Vetsmering – lagers

Vet wordt het meest gebruikt voor de smering van wentellagers. Smeervet is gedefinieerd als een half vloeibare tot vaste dispersie van een verdikkingsmiddel in een vloeistof (basisolie). Het bestaat uit een mengsel van maximaal 90% minerale of synthetische olie en een verdikkingsmiddel. In bijna 90% van alle vetten is het verdikkingsmiddel een metallische zeep, dat gevormd wordt door een metaalhydroxide te laten reageren met een vetzuur. Een voorbeeld hiervan is lithiumstearaat, ook wel lithiumzeep genoemd. Door de verhoudingen van zeep, olie en toevoegingen te variëren is het mogelijk verschillende vetten te produceren voor een breed toepassingsgebied.

Eigenschappen

Het toegepaste vet moet eigenschappen hebben die voor voldoende smering zorgen onder de bedrijfsomstandigheden, waarin het lager toegepast wordt.

Consistentie
De consistentie, de graad van dikte van een vet, wordt hoofdzakelijk bepaald door het type en de hoeveelheid verdikkingsmiddel. De consistentie wordt onderverdeeld volgens een door het Amerikaanse NLGI (National Lubricating Grease Institute) ontwikkelde schaal. Deze schaal is gebaseerd op de mate waarin een standaardconus in een tijd van 5 seconden in het vet zakt, gemeten in tienden van millimeters. Het resultaat is de WP-index (Worked Penetration, mechanische indringing). Hoe zachter het vet, des te kleiner de NLGI-index. Voor wentellagers worden meestal vetten aanbevolen met een NLGI-index van 2 of 3. Vetten met een NLGI-index van O of 1 kunnen ook voorkomen in gevallen, waarbij de bedrijfstemperaturen erg laag zijn of waarbij automatische smeersystemen worden gebruikt.

Temperatuursgebied
Het is belangrijk een vet te kiezen dat goed functioneert bij de bedrijfstemperaturen van het lager.

Soorten vet en toevoegingen

In de meeste smeervetten worden calcium (Ca), natrium (Na), of lithium (Li) als verdikkingsmiddel toegepast. Vetten op basis van lithiumzeep zijn zeer geschikt voor het smeren van wentellagers.

Complex-zeepvetten
Deze term wordt gebruikt voor vetten die zowel een zout als een metaalzeep bevatten, meestal van hetzelfde metaal. Voorbeelden zijn lithium-, natrium-, barium- en aluminiumcomplexen. Deze vetten zijn bestand tegen hogere temperaturen dan de overeenkomstige normale vetten.

Calciumzeepvetten (Ca)
Calciumzeepvetten hebben een gladde, boterachtige structuur en een goede mechanische stabiliteit. Ze lossen niet op in water en mogen niet gebruikt worden bij temperaturen boven 60°C. Calciumzeepvetten worden aanbevolen voor installaties die zijn blootgesteld aan water en waarbij de temperatuur niet boven 60°C komt, zoals de natpartij van papiermachines. Sommige calciumzeepvetten bieden ook goede bescherming tegen zout water en worden daarom gebruikt wanneer er contact met zeewater kan plaatsvinden. Calciumzeepvetten die gestabiliseerd zijn met andere media dan water kunnen gebruikt worden bij temperaturen tot 120°C. Een voorbeeld hiervan zijn de calciumcomplexvetten.

Natriumzeepvetten (Na)
Natriumzeepvetten, ook wel sodavetten genoemd, kunnen gebruikt worden in een breder temperatuurgebied dan normale calciumzeepvetten. Deze vetten hebben goede hechtende en afdichtende eigenschappen. Tevens hebben ze goede corrosiewerende eigenschappen omdat ze water opnemen, al gaat dit ten koste van het smerend vermogen. Wanneer er teveel water in het lager doordringt, bestaat er een kans dat het vet uitgespoeld wordt. Deze vetten kunnen daarom niet in “natte” toepassingen gebruikt worden. Synthetische natriumzeepvetten voor hoge temperaturen zijn bestand tegen temperaturen tot 120°C.

