Im industriellen Dauereinsatz bestimmen häufig die aus Materialermüdung resultierenden Schäden die Lebensdauer von Wälzlagern. Die sogenannte Materialermüdung aus der Tiefe stellt hier das natürliche Lebensende dar. Die täglich auftretenden dynamischen Belastungen, kombiniert mit Millionen von Umdrehungen, führen langfristig zur Ausbildung feinster Mikrorisse unterhalb der Laufbahnoberfläche. Der am höchsten beanspruchte Bereich liegt nicht direkt an der Oberfläche, sondern leicht darunter, da hier die maximale Krafteinleitung bei Rollkontakten stattfindet. Im weiteren Betrieb wachsen diese Mikrorisse und erreichen schließlich die Oberfläche. Dort können kleine Materialausbrüche auftreten, die als Grübchenbildung oder Pitting bezeichnet werden.
Ist dieser Prozess fortgeschritten, entsteht häufig das charakteristische Schadensbild der Ermüdungsschälung. Die sich daraus ergebenden Materialverluste nehmen entlang der Laufbahn exponentiell zu, der Schaden setzt sich durch die ständige Überrollung rasch fort. Typisch für diesen Schaden ist, dass er auf der Oberfläche beginnt und sich mit zunehmendem Betrieb auffällig verbreitert. Die frühzeitige Identifikation dieses Musters ist für Instandhalter und Techniker von hoher Relevanz, um eine gezielte Austauschplanung vornehmen zu können. Im Rahmen vorausschauender Instandhaltungsstrategien kann so das Auftreten gravierender Folgeschäden vermieden werden.
Schadensbilder sinnvoll abgrenzen
Einen Sonderfall bildet das sogenannte V-Pitting. Hierbei handelt es sich um eine Materialabschälung, die sich von einem lokalen Materialfehler in Rollrichtung V-förmig ausbreitet. Im Vergleich dazu verläuft die Schädigung durch Materialermüdung typischerweise zunächst quer zur Laufbahn, bevor sie sich circumferenziell um den Umfang fortsetzt. Die Unterscheidung beider Schadensmechanismen ist im Schadensgutachten wesentlich, da die V-förmige Form im Schadensbild Hinweise auf eine Überlastsituation, Fremdkörperbefall oder thermische Überbeanspruchung geben kann. Die Differenzierung erfolgt durch die genaue Analyse der Ausbreitungsrichtung und strukturellen Eigenschaften des Schadens an Laufbahnen und Wälzkörpern. Hier können, ergänzend zur Sichtprüfung, metallographische Untersuchungen und Rasterelektronenmikroskopie wertvolle technische Hinweise liefern.
Wälzkörpereindrückungen und Reibkorrosion
Eine häufige Schadensform bei Wälzlagern sind Wälzkörpereindrückungen. Sie treten als geometrisch definierte Vertiefungen in der Laufbahnoberfläche auf, deren Form der des jeweiligen Wälzkörpers entspricht. Auf den ersten Blick könnte man vermuten, dass hier eine übermäßige Krafteinwirkung der Wälzkörper für die Vertiefungen verantwortlich ist – etwa durch Schlagbelastungen oder die Überrollung eingebrachter Partikel. Tatsächlich geht die Schadensanalyse oft darüber hinaus und erfordert eine tiefere Unterscheidung. Warum Unternehmen mit Connected Engineering schneller, sicherer und wettbewerbsfähiger werden ‣ weiterlesen
Von Insellösungen zum vernetzten Engineering-Ökosystem
Im technischen Sprachgebrauch wird zwischen Wälzkörpereindrückungen (true brinelling) und sogenannter Reibkorrosion (false brinelling) unterschieden. Die Begriffsursprünge liegen in der Härteprüfung nach Brinell, bei der eine Kugel mit definierter Kraft in eine metallische Oberfläche gedrückt wird. Während true brinelling auf einmalige oder wiederkehrende Überbelastungen zurückzuführen ist, entstehen Eindrücke bei false brinelling durch Mikrobewegungen und Vibrationen im unbelasteten bzw. stillstehenden Zustand. Diese erzeugen durch Reibkorrosion Pseudoeindrücke auf den Laufbahnen, was die Unterscheidung aus technischer Sicht essenziell macht. Für die Schadensprävention sollten daher sämtliche Betriebszustände der Maschine betrachtet werden. Durch regelmäßige Schwingungsanalysen und gezielte Betriebsdatenerfassung kann das Risiko von Reibkorrosionsschäden frühzeitig erkannt und minimiert werden.
