Schmierfette – Arten, Klassifizierung, DIN-Normen und Anwendungsbereiche

Zusammensetzung von Schmierfetten

Schmierfette enthalten etwa 75-95 % Grundöl, 2-20 % Verdicker sowie bis zu 15 % Additive.  Die gebräuchlichsten Grundöle in Schmierfetten sind Mineralöle, Esteröle,  Polyalphaolephine (PAO), Polyglykole (oft abgekürzt mit PG, PEG, PAG) oder auch Silikonöle.  Die typischen zu Einsatz kommenden Verdicker – oft auch als Seifen bezeichnet – sind Lithium bzw. Lithiumkomplexe, Calcium bzw. Calciumkomplexe, Aluminium, Natrium, Polyharnstoff und Bentonit. Sie sorgen hauptsächlich dafür, dass bei Beanspruchung des Fettes (beispielsweise durch Belastung in Form von Walken oder thermischer Beanspruchung) das enthaltene Öl abgegeben und nach der Beanspruchung wieder aufgenommen wird, ähnlich der Flüssigkeit in einem Schwamm. Des Weiteren enthalten die Schmierfette Additive, welche die Funktion des Fettes entsprechend seiner Anwendung verbessern sollen. Neben vielen anderen handelt es sich hierbei beispielsweise um Verschleiß- oder Korossionsschutzadditive, Viskositätsindexverbesserer, Antioxidantien, Metalldeaktivatoren und Strukturverbesser. Mitunter kommen für besondere Anwendungen darüber hinaus Festschmierstoffe zum Einsatz, die vorrangig die Notlaufeigenschaften der geschmierten Bauteile verbessern sollen. Die Bekanntesten sind Molybdändisulfid (MoS2), Graphit und Polytetrafluorethen (PTFE oder Teflon genannt). Die Kombination aus Grundöl, Verdicker und Additiven beeinflusst die Leistungsfähigkeit des Schmierfettes. Besitzen Schmierfette einen Feststoffanteil von über 40 %, werden sie als Pasten klassifiziert.

Einfluss des Grundöls auf Schmierfette

Da das Grundöl den größten Anteil an der Zusammensetzung des Schmierfettes bildet, hat es auch einen wesentlichen Einfluss auf dessen Eigenschaften und Leistungsspektrum. Dabei ist besonders die oxidative und thermische Beständigkeit des Grundöls entscheidend für den Temperaturbereich, in welchem das Schmierfett genutzt werden kann. Auch auf dessen Alterungsstabilität hat es eine wesentliche Auswirkung. So werden für den Einsatz von Schmierfetten bei Tieftemperaturen Grundöle mit einem niedrigen Stockpunkt (Pourpoint) verwendet. Für den Hochtemperaturbereich  wählt man eine hohe Viskosität des Grundöls, damit auch noch unter hohen Wärmeeinflüssen die Ausbildung eines tragfähigen Schmierfilmes sichergestellt ist. Ebenso werden weitere außergewöhnliche Belastungen oder atmosphärische Einflüsse bei der Wahl des Grundöls berücksichtigt. Das Grundöl beeinflusst zudem die Verträglichkeit des Schmierfettes mit elastomeren Dichtungsmaterialien.

Wahl des Verdickers  bzw. der Seife für die mechanische Stabilität, die Beständigkeit und den Temperatureinsatz des Schmierfettes

Je nachdem, welcher Verdickertyp in dem Schmierfett  enthalten ist, beeinflusst dessen mechanische Stabilität die Beständigkeit gegenüber bestimmten Medien, wie Lösungsmitteln oder Wasser sowie den Temperaturbereich, das Lastaufnahmevermögen und viele weitere Leistungsmerkmale. Es existieren sowohl Einfach-, Misch- als auch Komplexseifen. Einfachseifen entstehen durch die Reaktion von Fettsäure mit einem einzelnen Metallhydroxid (Lithiumfett), Mischseifen hingegen durch die Reaktion der Fettsäure mit zwei verschiedenen Metallhydroxiden (z.B. Fette mit einer Lithium-Calcium-Seife). Bei Komplexseifen wird dagegen ein Metallhydroxid mit einer Fettsäure sowie einer zweiten Säure zur Herstellung genutzt. Die zweite Säure ist dabei keine Fettsäure (z.B. Lithiumkomplexseifenfette).

