers lose?

  • Zeigen diese Teile Auffälligkeiten oder Beschädigungen?

  • Schleifen die Umbauteile an den Lagern?

  • Ist von außen erkennbar, ob Fremdkörper in den Lagerinnenraum eingedrungen sind?

  • Wie werden die Lager montiert und demontiert?

  • Welches Montage- und Demontageverfahren wird angewendet?

Umwelteinflüsse

  • Gibt es eine Wärmezufuhr bzw. -abfuhr? (z.B. Kühlung, externe Wärmequellen, Lüfter, etc.)

  • Sind in der Lagernähe spezielle Medien zu finden? (z.B. Säuren, Basen, Wasser, Gase, radioaktives Material, Unter- oder Überdruck)

  • Ist das Wälzlager Schwingungen ausgesetzt, ggf. durch andere benachbarte Maschinen?

  • Kommt es zu einer Verschmutzung der Dichtungen oder des Wälzlagers? (z.B. durch Feuchtigkeit, Stäube oder Späne)

  • Sind magnetische, elektrische oder elektromagnetische Felder in unmittelbarer Nähe zum Schadlager?

  • Sind diese ausreichend abgeschirmt vom Wälzlager?

Schmierung

  • Welche Art der Schmierung wird verwendet? (Öl, Fett, Feststoffschmierung)

Bei Fettschmierung

  • Erstbefüllungsmenge und -verteilung?

  • Name und Hersteller des Schmierfettes?

  • Nachschmiermengen und -intervalle?

  • Gab es einen Wechsel der Fettsorte oder des Herstellers, Typs, NLGI-Klasse, Viskosität, Nachschmierintervall, etc.?

  • Wenn ja, warum?

Bei Ölschmierung

  • Um welche Art der Schmierung handelt es sich? (z.B. Ölumlauf, Ölsumpf, Minimalschmierung, etc.)

  • Welche Ölumlaufmengen werden verwendet?

  • Name, Hersteller und Viskositätsklasse des verwendeten Schmieröls?

  • Gibt es Nachschmier- und Wechselintervalle?

  • Wenn ja, welche?

  • Gab es einen Wechsel des Herstellers, Typs, Viskositätsklasse, Intervalle, etc.?

  • Wenn ja, warum?

Bei Feststoffschmierung

  • In welcher Form liegt der Feststoff vor: Pulver, Compound, Paste, Weichmetalle (Silber, Blei)?

  • Befüllungsgrad des Wälzlagers?

  • Name und Hersteller des Feststoffes?

  • Wie wird der Schmierstoff zu- und abgeführt?

  • Wurde eine Schmierstoffprobe sichergestellt?

Historie des Schadlagers

  • Wann wurde das Lager eingebaut?

  • Handelt es sich um Ersatzlager oder Originallager?

  • Wann wurde es produziert? (z.B. Jahresbuchstaben des Herstellers)

  • Wurden an der Maschine oder an der Lagerstelle Veränderungen vorgenommen? (z.B. höhere Produktionsrate, Temperaturveränderungen, höhere Drehzahl, etc.)

  • Wurden Auffälligkeiten während des Betriebes festgestellt? (z.B. ungewöhnliche Laufgeräusche, Vibrationen, etc.)

  • Wurden bereits Reparaturen an der Maschine durchgeführt? (z.B. Schweißarbeiten, etc.)

  • Sind Ausfälle von Nebenaggregaten bekannt? (z.B. Pumpen, Filter, Dichtungen, etc.)

  • Ist die Originallagerverpackung noch vorhanden?

Diagnoseunterlagen

  • Wurde/n das oder die Lager sensorisch überwacht und liegen Aufzeichnungen vor? (z.B. Temperaturschriebe, Schwingungsanalysen, etc.)

Für eine ausführliche Dokumentation nutzen Sie bitte unsere Checkliste zur Sicherstellung von auffälligen Lagern.

 

Schmierstoffprobe und -analyse

Ein wichtiger Teil der Schadensanalyse ist die Untersuchung des Schmierstoffes. Es ist empfehlenswert eine Frischschmierstoffprobe an das Labor zusenden, um den gebrauchten Schmierstoff besser einschätzen zu können.

