ABC Der Schmierung

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    12-Jan-2016
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Aufbau, Verwendungund Eigenschaftenvon SchmierstoffenAdditiveMotorenöle für Viertakt-MotorenMotorenöle für Zweitakt-MotorenöleFahrzeug-GetriebeöleBremsflüssigkeitenHydraulikflüssigkeitenIndustrie-GetriebeöleKühlschmierstoffe

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  • Aufbau, Verwendung und Eigenschaften von Schmierstoffen

    Castrol (Switzerland) AG Baarerstrasse 139 Tel. 058 / 456 93 33 6302 Zug Fax 058 / 456 93 39

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    Vorwort l ist eben nur l, diese Aussage hrt man mitunter. Der Grund dafr ist, dass bis vor nicht allzu langer Zeit die lqualitt genau genommen nicht sonderlich entscheidend war. In den letzten Jahren hat sich dies jedoch grundlegend gendert. Mit der Entwicklung der Motorentechnik und vernderten Nutzungsgewohnheiten von Fahrzeugen sind die Schmierle in den Mittelpunkt des Interesses gerckt. Die Zeiten sind im Umbruch: fast tglich werden technische Vorschriften bzw. Spezifikationen gendert und Neuentwicklun-gen knnen innerhalb krzester Zeit veralten. In einem sehr kurzen Zeitraum wurde des-halb die Qualitt von Schmierlen zu einer usserst wichtigen Frage. Castrol war schon immer bestrebt, ihre Kunden (Garagisten und Konsumenten) mit mehr Informationen ber le zu versorgen. Die Kenntnis der Schmierstoffe und Schmiervorgn-ge hilft, ein Gefhl fr Qualitt zu entwickeln und trgt somit zur Produktauswahl bei. Heutzutage ist die Auswahl des richtigen Produktes wichtiger denn je, will man Problemen aus dem Weg gehen. Das vorliegende ABC der Schmierung sollte als Teil der Bem-hungen betrachtet werden, Informationen ber Schmierstoffe stndig weiterzuverbreiten. Dafr haben wir bei Castrol unsere guten Grnde. Aus den Reaktionen auf unsere Ausbil-dungsveranstaltungen wissen wir, dass es richtig ist, auf die Wichtigkeit der Auswahl opti-maler Schmierstoffe aufmerksam zu machen. Hinweise auf Informationsblttern, die wir von Autoherstellern und -importeuren erhielten sowie die vielen wertvollen Beispiele prak-tischer Erfahrungen von Garagisten und Ausbildnern haben zu diesem Lehrmaterial beige-tragen und wir sind allen fr ihre Hilfe und Untersttzung sehr dankbar. Durch die stndigen Neuentwicklungen im ltechnischen Bereich, insbesondere bei den Spezifikationen, wird das ABC der Schmierung in regelmssigen Abstnden berarbeitet und dadurch auch immer dem neuesten Stand der Technik angepasst. Wir hoffen, mit diesen Unterlagen ein besseres Verstndnis fr das komplizierte Thema Schmierung zu schaffen. Insbesondere erwarten wir, die allgemeine Erkenntnis zu ver-tiefen, dass l - ganz gleich was es ist - nicht eben nur l ist. HC-08/2007

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    INHALTSVERZEICHNIS Kapitel Thema Seite 1 Einleitung 4

    2 Chemie des Erdls 5

    3 Herstellung von Basisflssigkeiten 12

    4 Kenndaten von Schmierstoffen 16

    5 Additive 23

    6 Motorenle fr Viertakt-Motoren 25

    7 Motorenle fr Zweitakt-Motorenle 43

    8 Fahrzeug-Getriebele 46

    9 Bremsflssigkeiten 49

    10 Hydraulikflssigkeiten 53

    11 Industrie-Getriebele 57

    12 Khlschmierstoffe 61

    13 Fette 68

    14 Literatur 73

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    1. Einleitung Der Ausdruck Schmieren kommt vom mittelhochdeutschen Wort smer. So bezeichne-ten unsere Vorfahren rohes Tierfett, mit dem sie die Lager ihrer Wagen und Karren schmierten, um die Reibung und damit den erforderlichen Kraftaufwand fr Mensch und Tier zu vermindern und gleichzeitig den Verschleiss der Fahrzeuge in Grenzen zu halten.