Lithiumzeepvetten (Li)
De structuur van deze vetten is gelijk aan die van calciumzeepvetten. Ze hebben de positieve eigenschappen van calcium- en natriumzeepvetten en praktisch geen van de nadelen. Ze hechten goed aan metalen oppervlakken. Ze zijn zeer stabiel bij hogere temperaturen. De meeste lithiumzeepvetten kunnen over een breed temperatuurgebied worden gebruikt. Lithiumzeepvetten lossen vrijwel niet op in water. Ze kunnen gebruikt worden in “natte” toepassingen, bijvoorbeeld wanneer de temperatuur te hoog is voor calciumzeepvelten.

Synthetische vetten
Deze groep omvat vetten die gebaseerd zijn op synthetische smeeroliën, zoals polyalfaolefinen (POA’s), esters en siliconen, die niet zo snel oxyderen als minerale oliën. Synthetische vetten hebben over het algemeen dus een groter toepassingsgebied dan andere vetten. Er worden verschillende verdikkingsmiddelen gebruikt, waaronder lithiumzeep, bentoniet en PTFE. Synthetische vetten worden vervaardigd voor verschillende speciale toepassingen die bijvoorbeeld moeten voldoen aan militaire specificaties en voor toepassingen in bijvoorbeeld instrumenten en besturingssystemen, vliegtuigen, robots en satellieten. Deze vetten houden vaak een lage wrijvingsweerstand bij temperaturen tot -70°C.

Toevoegingen

Aan smeervetten worden verschillende middelen toegevoegd om aanvullende eigenschappen te verkrijgen. Enkele van de meest gebruikte zijn anti-corrosiemiddelen die de beschermende werking van het vet verbeteren. Deze toevoegingen zijn nuttig voor toepassingen van lagers in een natte omgeving. Ze beschermen de lagers ook tijdens transport en opslag. Anti-oxydanten vertragen de afbraak van de basisolie bij hoge temperaturen. Hierdoor kunnen de nasmeerperioden verlengd en de kosten beperkt worden. EP-toevoegingen (EP = Extreme Pressure) bevatten zwavel-, chloor- en fosforverbindingen. (Sommige EP-toevoegingen zijn schadelijk voor lagers, dus het kiezen moet zorgvuldig gebeuren.) Vaste smeermiddelen zijn molybdeendisulfide en grafiet.

Corrosiewerend
Vet dat in een lager gebruikt wordt, moet altijd bescherming bieden tegen corrosie. Het corrosiewerende middel moet bij voorkeur onoplosbaar zijn in water. Het vet moet een goede hechting vertonen zodat stalen oppervlakken altijd bedekt zijn met een laagje vet. Dit moet ook als het vet verzadigd is met water.

Mechanische stabiliteit
Sommige vetten hebben de neiging onder invloed van mechanische bewerking zachter te worden, hetgeen tot weglekken kan leiden. Als het lager aan trillingen onderhevig is, wordt het vet uit het lagerhuis in het lager geworpen. Wanneer het vet mechanisch niet stabiel is, zal het in een doorlopend proces door het lager worden vermalen en weer naar buiten gewerkt. Dit leidt tot afbreken van de zeepstructuur en het vernietigt het vet. Het is van belang een vet te kiezen met een goede, mechanische stabiliteit.

Afdichtingen
Een afdichting moet zowel het lager als het smeermiddel beschermen tegen de omgeving. Er mogen geen vuildeeltjes of vocht doordringen in het lager waar ze schade kunnen veroorzaken. Afdichtingen moeten er ook voor zorgen dat er zo weinig mogelijk vet weglekt. De doelmatigheid van een afdichting is bepalend voor de levensduur van een lager. Het is belangrijk dat de juiste soort afdichting wordt gekozen. Ga nooit door met het gebruiken van een lager waarvan de afdichting beschadigd is of in een slechte conditie verkeert.

Mengen van vetten

Meng nooit vetten die niet bij elkaar passen. Wanneer dat wel gebeurt, is het resultaat meestal een zachter mengsel, dat uiteindelijk lagerschade veroorzaakt doordat het weglekt. Als u niet weet met wat voor type vet een lager oorspronkelijk gesmeerd was, moeten de oude vetresten volledig verwijderd worden uit het lager en de ruimte er omheen, voordat het lager opnieuw gesmeerd wordt.