Die Entnahme der Schmierstoffproben ist abhängig von der Schmierungsart. Bei fettgeschmierten Lagern ist eine Entnahme zwischen den Wälzkörpern erst im ausgebauten Zustand möglich. Die Entnahme von Schmierstoff bei ölgeschmierten Lagern kann auch im eingebauten Zustand möglich sein. Die Proben sind entsprechend im Ölsumpf und dem Lager zu entnehmen. Es muss darauf geachtet werden, dass der Ölsumpf vor der Entnahme umgerührt wird, um eine repräsentative Probe zu erhalten.

Besonders große Bruchstücke oder auffällige Verunreinigungen sowie Ölfilterrückstände können gesondert von einem Werkstoffprüflabor untersucht werden, falls ihre Herkunft nicht sicher festgestellt werden kann und sie zum Lagerausfall beigetragen haben könnten.

Die entnommenen Schmierstoff- und Bruchstückproben oder die Ergebnisse der Untersuchungen sind für die Schadensanalyse zur Verfügung zu stellen.

 

Demontage der Wälzlager

Beim Ausbau des Wälzlagers ist stets darauf zu achten, dass das Schadensbild nicht durch Demontageschäden überlagert wird. Das Lager ist vorsichtig und behutsam zu demontieren. Wenn Ausbauschäden nicht zu vermeiden sind, müssen diese als solche gekennzeichnet und dem Analysten gemeldet werden.

Folgende Vorgehensweise ist anzuwenden:

  • Ausbaukräfte sind nicht über die Wälzkörper zu leiten.

  • Große Ausbaukräfte sind zu vermeiden.

  • Lagerdichtungen sind nicht zu öffnen.

  • Wärmeempfindliche Teile (z.B. Schmierstoff, Käfig, Dichtungen) sind nicht durch starke Erwärmung zu beschädigen.

  • Die Einbaulage und -ort sind eindeutig zu markieren.

Weitere Informationen zum Thema Demontage finden Sie hier.

 

Einsenden der Wälzlager

Vor dem Versand der Lagerteile zum Hersteller oder einem qualifizierten Dritten ist das Lager ungereinigt und im zusammengebauten Zustand zu begutachten. Folgende Merkmale sind dabei zu überprüfen und fotografisch sowie schriftlich zu dokumentieren:

  • Gesamtzustand des Wälzlagers (Sauberkeit, Montagespuren, Korrosion, Verfärbungen, Fressspuren, Brüche, etc.)

  • Beurteilung der Deck- und Dichtscheiben (Fett- oder Ölaustritte)

  • Zustand des Käfigs, sofern möglich und vorhanden

  • Händische Rotationsprüfung des Wälzlagers, sofern möglich

  • Lagerluftmessung

Bei dem Versand der Lagerteile sind folgende Punkte zu beachten:

  • Die Wälzlager werden nicht demontiert oder gereinigt.

  • Nachträgliche Verschmutzungen sind zu vermeiden.

  • Eine feste Verpackungen ist zu wählen, um Transportschäden zu vermeiden – die Originalverpackung ist zu bevorzugen.

Weitere Informationen zur Verpackung von Schadlagern finden Sie hier

 

Laufbilder

Bei einem umlaufenden Wälzlager werden die in Kontakt stehenden Flächen allmählich matt. Diese Spuren sind normal und werden als Laufspuren bezeichnet. Anhand der Laufspur lassen sich Rückschlüsse auf die Betriebszustände des Wälzlagers ziehen. In der nachfolgenden Tabelle werden typische Laufbilder anhand von radialen und axialen Lagern gezeigt (Außenring = Gehäusescheibe; Innenring = Wellenscheibe).

 

WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibendrotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangin Lastrichtung am breitesten, zur Lastzone hin spitz zulaufend, in der Mitte der Laufbahn auf weniger als dem halben Umfang (bei normalen Passungen und normaler Lagerluft)
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibendstehendrotierendin Lastrichtung am breitesten, zur Lastzone hin spitz zulaufend, in der Mitte der Laufbahn auf weniger als dem halben Umfang (bei normalen Passungen und normaler Lagerluft)gleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfang
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, umlaufend mit Drehzahl am Innenringrotierendstehendin Lastrichtung am breitesten, zur Lastzone hin spitz zulaufend, in der Mitte der Laufbahn auf weniger als dem halben Umfang (bei normalen Passungen und normaler Lagerluft)gleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfang
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, umlaufend mit Drehzahl am Außenringstehendrotierendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangin Lastrichtung am breitesten, zur Lastzone hin spitz zulaufend, in der Mitte der Laufbahn auf weniger als dem halben Umfang (bei normalen Passungen und normaler Lagerluft)
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialaxial, gleichbleibendrotierender Außen- und/oder Innenringgleichmäßig breit, kann über den vollen Umfang der Laufbahn beider Ringe reichen, axial verschoben
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialaxial und radial, gleichbleibendrotierendstehendgleichmäßig breit auf dem gesamten Umfang, axial versetztaxial versetzt, kann über den vollen Umfang der Laufbahn beider Ringe reichen, in radialer Belastungsrichtung am breitesten
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibend mit Unwucht am Innenringrotierend"wandert"gleichmäßig breit über den gesamten Umfang beider Ringe
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibend, radiale Vorspannungrotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangin der Mitte der Laufbahn, kann über den vollen Umfang reichen, in Lastrichtung am breitesten
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibend, Außenring ovalisiertrotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangan der Kompressionsstelle am breitesten an zwei gegenüberliegende Bereichen der Laufbahn, Länge des Musters abhängig von der Größe der Kompression und der anfänglichen radialen Lagerluft
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibend, Außenring schiefgestelltrotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangvariiert in der Breite und an zwei gegenüberliegenden Stellen der Laufbahn, diagonal zueinander verschoben
WälzlagerBelastungInnenringAußenring
Laufspur InnenringLaufspur Außenring
radialradial, gleichbleibend, Innenring schiefgestelltrotierendstehendvariiert in der Breite und an zwei gegenüberliegenden Stellen der Laufbahn, diagonal zueinander verschobengleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfang
WälzlagerBelastungWellenscheibeGehäusescheibe
Laufspur WellenscheibeLaufspur Gehäusescheibe
axialaxial, gleichbleibendrotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfang
WälzlagerBelastungWellenscheibeGehäusescheibe
Laufspur WellenscheibeLaufspur Gehäusescheibe
axialaxial, gleichbleibend, Gehäusescheibe exzentrisch zur Wellenscheiberotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangvariiert in der Breite, über den gesamten Umfang der Laufbahn, exzentrisch zur Laufbahn
WälzlagerBelastungWellenscheibeGehäusescheibe
Laufspur WellenscheibeLaufspur Gehäusescheibe
axialaxial, gleichbleibend,  Gehäusescheibe schiefgestelltrotierendstehendgleichmäßig breit, in der Mitte der Laufbahn auf dem gesamten Umfangin der Mitte der Laufbahn jedoch unterschiedlich breit, kann über den vollen Umfang reichen

Arten von Wälzlagerschäden

Grundlagen und Normung

Nachfolgend werden die wichtigsten Arten von Wälzlagerschäden vorgestellt. Die beschriebenen Schadensbilder sind oft signifikant für eine bestimmte Schadensursache. Jedoch liegt nicht immer nur eines der beschriebenen Schadensbilder vor. Häufig führen mehrere aufeinander folgende Verschleißmechanismen zu einer Überlagerung von Schadensbildern. Nicht selten kann die Unterteilung in ursächlichen Schaden und Folgeschaden nur im Ausschlussverfahren ermittelt werden. Umfangreiche Informationen dazu finden sich in ISO 15243 (Wälzlager - Schäden und Ausfälle - Begriffe, Merkmale und Ursachen). Die hier verwendeten Schadensbilder wurden ebenfalls der Norm entnommen.

Die Schäden werden wie folgt vorgestellt:

  • Erscheinungsbild und seine Merkmale

  • Ursachen für den Schaden

  • Maßnahmen zur zukünftigen Fehlerbehebung

 

Hinweise auf Wälzlagerschäden und ihre Ursachen

Ermüdung

Aufgrund der im belasteten Wälzlager vorherrschenden Spannungen findet im Material der Ringe und Wälzkörper eine Gefügeänderung statt. Auf Grundlage der Hertz‘schen Pressung bewirken diese defekten Gefügestrukturen Mikrorisse unterhalb der Oberfläche. Diese Materialermüdung ist die Grundlage für die Berechnung der Lebensdauer nach ISO 281. Bei fortlaufender Ermüdung kommt es an der Laufbahnoberfläche zu Ausbrüchen von schollenartigen Partikeln. Die nachfolgende Abbildung zeigt den an der Oberfläche erkennbaren Verlauf einer Ermüdung aufgrund einer Fremdpartikelüberwalzung.

