Elektrokorrosion bei Wälzlagern, auch als Stromdurchgangsschäden bezeichnet, ist ein Schadensmechanismus, der auftritt, wenn elektrischer Strom durch das Lager fließt. Dieser Stromfluss verursacht lokale Schädigungen an den Lagerlaufbahnen und Wälzkörpern durch elektrische Entladungen oder Wärmeeinwirkung, was zu Materialschäden führt.
Entstehung von Elektrokorrosion
Elektrokorrosion entsteht typischerweise in elektrischen Maschinen wie Motoren, Generatoren oder Umrichter-getriebenen Systemen, wo Spannungspotenziale vorhanden sind. Die Hauptursachen sind:
- Durchgehender Stromfluss: Ein kontinuierlicher Strom fließt durch das Lager aufgrund von Fehlströmen oder mangelnder Erdung.
- Entladungsströme: Hohe Frequenzen, wie sie bei Umrichterantrieben auftreten, induzieren Spannungen zwischen Welle und Lagergehäuse. Überschreiten diese die Durchschlagsfestigkeit des Schmierfilms, kommt es zu elektrischen Entladungen.
- Unzureichende Isolation: Fehlen isolierender Maßnahmen wie Keramiklager oder Isolierschichten auf den Komponenten.
Folgen der Elektrokorrosion
Die Folgen von Elektrokorrosion bzw. Stromdurchgangsschäden können gravierende Folgen für Wälzlager haben.
- Erhöhter Verschleiß: Durch die Beschädigungen wird die Schmierung beeinträchtigt, was zu weiterem Verschleiß führt.
- Erhöhte Vibrationen: Die Oberflächenschäden verursachen unruhigen Lagerlauf und Geräusche.
- Maschinenausfall: Im schlimmsten Fall kann das Lager blockieren, was zu Schäden an der gesamten Maschine führt.
Auswirkungen auf das Lager
Die durch Elektrokorrosion verursachten Schäden zeigen sich in charakteristischen Merkmalen:
- Mikrokrater: Winzige Schmelzpunkte und Materialabtragungen auf Laufbahnen und Wälzkörpern durch elektrische Entladungen.
- Graue Verfärbungen: Ein matt-graues Erscheinungsbild der Laufbahnen durch viele kleine elektrische Entladungen.
- Riffelbildung: Wellige oder linienartige Vertiefungen, die sich entlang der Laufbahnen bilden und durch kontinuierliche Entladungen entstehen.
Diese Schäden führen zu erhöhtem Verschleiß, reduzierter Lebensdauer des Lagers und potenziell zum Lagerausfall.
Maßnahmen zur Vermeidung
Durch geeignete Maßnahmen lässt sich Elektrokorrosion vermeiden, was die Lebensdauer der Wälzlager und die Zuverlässigkeit der gesamten Maschine erhöht.
- Isolierte Lager: Verwendung von Lagern mit isolierenden Schichten (z. B. keramische Beschichtungen).
- Hybridlager: Lager mit keramischen Wälzkörpern, die den Stromfluss verhindern.
- Verbesserte Erdung: Verwendung von Wellen-Erdungsvorrichtungen, um unerwünschte Spannungen abzuleiten.
- Geeignete Schmierstoffe: Spezielle Schmierstoffe mit isolierenden Eigenschaften können helfen, elektrische Durchschläge zu minimieren.
- Filter und Entstörung: In Umrichtern können Entstörfilter eingebaut werden, um die Entstehung von Hochfrequenzströmen zu verhindern.
Verwandte Themen
zu Elektrokorrosion:
Bei kleinen Wälzlagern werden oft Edelstahllager (auch Nirolager, Nirostalager genannt) verwendet. Bei größeren Kugellagern und Rollenlagern ist das aufgrund von Materialkosten und geringere Tragfähigkeit nicht möglich.
Weitere Themen
zu Schäden / Ausfallursachen:
Abblätterungen bei Wälzlagern (auch als Pittings oder Spallings bezeichnet) sind Oberflächenbeschädigungen auf den Laufbahnen oder Wälzkörpern, die durch Materialermüdung entstehen. Diese Schäden treten typischerweise in Form von kleinen Ausbrüchen oder Abplatzungen auf der Oberfläche auf.
Pitting ist ein Begriff, der einen spezifischen Schaden beschreibt, der bei Wälzlagern auftreten kann. Es handelt sich dabei um die Bildung von kleinen Vertiefungen oder Gruben auf den Laufbahnen und Wälzkörpern des Lagers. Diese Schäden entstehen durch Materialermüdung oder Oberflächenbelastungen, die die Belastungsgrenzen des Materials überschreiten.