Classificeren van smeervetten

Aan de hand van hun geschiktheid van temperatuur en bedrijfsomstandigheden kunnen smeervetten in groepen onderverdeeld worden. De consistentie en de smerende eigenschappen van een vet worden beïnvloed door de bedrijfstemperatuur. Een lager dat bij een bepaalde temperatuur draait, moet gesmeerd worden met een vet dat de juiste consistentie en smerende werking heeft bij dezelfde temperatuur. Vetten worden vervaardigd in samenstellingen voor verschillende bedrijfstemperaturen en worden geclassificeerd als laagtemperatuur- (LT), normaaltemperatuur- (MT) of hoogtemperatuurvetten (HT). Er is ook een groep vetten die met EP (Extreme Pressure) of EM (Extreme pressure Molybdenum disulphide, molybdeendisulfide) worden aangeduid; deze bevatten toevoegingen die de smeerfilm versterken.

Normaal temperatuurvetten (MT)
De zogenaamde “multi purpose” vetten worden aanbevolen voor lagers die draaien bij temperaturen van -30 tot +120°C. Ze zijn te gebruiken voor de overgrote meerderheid van toepassingen die vetsmering behoeven. De basisolie viscositeit moet liggen tussen 75 en 200 mm2/s bij 40°C. De consistentie is meestal 2 (of 3) volgens de NLGI-schaal. Voor toepassingen die constant boven 80°C draaien, wordt een hoogtemperatuurvet aanbevolen.

EM-vetten
Vetten met de aanduiding EM bevatten molybdeendisulfide (MoS2) dat een laag van MoS2 moleculen produceert op de metalen oppervlakken die over elkaar glijden. Daardoor worden deze tijdelijk gesmeerd. Ook worden soms wel grafiet of soortgelijke vaste smeermiddelen gebruikt.

EP-vetten
EP-vetten bevatten zwavel-, chloor- of fosforverbindingen. Ze hebben de eigenschap de smeerfilm te versterken, d.w.z.: ze vergroten de belastbaarheid van de smeerfilm. Dit is belangrijk bij vetten die bedoeld zijn voor zwaarbelaste middelgrote en grote lagers. Wanneer de contacten tussen de pieken van de metalen contactvlakken van het lager heet genoeg worden, vindt er een chemische reactie plaats waardoor samensmelten van de beide vlakken wordt verhinderd. De viscositeit van de basisolie is ongeveer 200 mm2/s bij 40°C. De consistentie komt overeen met NLGI-klasse 2. Over het algemeen moeten deze vetten niet gebruikt worden bij temperaturen onder –30°C of boven +110°C.

Waarschuwing

Sommige EP-toevoegingen zijn schadelijk voor lagers en kunnen de levensduur ervan aanzienlijk verkorten. Voor toepassingen die constant bij temperaturen boven 80°C draaien, wordt een hoogtemperatuurvet aanbevolen.

Kiezen van een vet

Alle voorzorgsmaatregelen ter voorkoming van lagerschade hebben weinig zin als het verkeerde vet gekozen wordt. Het is belangrijk dat het gekozen vet een basisolie bevat met de juiste viscositeit voor een goede smering bij de heersende bedrijfstemperatuur. De viscositeit is sterk afhankelijk van de temperatuur; zij neemt af bij stijgende temperatuur en neemt toe bij dalende temperatuur. Het is daarom van belang te weten wat de viscositeit is van de basisolie bij de bedrijfstemperatuur. Fabrikanten van machines schrijven meestal een bepaald type vet voor. De meeste standaardvetten zijn trouwens geschikt voor een breed toepassingsgebied. De belangrijkste overwegingen bij het kiezen van een smeervet zijn: type machine, lagertype en afmeting, bedrijfstemperatuur, belastingsomstandigheden, waaronder het lager functioneert, toerental, bedrijfsomstandigheden (trillingen en depositie van de as horizontaal of verticaal), koelingcondities, effectiviteit van de afdichting, omgevingssituatie. De meeste lagergebruikers kiezen een serie vetten die geschikt zijn voor bijna elke toepassing. Er zijn vetten ontwikkeld om doelmatig te werken in 95% van alle lagertoepassingen. LGHT-vet moet gebruikt worden, wanneer de temperatuur boven 80°C komt; LGLT-vet wanneer de temperatuur onder 0°C komt. Voor lagers die zijn blootgesteld aan extreem hoge belastingen en lagers die bij zeer lage toerentallen draaien, kan LGEM 2-vet gebruikt worden; middelhoge belastingen vragen om LGEP 2-vet, kleine tot middelgrote lagers kunnen gesmeerd worden met LGMT 2, grotere lagers met LGMT 3.
In de tabel op de volgende pagina vindt u een keuze van verschillende lagervetten.