Oberfläche mit erkennbarem Verlauf einer Ermüdung aufgrund einer Fremdpartikelüberwalzung

Adhäsiver Verschleiß

Adhäsiver Verschleiß bezeichnet die Übertragung von Material zwischen zwei Oberflächen. Dabei entsteht Reibungswärme, die zu einem erneuten Anlassen des Gefüges oder zum Aufhärten der Oberfläche führen kann. Die entstehenden Erscheinungen werden auch als Anschmierungen oder als Fressen der Kontaktpartner bezeichnet.

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

raue und verfärbte Laufbahnen auf den Mantelflächen der Rollen und der Ringe in der Lastzone

- Beschleunigung der Wälzkörper beim Eintritt in die Lastzone

- nicht optimale Scmierverhältnisse

- Lagerluft vermindern

- geeigneteren Schmierstoff verwenden

 

Verschleiß am Außenring eines Zylinderrollenlagers

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

raue und verfärbte Laufbahnen an den Rollenstirnflächen und den Borden

- Gleiten unter hoher Axiallast

- unzureichende Schmierung des Bord-Rolle-Kontaktes

geeigneteren Schmierstoff verwenden

 

Verschleiß am Rolle-Bord-Kontakt bei einem Zylinderrollenlager

Korrosion

Korrosion ist eine chemische Reaktion der metallischen Oberflächen eines Wälzlagers mit einem anderen Substrat (z.B. Wasser oder Säuren). Die Korrosion bei Wälzlagern wird in die folgenden vier Gruppen eingeteilt:

  1. Korrosion aufgrund von Feuchtigkeit

  2. Reibkorrosion

  3. Vibrationskorrosion

  4. Elektrokorrosion (Stromdurchgang)

Korrosion aufgrund von Feuchtigkeit ist auch als Rost bekannt. Sie entsteht bei einer falschen Aufbewahrung der Wälzlager oder durch das Abkühlen der Wälzlager nach dem Betrieb (Kondensation der Luftfeuchtigkeit). 

Rost an einem Außenring eines Zylinderrollenlagers

Die nachfolgende Abbildung zeigt einen Sonderfall von Feuchtigkeitskorrosion, der als Kontaktkorrosion bezeichnet wird. Ein typisches Zeichen sind Korrosionsmarken im Abstand der Wälzkörper. Ursache ist das Kondensieren der Luftfeuchtigkeit nach dem Betrieb. Das kondensierte Wasser sammelt sich im Wälzkörper-Laufbahnkontakt und erzeugt diese markanten Marken.

 

ErmüdungsbildUrsacheMaßnahme

grau-schwarze Streifen quer zur Laufbahn

Einwirkung von Wasser, Feuchtigkeit oder anderen aggressiven Medien

- Verbesserung der Abdichtung

- Schmierstoff mit Korrosionsschutzeigenschaften

 

Kontaktkorrosion an einem Kegelrollenlager

Reibkorrosion – auch Passungsrost genannt – entsteht durch Mikrobewegungen zwischen dem Wälzlagerring und der Welle oder dem Gehäuse in Gegenwart von korrosiven Medien.

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

ausgedehnte Roststellen auf den Mantelflächen des Außen- oder Innenrings

- Passung zu lose

- Formfehler am Wellen- oder Gehäusesitz

- Passung neuwählen

- Formfehler beseitigen

Reibkorrosion an der Bohrung eines Innenrings eines Rillenkugellagers

Reibkorrosion am Außendurchmessers eines Außenrings eines Kegelrollenlagers

Eine Sonderform der Korrosion ist die Vibrationskorrosion, auch False-Brinelling genannt, die überwiegend bei Rollenlagern (Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Pendelrollenlager, etc.) auftritt. Sie entsteht durch Vibrationen, die während des Stillstands auftreten. Die Vibrationsquelle muss dabei in der Nähe der stehenden Maschine sein. Besonders häufig dritt diese Korrosionsart bei Notfallmaschinen auf. Die Ausprägung des False-Brinellling ist abhängig von der statischen Last auf dem Lager, der Vibration und dem Schmierverhältnis. Die Schadensmarken sind im Abstand der Wälzkörper. Die Erscheinungen sind dabei nicht mit den zum Teil ähnlichen Ausfallmarken von Stromdurchgang zu verwechseln.