Heißlauf und Schmierfilmrisse als Ausfallursache
Ein weiteres bedeutsames Schadensbild ist Heißlauf. Es zeigt sich durch charakteristische Verfärbungen der Lagerkomponenten, meist in blauen, braunen oder rötlichen Tönen. Die thermische Belastung resultiert in einem verwaschenen Farbverlauf, der auf einen starken Anstieg der Reibungswärme hinweist. Heißlauf ist in der Regel kein unabhängiges Schadensbild, sondern eine Begleiterscheinung von Problemen im Schmierprozess oder infolge ungünstiger Betriebsbedingungen.
Ursächlich für einen Heißlauf ist häufig der Schmierfilmabriss, ausgelöst durch unzureichende oder nicht angepasste Schmierstoffe, überalterte Fette, falsche Nachschmierung oder nicht kompatible Schmierstoffkombinationen. Bei steigender Betriebstemperatur sinkt die Schmierstoffviskosität, wodurch sich der Schmierfilm weiter ausdünnt und der metallische Kontakt der Wälzkontaktpartner zunimmt. Die entstehende Reibungswärme verstärkt sich, was wiederum den Temperaturanstieg und den fortschreitenden Schmierfilmabriss beschleunigt. Im Endstadium kann dies zum kompletten Ausfall des Lagers führen. Eine systematische Überwachung wichtiger Parameter wie Temperatur, Vibration und Schmierstoffzustand über geeignete Sensorik eröffnet Möglichkeiten zur Früherkennung und Vermeidung solcher Ausfälle.
Konsequenzen für die Praxis
Nur mit einer strukturierten Analyse der Schadensursachen lassen sich gezielt Maßnahmen zur Verbesserung von Wartung, Überwachung und Konstruktion ableiten. Die präzise Zuordnung der Schadensmuster – etwa Grübchenbildung, V-Pitting, Wälzkörpereindrückungen oder Heißlauf – ermöglicht es Schwachstellen im Betriebskonzept oder im Wartungsablauf zu identifizieren. Beispielsweise kann ein wiederkehrender Schmierfilmabriss auf die Notwendigkeit besserer Schmierlösungen oder Anpassungen an Verfahrensparametern hinweisen. Die systematische Schadensanalyse dient somit als zentraler Baustein für eine prozesssichere und wirtschaftliche Anlagenverfügbarkeit.
Die Experten von Findling Wälzlager bündeln die Ergebnisse zahlreicher Gutachten aus der Praxis und unterstützen konstruktiv bei der Bestimmung der Schadensursachen. Durch die technisch orientierte Bewertung der Lagerausfälle können die Betriebsbedingungen gezielt verbessert sowie das Risiko unvorhergesehener Stillstände oder Folgeschäden minimiert werden. Die enge Kooperation mit Gutachtern bietet die Möglichkeit, das anwendungsspezifische Wissen über Schadenstypen und deren Systematik zu erweitern – ein Vorteil für die anhaltende Verbesserung der Anlagenzuverlässigkeit im Maschinen- und Anlagenbau. Die Erfahrungen aus diversen Anwendungen zeigen, dass eine kontinuierliche und fachlich fundierte Schadensanalyse wesentlich zur Optimierung von Wartungsintervallen, zur Effizienzsteigerung und zur Kostenkontrolle im langfristigen Anlagenbetrieb beiträgt.