nasmeerinterval-tabel

De te verwachten levensduur van vet hangt af van verschillende factoren zoals het type vet, het toerental en de bedrijfstemperatuur van het lager. De omgeving en afdichtingen spelen ook een rol. Bij kleine kogellagers is de levensduur soms zo lang dat er niet nagesmeerd hoeft te worden. In dergelijke gevallen vormen “voor het leven gesmeerde” lagers met beschermplaatjes of afdichtingen een goede keus.

Een groefkogellager met een middellijn (d) 100 mm draait met 1000 tr/min. De bedrijfstemperatuur varieert van 60 tot 70°C. Wat is het juiste nasmeerinterval? Volg de lijn vanaf 1000 op de X-as van het diagram tot deze de kromme voor d= 100 mm snijdt. Trek nu een denkbeeldige horizontale lijn (evenwijdig met de X-as) vanaf dit snijpunt naar de met “schaal a” (radiale kogellagers) aangegeven kolom.

LAGERVETTEN LGMT 1 LGMT 2 LGEP 2 LGLT 2 LGHQ 3 LGFP 2 LGWA 2
Legende:
+ aan te raden
0 toegelaten
– te mijden
> 120°C Hoge temperatuur + +
Lage temperatuur +
Zeer hoge
snelheden
O O O + O O
Zeer lage
snelheden of
oscillerende bewegingen
O
Lage torsie
en wrijving
+ O + O O O
Hevige trillingen + O O O
Zware belasting O O + O O +
Roestwerende
eigenschappen
O O + O O + +
Vochtwerende
eigenschappen
O O + + O + +
Beschrijving Alle industriële en auto-
mobiel toepassingen
Alle industriële en auto-
mobiel toepassingen
Extreme drukken Lage temperaturen Hoge temperaturen Voedings-industrie Breed temperatuur-
spectrum
Temperatuurs-
range
-30/+120°C -30/+120°C -20/+110°C -55/+110°C -20/+150°C -20/+110°C -30/+140°C
Verdikkings-
middel /
Basisolie
Lithiumzeep /
minerale olie
Lithiumzeep /
minerale olie
Lithiumzeep /
minerale olie
Lithiumzeep /
di-ester olie
Lithium complex zeep /
/minerale olie
Aluminium complex /
medisch witte olie
Lithium complex zeep /
minerale olie
Viscositeit van basisolie 110 120-130 200 15 110 130 185
Legende:
+ aan te raden
0 toegelaten
– te mijden
LGLC 2 LGMB 2 LGHB 2 LGEM 2 LGEV 2 LGWM 1
> 120°C Hoge temperatuur +
Lage temperatuur + +
Zeer hoge
snelheden
+ O
Zeer lage
snelheden of
oscillerende bewegingen
+ + + + O
Lage torsie
en wrijving
+ O
Hevige trillingen + O + +
Zware belasting O + + + + +
Roestwerende
eigenschappen
+ + + O + +
Vochtwerende
eigenschappen
+ + + O + +
Beschrijving Lage temperatuur en
hoge toerentallen
Hoge viscositeit EP Hoge viscositeit EP en
hoge temperatuur
Hoge viscositeit met
vaste vetten
Extreem hoge viscositeit
met vaste vetten
Extreme drukken en
lage temperatuur
Temperatuurs-
range
-40/+120°C -20/+120°C -20/+150°C -20/+120°C -10/+120°C -30/+110°C
Verdikkings-
middel /
Basisolie
Calcium complex zeep /
ester minerale olie
Lithium/calcium zeep /
minerale olie
calcium sulfaat complex /
minerale olie
Lithium zeep /
Minerale olie
Lithium calciumzeep /
Minerale olie
Lithium zeep /
minerale olie
Viscositeit van basisolie 24 780 400-450 500 1020 200