False-Brinelling auf dem Außenring eines Kegelrollenlagers

Erscheinungsbild

Ursache

Maßnahme

Schadmarken im Wälzkörperabstand

- Schwingungen bei Maschinenstillstand

- Mikrobewegung der Wälzpartner

- Schwingung beseitigen

- geeigneter Schmierstoff (Additive)

- Maschine laufen lassen

 

False-Brinelling bei einem axialen Zylinderrollenlager: Zu sehen sind Wellen- und Gehäusescheibe

Schäden aufgrund von Stromdurchgang

Stromdurchgang im Wälzlager führt zu lokalisierten Gefügeänderungen und Ausbrüchen auf der Oberfläche. Wenn der Stromdurchgang im Stillstand des Wälzlagers erzeugt wird, zeigen sich an den Oberflächen der Wälzkörper und Ringe sogenannte elektrische Pittings. Bei einer mikroskopischen Betrachtung der Pittings sind die für diesen Schaden, typischen Schmelzkrater zu erkennen. Das Schweißen an der Welle mit dem Erdungskontakt am Gehäuse ist eine typische Fehlhandlung, die einen solchen Schaden erzeugt.

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

örtliche Einbrennung

Stromdurchgang stehendes Lager

- Verwendung von stromisolierenden Lagern oder Hybridlagern

- Strom anderweitig ableiten

- Das zu schweißende Teil nicht an den Wälzlagern oder Gehäusen erden

Pitting aufgrund von Stromdurchgang an einer Tonnenrolle

Schmelzkrater auf der Oberfläche eines Wälzkörpers

Fließt Strom permanent während des Betriebes durch die Wälzlager, zeigt sich ein anderes Schadensbild. Es entstehen Riffel, die in kurzen Abständen vollumfänglich am rotierenden Ring auftreten. Die Wälzkörper haben eine sehr matte und trübe Erscheinung. Solche Schäden treten meist bei elektrischen Maschinen auf. Man kann ihnen mit einer elektrischen Isolation der Wälzlager mit keramischen Beschichtungen oder durch Hybridlager mit keramischen Wälzkörpern entgegenwirken. Die nachfolgende Abbildung zeigt die genannten Schäden.

 

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahmen

- Riffelbildung oder Krater auf der Laufbahn oder Rollen

- dunkel verfärbte Kugeln

Stromdurchgang rotierendes Lager

- Einsatz von stromisolierenden Lagern oder Hybridlagern

- Strom anderweitig ableiten

 

Nahaufnahme eines Schadens durch einen Stromdurchgang

Riffelbildung aufgrund von Stromdurchgang am Außenring eines Zylinderrollenlagers

Plastische Deformation

Plastische Deformationen treten meist bei einer Überlastung des Materials auf. Diese kann makroskopisch durch eine Überbelastung einer Wälzlagerkomponente oder mikroskopisch durch das Überrollen eines Fremdpartikels entstehen.

Eine Deformation durch eine Überlastung im makroskopischen Bereich tritt meist in einem statischen Fall oder bei einer stoßartigen Belastung auf. Dabei werden Wälzlagerkomponenten stark verformt.  Typischerweise treten solche Schäden bei unsachgemäßer Montage und Demontage oder bei einer falschen statischen Auslegung auf.

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

Eindrücke in die Laufbahn beider Ringe im Abstand der Wälzkörper

- Einbaukräfte am falschen Ring aufgebracht

- Zu starkes Aufpressen auf kegeligen Sitz

- Überlastung im Stillstand

- Einbaukräfte am richtigen Ring aufbringen

- Einbau der Lager auf kegeligen Sitz überdenken

- Überlastung vermeiden, Lager mit höherer statischer Tragzahl verwenden

Statische Überbelastung bei einem Schrägkugellager

Schäden aufgrund unsachgemäßer Montage eines Zylinderrollenlagers

Beim Überrollen von Fremdkörpern kommt es ebenfalls zu einer Überlastung des Wälzlagermaterials (true brinelling). Die Form, Tiefe und Randbereiche der Krater geben Hinweise auf das überrollte Material.