Nutzung von Additiven in Schmierfetten

Je nachdem, welche Additive zum Schmierfett hinzugegeben werden, können dessen Alterungsstabilität, Korrosionsschutz, Haftfähigkeit oder auch der Verschleißschutz und das Tragevermögen von Lasten verbessert werden. Dafür werden verschiedene Typen von Additiven genutzt, wie Oxidationsinhibitoren zur verbesserten Alterungsstabilität oder Pouroint Depressants für Tieftemperatureigenschaften. EP-Additive zeichnen sich beim Einsatz unter extrem hohem Druck oder Lasten aus, Korrosionsinhibitoren oder AW-Additive tragen zu einem erhöhten Verschleißschutz bei.

Kennzeichnung von Schmierfetten – die NLGI-Klassen und DIN-Normen

Die amerikanische NLGI (National Lubricating and Grease Institute) Klassifizierung ordnet Schmierfetten neun Konsistenzklassen zu. Als Konsistenz ist dabei die Steifigkeit des Schmierfettes gemeint. Folgende Klassen gibt es:

• NLGI-Klasse 000: Sehr flüssig (Fließfette)
• NLGI-Klasse 00: Flüssig (Fließfette)
• NLGI-Klasse 0: Halbflüssig (Fließfette)
• NLGI-Klasse 1: Sehr weich
• NLGI-Klasse 2: Weich
• NLGI-Klasse 3: Mittelfest
• NLGI-Klasse 4: Fest
• NLGI-Klasse 5: Sehr fest
• NLGI-Klasse 6: Äußerst fest (auch Blockfette genannt)

Mithilfe der NLGI-Klasse kann abgelesen werden, ob das ausgewählte Schmierfett in Bezug auf seine Geschmeidigkeit hin für den gewünschten Einsatzzweck geeignet ist. Dabei ist zu beachten, dass sich die Fettkonsistenz während des Gebrauchs verändern kann.

Bei der Klassifizierung von Schmierfetten nach DIN 51502 sind folgende Eigenschaften abzulesen, aus denen sich die Kennzeichnung des jeweiligen Schmierfettes ergibt:

1. Grundsätzlich können Schmierfette K der DIN-Norm 51825 von Schmierfetten G der DIN-Norm 51826 unterschieden werden.
2. Code für Basisöl und etwaige enthaltene Festschmierstoffzusätze (z.B. „P“ für „P-Zusätze“ bzw. „Verschleißschutzzusätze")
3. Unter der DIN 51825 werden Wälzlagerfette, Schmierfette für Gleitlager und Gleitflächen in den NLGI-Klassen 1 bis 4 Dagegen gilt die DIN 51826 für Schmierfette der Antriebstechnik bzw. für geschlossene Getriebe der NLGI-Klassen 000 bis 2.
4. Kennbuchstabe für die obere Einsatztemperatur und Verhalten zu Wasser (z.B. „N“ für „obere Einsatztemperatur 140 °C“)
5. Numerische Angabe der unteren Einsatztemperatur („z.B. „-20 °C“)

Somit ergibt sich beispielsweise bei dem Wälzlagerfett Mobilgrease XHP 222 des Herstellers ExxonMobil die Klassifizierung nach DIN 51502 und DIN 51825: „KP2N-20“.

Anwendungsbereiche von Schmierfetten

Aufgrund ihrer erhöhten Hafteigenschaften und der geringen Fließfähigkeit werden Schmierfette immer dann verwendet, wenn ein Schmierstoff so lange wie möglich an einer Reibestelle anhaften soll und aufgrund der Bauart kein Schmieröl eingesetzt werden kann.

Haben Sie Fragen zu den verschiedenen Arten von Schmierfetten, deren Zusammensetzung oder benötigen Sie Unterstützung bei der Auswahl spezieller Hochtemperaturfette, Spezialfette oder Fließfette? Dann nehmen Sie gern Kontakt zu den Experten der Schmierstoff-Zentrale auf!