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Verschleißanalyse von Lagerschalen

Lagerschalen haben die Funktion, Wälzkörper abzurollen und abzustützen. In Viertaktmotoren beispielsweise rotiert das Pleuel, das den Kolben mit der Kurbelwelle verbindet, in einem Lager. Dieses ist mit Öl geschmiert, was die Reibung und damit Verschleißerscheinungen vermindert. Im Schmierstoff sind jedoch verschiedene Restschmutzpartikel enthalten, die sich in der Lagerschale festsetzen können.

In der Vergangenheit waren die Lagerschalen meist mit Blei beschichtet. Als weiches Metall hat es den Vorteil, dass es harte Schmutzpartikel wie Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Stahl aufnehmen und damit unschädlich machen kann. Aufgrund des EU-Verbots für die Verwendung von Blei müssen Hersteller von Lagerschalen auf andere weiche Materialien, wie Zinn, für die Beschichtung dieser Bauteile zurückgreifen.

In unserem Labor testen wir die Qualität und den Verschleiß der Lagerschalen und untersuchen, inwieweit harte Partikel eingebettet werden können. Damit unterstützen wir die Hersteller bei der Entwicklung neuer Lager-Beschichtungen. Die folgende Abbildung wurde mit einem Elektronenmikroskop (REM-EDX) aufgenommen und zeigt den Ausschnitt einer Lagerschale, in der harte Stahlpartikel (Eisen-Chrom) eingedrückt sind. Unser Labor ist in der Lage, eine komplette Lagerschale zu präparieren und die Eindrücke über die gesamte Lauffläche zu zählen und chemisch zu charakterisieren.

REM-Analyse eines in die Lauffläche eingedrückten Stahlpartikels (Länge ca. 20 µm), links ist die Topographie im SE-Detektor zu sehen, rechts ist der Elementkontrast im BE-Detektor zu sehen.

Informieren Sie sich über die SEM-EDX-Systeme von FEI-Aspex  sowie über unseren akkreditieren Analysenservice.

Wie rein ist destilliertes Wasser?

Destilliertes Wasser findet im Alltag vielfache Anwendung, beispielsweise als Kühlwasser im Auto oder im Dampfbügeleisen. Es hat den Ruf, reiner zu sein als Leitungswasser, weswegen auch bei der Sauberkeitsanalytik im Labor mit destilliertem Wasser gearbeitet wird. Rückstände im Wasser würden die Proben während der Analyse verunreinigen und die Ergebnisse verfälschen. Bevor wir destilliertes Wasser für unsere Analysen verwenden, filtern wir zunächst die Rückstände heraus, um fehlerfreie Ergebnisse zu garantieren.

Wir haben stichprobenartig getestet, wie rein destilliertes Wasser im Anlieferungszustand tatsächlich ist. Zu diesem Zweck haben wir das Wasser über eine 0.4 µm Porenmembrane gefiltert. Das Filter wurde anschließend mit einem vollautomatischen Rasterelektronenmikroskop mit Röntgenelementanalyse (SEM-EDX) gescannt. In zehn Liter destilliertem Wasser konnten wir verschiedene anorganischer Restpartikel bis zu einer Größe von über 100 µm feststellen (siehe Abbildung). Darunter fand sich eine große  Anzahl Partikel aus hochlegiertem Stahl (HL-Stahl), vermutlich vom Typ 18/10 Cr/Ni-Stahl, sowie Rückstände eines niedriglegierten Stahls (NL-Stahl) vom Typ 100Cr6. Außerdem wurde eine deutliche Belastung durch mineralische Partikel und Sande festgestellt.

Abbildung: Restschmutzpartikel in destilliertem Wasser
Abbildung: Restschmutzpartikel in destilliertem Wasser

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Basiskurs VDA-19.1: Restschmutzanalyse mittels SEM-EDX

Unter den zahlreichen Verfahren der erweiterten Partikelanalyse, die im VDA-Band 19.1 beschrieben sind, wird insbesondere die automatische Rasterelektronenmikroskopie mit Röntgenelementanalyse (SEM-EDX) für die Identifizierung von Restschmutzpartikeln eingesetzt. Vor allem für den Nachweis kleiner Schleifpartikel, welche aufgrund ihrer Abravisität eine hohes Schädigungspotential aufweisen, hat sich die Methode bestens bewährt.

Der ASPEX Explorer von FEI ist ein Instrument, das speziell auf die Partikelanalyse im Bereich der technischen Sauberkeit zugeschnitten ist. Das System ist in der Lage, eine große Anzahl von Materialklassen vollautomatisch für Partikel bis zu einer Größe von unter 1 µm in erstaunlicher Geschwindigkeit zu unterscheiden (siehe Abbildung). Sauberkeitslabore, die nicht in ein SEM-EDX investieren möchten, können ihren Analysenbedarf in unser akkreditiertes Prüflabor auslagern.

Materialtypisierung und Partikelgrößenhistogramm gemessen durch automatisches SEM-EDX
Materialtypisierung und Partikelgrößenhistogramm gemessen durch automatisches SEM-EDX

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