  • Weiche Partikel sind z.B. Elastomere, Holz, Fiberglas.

  • Harte Partikel sind z.B. gehärtete Stähle.

  • Harte Minerale sind z.B. Sand, Silicate.

Links: weiches Material | Mitte: hartes Material | Rechts: harte Minerale

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

Viele kleine Eindrücke in der Laufbahn und den Mantelflächen der Wälzkörper

- Mangelnde Sauberkeit während des Einbaus

- Verunreinigter Schmierstoff

- Eindringen von Fremdpartikeln

- Verschleiß einer anderen Komponente

- Arbeitsplatz sauber halten, Lager erst direkt vor der Verwendung aus der Verpackung entnehmen

- Abdichtung überprüfen

- Sauberen Schmierstoff verwenden, Öl filtern

 

Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die typischen Schäden bei Überrollungen.

 

Überrollungen an Kegelrollen

Überrollungen an einem Kegelrollenlagerinnenring

Brüche von Wälzlagerkomponenten

Bricht eine Wälzlagerkomponente, ist sie stark überlastet worden. Man unterscheidet dabei zwischen Ausbrüchen (makroskopisch) und Trennbrüchen. Ausbrüche treten meist bei großen Axialkräften bei radialen Lagern auf. Ein axialer Längsriss deutet auf eine zu feste Passung hin. Bordausbrüche bei Radiallagern können durch die axiale Unterstützung des Bordes vermieden werden. Bei axialen Längsrissen muss das Übermaß der Welle reduziert werden. Ist dies nicht möglich, kann die Änderung der Wärmebehandlung des Lagers (z.B. bainitische Wärmebehandlung) oder eine Einsatzhärtung des Ringes eine Verbesserung bewirken.

 

ErscheinungsbildUrsacheMaßnahme

Ausgebrochene Stücke

zu hohe Axialkraft bei der Montage oder während des Betriebes

- immer Montagehülsen verwenden

- Borde axial unterstützen

- Stoßbelastungen vermeiden

 

Ausbruch des Bordes eines Kegelrollenlagers aufgrund zu hoher Axialkraft

Erscheinungsbild

Ursache

Maßnahme

Lagerring durchgebrochen

zu starkes Aufpressen bzw. zu feste Passung

Passung überdenken

Axialer Riss des Innenrings eines Zylinderrollenlagers, der häufig überrollt wurde

Rekonditionierung von Wälzlagern

Große Wälzlager, wie sie zum Beispiel in Maschinen zur Papierherstellung, Kohleaufbereitung oder generell in der Schwerindustrie zum Einsatz kommen, sind hochwertige Wirtschaftsgüter. Neben dem interessanten wirtschaftlichen Aspekt wird es immer wichtiger, Ressourcen zu erhalten und nachhaltig zu nutzen.

Im Schadens- oder Verschleißfall ist es oft möglich, das vorhandene Lager aufzuarbeiten, statt die Investition in ein neues zu tätigen. Insbesondere bei geplanten Instandhaltungen großer Anlagen können die vorhandenen Austauschlagersätze regelmäßig und kostengünstig überprüft, oftmals rekonditioniert und wieder in Neulagerqualität zur Verfügung gestellt werden.

Zerlegbare Lager mit einem offenen Käfigdesign sind generell wirtschaftlich gut zu rekonditionieren. Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die Rekonditionierbarkeit der Bauformen.

Generell darf das vorhandene Schadbild nicht über Abdrücke und Überrollungen von Fremdpartikeln hinausgehen. Bei Lagern mit beginnenden Abschälungen (Pittings) oder Rissen müssen oft Ringe ausgetauscht werden. Hier ist es daher nicht immer wirtschaftlich sinnvoll zu rekonditionieren.

Die Vorteile der Rekonditionierung sind:

  • Kosteneinsparungen von bis zu 60% gegenüber dem Neupreis

  • Lieferzeitverkürzung gegenüber der Neulagerfertigung von bis zu 50%

  • Eine Rekonditionierung ist bei Lagern aller führenden Hersteller möglich.

Rekonditionierbarkeit der Bauformen