    Die Suche des Menschen nach wirksamen Schmierstoffen ist abwechslungsreich und so alt wie die berlieferte Menschheitsgeschichte. Die Chinesen machten sich schon um 3500 v. Chr. die Schmierwirkung von Wasser zunutze, die Aegypter verwendeten um 1400 v. Chr. Tierfett oder Olivenl gemischt mit Kalkmehl fr ihre Streitwagen; um 780 v. Chr. entdeckten die Chinesen die reibungsmindernden Eigenschaften einer Mischung aus pflanzlichen len und Blei, und vor mehr als 100 Jahren wurde erstmals auf die Eignung von Luft als Schmiermittel hingewiesen.

    In der modernen Definition umfasst der Begriff Schmierstoffe zunchst einmal Produkte, die fr die Schmierung gleitender und rollender Elemente verwendet werden. Den Schmierstoffen werden jedoch auch artverwandte Produkte zugeordnet, die in Zusam-mensetzung, Herstellung und Eigenschaften hnlich sind, aber der Kraftbertragung, der Wrmeleitung, der Khlung, als Isolierle, als Korrosionsschutzmittel oder unter dem Na-men Verfahrensle als Hilfsmittel fr industrielle Prozesse dienen.

    Der Anteil der Schmierstoffe am gesamten Minerallverbrauch betrgt weltweit im Durch-schnitt etwa 0,8 %, in hochindustrialisierten Lndern rund 1 Prozent. Die volkswirtschaftli-che Bedeutung der Schmierstoffe ist jedoch weit grsser, als ihr verhltnismssig geringer Anteil am Minerallmarkt vermuten lsst. Durch Reibung werden 30 Prozent der auf der Welt erzeugten Energie verbraucht, durch Verschleiss entstehen Jahr fr Jahr Milliarden-verluste.

    Konstrukteure wissen heute, dass der Schmierstoff nicht nur ein notwendiger Betriebsstoff, sondern ein Konstruktionselement ist. In schmiertechnischer Hinsicht ausgereifte Kon-struktionen und eine richtige Schmierung helfen, Energie sparen, Stillstandsverluste und den Aufwand fr Ersatzteile und Instandsetzung zu vermindern und den Wert des Maschi-nen- und Gerteparks zu erhalten. Die Schmierstoffe selbst werden durch intensive For-schung stndig weiterentwickelt.

    Die der Menge nach wichtigsten Schmierstoffe sind Schmierle, alle vom Erdl abstam-mend. Daneben gibt es die Schmierfette fr ganz bestimmte Einsatzzwecke. Schmierstof-fe werden nach Sortengruppen eingeteilt. Die wichtigsten sind nachstehend genannt :

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    Automotive Schmierstoffe Industrie-Schmierstoffe z Motorenle z Hydraulikflssigkeiten z Getriebele z Getriebele z Bremsflssigkeiten z Kompressorenle z Turbinenle z Korrosionsschutzprodukte z Khlschmierstoffe z Isolierle und Weissle z Schmierfette

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    2. Chemie des Erdls

    2.1 Einleitung Bereits im Altertum war das Erdl in Form von Asphalt, Erdpech und bituminsen Stoffen bekannt und trat in sogenannten Teerkuhlen an die Erdoberflche. Die ersten 1857 in Rumnien, 1858 in den USA und im selben Jahr auch in Deutschland durchgefhrten Erdlbohrungen wurden schon in Tiefen von weniger als 50 m fndig. Heute muss man einige 1000 Meter tief bohren, um in erdlhaltigen Gebieten auf l zu stossen, wobei im Einzelfall Bohrtiefen von mehr als 6000 m erreicht wurden. Bei der Suche nach Erdl wird heute aufgrund der wissenschaftlich durchgefhrten Vorarbeiten fast jede zweite Sondier-bohrungen fndig.

