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Übersicht über Wälzlager-Schäden |
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1. Warum gehen Wälzlager kaputt?  Top |
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Erstaunlicherweise gehören Wälzlager (Kugellager) zu den Bauteilen, die in den seltensten Fällen kaputtgehen. Wenn sie aber vorzeitig den Geist aufgeben, ist interessant zu sehen, warum.
Bei Autos und Motorrädern werden Wälzlager ab Werk für eine bestimmte Lebensdauer ausgelegt. Lager in normalen KFZ werden für eine Betriebsdauer von 4.000 - 10.000 Stunden dimensioniert.
In Sportwagen und Motorrädern liegen die zu erwartenden Lebensdauern teilweise deutlich darunter.
Nehmen wir ein einreihiges Rillenkugellager - Prototyp für ein "Stinknormales Kugellager". In der reinen Theorie sind die Berührungsflächen mathematische Punkte. Alle Kräfte, die auf das Lager wirken, werden über wenige unendlich kleine Punkte übertragen (dort, wo die Kugel den Laufring berührt). Sind die Punkte unendlich klein, wären die Kräfte unendlich groß!
Tatsächlich ist die Aufstandsfläche zwischen Lagerring und Kugel kein mathematischer Punkt. Die Kräfte werden in das Material von Lagerring und Kugel abgeleitet. Die Materialschichten werden durchgewalkt und die Aufstandsfläche wird größer.
Übertrieben sieht das dann aus wie der Reifen eines voll beladenen LKW-Anhängers, der über weichen Boden rollt. Im Material entstehen Zug- und Druckspannungen.
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2. Normaler Verschleiß Top |
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Stahl ist kein völlig homogener Werkstoff. Überall sind mehr oder weniger große Einschlüsse vorhanden. Die Gitterstruktur ist hier und da unterbrochen.
Genau an diesen Unebenheiten in der Gitterstruktur, an mikroskopisch kleinen Einschlüssen und Unreinheiten, nimmt der Verschleiß seinen Anfang.
"Normaler Verschleiß" ist der Verschleiß, der in einer bestimmten Lebensdauer zu erwarten ist und den man nicht verhindern kann. Wunderbar vorantreiben kann man den normalen Verschleiß durch zu große Belastung des Lagers oder mangelnde Schmierung: es kommt zu erhöhtem Verschleiß. Das Lager geht vor Erreichen seiner Nennlebensdauer kaputt.
Bei zu hoher Last auf dem Lager wird das Material über Gebühr "durchgeknetet". Risse entstehen und kleine Teile der Laufschicht platzen ab. Diese werden wiederum vom Wälzkörper überrollt und walzen sich in die Oberfläche ein oder lösen weitere Risse aus. Diese kleinen Grübchen (Pittings) sind schon mit bloßem Auge sichtbar. |
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3. Graulauf Top |
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Den Pittings geht "Graulauf" voran. Die Lauffläche der Lagerringe ist sichtbar rauh und grau gelaufen. Das Lager hat seine Lebensdauer erreicht.
Lässt man ein solches Lager weiterlaufen, platzen immer größere Stellen der Laufringe ab. Wälzkörper gehen kaputt, danach frißt das Lager - game over.
Die Zeit zwischen Graulauf und Totalzerstörung kann ziemlich lang sein. Hat man z.B ein kaputtes Lichtmaschinenlager diagnostiziert und will bis zum Totalausfall warten, kann das Monate dauern. |
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4. Mehr als Graulauf Top |
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Wichtig für das Voranschreiten der Verschleißes ist auch die Art der Schmierung: Fremdkörper und Schmutz werden bei einer Druckumlaufschmierung kontinuierlich wegtransportiert, bei fettgeschmierten Lagern bleiben Abrieb und Dreck im Lager und treiben ihr zerstörerisches Werk voran. Ölgeschmierte Lager leben länger.
Wichtige Schadensursache für Lagerung allgemein ist logischerweise Mangelschmierung. Bei einem Lager in Motor oder Getriebe geht das Lager natürlich zuletzt kaputt - vorher fressen Kolben oder Zahnräder. In Radlagern kommt ein Lager, das gefressen hat, hin und wieder vor. |
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5. Korrosion Top |
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Weitere Ursachen von vorzeitig zu Bruch gegangenen Wälzlagern sind Korrosion, falsche Montage und Stromdurchgang.
Fettgeschmierte Lager haben häufig eine "for life"-Fettfüllung. Fett altert aber. Und bestimmte Lager sind länger im Einsatz, als es der Konstrukteur vorgesehen hat. Mit der Zeit wird das Fett sauer und greift die Metalloberflächen an. Solche Lager haben schwarze Flecken. Dieser Sonderfall der Korrosionsschäden kommt eher bei Fahrzeugen vor, die mehr stehen als fahren. Bei Oldtimern und Anhänger tut man also gut daran, das Fett in den Lagern ab und an mal zu tauschen.
