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.
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