    2.2 Bestandteile des Erdls Auf keinem der zahlreichen lfelder der Erde findet sich die gleiche Art Erdl. Schon sein Aussehen ist unterschiedlich; manchmal ist es dnnflssig und von heller Farbe, manchmal dickflssig, beinahe schon fest, und tief schwarz. Ebenso un-terscheiden sich die Erdlsorten in ihrer Dichte. Trotzdem ha-ben sie alle etwas gemeinsam: sie bestehen fast ausschliess-lich aus Kohlenstoff und Wasserstoff in chemischer Bindung. Zerlegt man das Erdl in seine Elemente , so erhlt man 83 bis 87 Massen-% Kohlenstoff, 11 bis 15% Wasserstoff, 0 bis 6 Massen-% Schwefel sowie Spuren von Sauerstoff, Stickstoff und Metallen. Erdl ist also ein Gemisch vieler Verbindungen, insbesondere von Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Der Kohlenstoff hat vier freie Fangarme, d.h. er kann vier Bindungen eingehen. Der Wasserstoff dagegen hat nur einen freien Fangarm, er hat nur eine Bindungsmglichkeit. Der Chemiker nennt diese Fangar-me Wertigkeit oder Valenz (Bild 1).

    Durch Aneinanderketten von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen knnen sich unter-schiedlich grosse und figrlich unterschiedlichste Kohlenwasserstoffverbindungen - Mole-kle genannt - bilden. Die Anzahl der mglichen Kohlenwasserstoffmolekle ist nahezu unbegrenzt, weil der vierwertige Kohlenstoff gerade und verzweigte Ketten sowie ringfr-mige (cyclische) Systeme bilden kann. Nach ihrem Bau werden die Kohlenwasserstoffe in vier Gruppen eingeteilt und unterschiedlich benannt (Tabelle 1).

    Wasserstoffatom(einwertig)

    Kohlenstoffatom(vierwertig)

    Bild 1

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    Umgangssprache Nach IUPAC (*)

    Paraffine Alkane Normal-Paraffine Normal-Alkane Iso-Paraffine Iso-Alkane Naphtene (Cycloparaffine) Cyclo-Alkane

    Olefine Alkene Diolefine Alkadiene

    Acetylene Alkine

    Aromaten Aromaten

    (*) International Union of Pure and Applied Chemistry Tabelle 1 : Bezeichnungen fr Moleklstrukturen

    2.2.1 Paraffine (Alkane) Die Paraffine mit ihren geraden (Bild 2) oder verzweigten Ketten (Bild 3) von Kohlenstoff-Atomen enthalten nur einfache Bindungen und damit die grsstmgliche Anzahl von Was-serstoff-Atomen. Weil sie keine weiteren Wasserstoff-Atome aufnehmen knnen, bezeich-net man sie als gesttigt. Sie reagieren chemisch unter den meisten Bedingungen nicht. Die Iso-Paraffine verfgen ber ein wesentlich besseres Klteverhalten als die Normal-Paraffine.

    Bild 2

    Bild 3 Fr Schmierstoffe - insbesondere solche fr Motoren - sind gesttigte, reaktionstrge Ver-bindungen erwnscht, da nur diese die ntige Alterungsstabilitt besitzen und damit auch die heute blichen, langen lwechselintervalle ohne gravierende lvernderungen erlau-ben.

    Normal-Paraffin (HEXAN C6H14)

    Iso-Paraffin (ISOHEXAN C6H14)

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    2.2.2 Olefine (Alkene) Bei den Olefinen bilden die Kohlenstoff-Atome ebenfalls Ketten, aber mit einem wichtigen Unterschied gegenber den Paraffinen : zwischen manchen Kohlenstoff-Atomen bestehen sogenannte Doppelbindungen. An den Kohlenstoff-Atomen, die diesen Doppelbindungen benachbart sind, fehlt je ein Wasserstoff-Atom. Weil sie an diesen Stellen weitere Was-serstoff-Atome aufnehmen knnen, bezeichnet man Olefine als ungesttigt. Sie reagie-ren leicht mit anderen Stoffen und sind daher willkommene Rohstoffe fr die Petrochemie. Mono-Olefine weisen nur eine Doppelbindung auf (B