Sind Wälzlager längere Zeit Wasser oder Feuchtigkeit ausgesetzt, so ist das ihr Todesurteil. Radlager in Motorrädern oder Lager in selten benutzten Werkzeugmaschinen oder Anhängern erleiden mitunter dieses Schicksal. Man kann der Zerstörung förmlich zusehen.
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6. Stromschaden Top |
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benfalls an Motorrädern findet man manchmal kaputte Steuerkopflager, die eigentlich korrekt geschmiert und eingestellt waren. Trotzdem weisen sie in Geradeausstellung tiefe Pittings auf.
Schuld ist dann meist Stromdurchgang. Vergisst man die Montage des Massebandes zwischen Motorradvorbau und Rahmen oder ist möglicherweise gar keins vorhanden, fließt Strom durch das Lager.
Wie bei einer Miniatur-Elektoschweißung wird aus einer Seite des Lagers Material abgetragen und trifft woanders wieder auf. Diese Funkenerosion führt zu tiefen Laufspuren.
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7. Montageschaden Top |
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Weitere Ursache für vorzeitig kaputtgegangene Lager kann auch falsche Montage sein. Ein Lager, das mit seinem Innenring mit Preßpassung auf einer Welle sitzt, läßt sich brutal mit Schlägen auf den Außenring montieren. Leider wird die Kraft voll über die Wälzkörper und die Laufflächen geleitet. Beides wird bei scharfen Schlägen mit einem Hammer gnadenlos überbeansprucht.
Ähnlich ungesund ist es, Ein Lager mit einem Abzieher am Außenring von einer Welle zu ziehen. Die Wälzkörper drücken sich richtiggehend in die Laufschicht von Außen- und Innenring. Logisch, daß es da reißt und abplatzt.
Woran ein Lager letztendlich kaputtgegangen ist, erfordert in den meisten Fällen den ganzen Horst Tappert: Ursache können auch Schäden an anderen Bauteilen sein, die dann ein nachfolgendes Lager mit Schwingungen überlasten, obwohl es ausreichend geschmiert ist und ein ruhiges Leben fristen sollte.
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8. Lager prüfen Top |
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In der Praxis baut man Lager meist aus, wenn sie kaputt sind. Hatten sie ihre Lebensdauer erreicht, ist meist nicht weiter von Interesse, woran die lieben kleinen starben. Meist hat man es aber mit zweifelhaften Kandidaten zu tun und weiß nicht, ob man mit einem graugelaufenen Lager noch mal nach Portugal fahren sollte oder nicht.
Hat man ein Lager vor sich auf der Werkbank liegen, wasche man es zuerst gründlich in Nitro oder Benzin aus. Fettige oder ölige Lager lassen sich nur schwer beurteilen.
Ist der betörende Geruch von Freiheit und Abenteuer verflogen, lässt sich der Zustand meist schon optisch feststellen. Lager mit grauen Laufflächen sind prinzipiell am Ende, halten aber wahrscheinlich noch bis Portugal.
Kann man aber schon Grübchen in der Laufschicht ausmachen, siehts etwas schlechter aus. Die sollte man nicht wieder einbauen.
Das Lager in die Hand nehmen: spürt man beim Durchdrehen etwas? Fühlt sich das Lager beim Drehen etwas rauh an?
Klingelt es, wenn man es am Innenring festhält und außen schnell dreht?
Sehr hilfreich ist der direkte Vergleich mit einem neuen Lager. Da ist kein Widestand oder Spiel spürbar, der Lauf ist nahezu geräuschlos. Nach der Prüfung die Lager wieder fein einölen. Eine interessante Site zum Thema hat Wälzlagerhersteller SKF im Netz: www.SKF.de |
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03.01.2007 | Johannes |
Nur eine kleine Anmerkung zu einer Formulierung:
Wenn die Auflagepunkte unendlich klein werden, wird nicht die Kraft unendlich groß, sondern die Flächenpressung. Diese ist definiert als Kraft pro Fläche, allgemein auch als Druck bekannt. Es gibt für Metalle eine Grenzflächenpressung, die für einen einwandfreien Betrieb nicht überschritten werden darf.
Wer Hintergrundinfos zu Wälzlagern möchte, kann sich gut auf www.skf.com oder www.fag.de informieren. |
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27.01.2010 | matthias |
sehr guter sachtext.. hat mir sehr geholfen |
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Zum Artikel vom 18.02.2001