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Schmierstoffe Tribologie und Sauberkeit – Verunreinigungen im Schmierstoff erkennen

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Schmierstoffe Tribologie und Sauberkeit – Verunreinigungen im Schmierstoff erkennen

Kurzbeschreibung: Partikel, Wasser und Alterungsmerkmale in Schmierstoffen erkennen, Messwerte einordnen und sichere Folgemaßnahmen ableiten. Zielgruppe ist die Ausbildung in Metall-, Mechatronik-, Instandhaltungs- und verwandten technischen Berufen.

Einleitung

Ein Schmierstoff ist zugleich Arbeitsmedium, Schutzfilm und Informationsträger. Seine Verunreinigungen können Hinweise auf den Zustand von Maschine, Dichtung, Filter, Umgebung und Schmierstoff geben. Du lernst hier vor allem drei Signalgruppen zu unterscheiden: Feststoffpartikel, Wasser und Alterungsmerkmale.

Wichtig: Eine einzelne Ölprobe ist selten eine vollständige Diagnose. Gute Instandhaltung verbindet Probenahme, Messwerte, Trend, Betriebszustand und Herstellergrenzen.

Lernziele

Tribologie: Du erklärst Reibung, Verschleiß und Schmierung im Zusammenhang.
Schmierstoffanalyse: Du ordnest Partikelzahl, Wassergehalt, Viskosität und Oxidationssignale ein.
Instandhaltung: Du leitest aus Trends begründete Prüf- und Wartungsschritte ab.
Arbeitsschutz: Du vermeidest gefährliche Eigenversuche und beachtest Gefährdungsbeurteilung, Haut-, Augen- und Inhalationsschutz sowie fachgerechte Entsorgung.

Ausbildungsfall: Hydraulikaggregat H-17

Du arbeitest in der Instandhaltung einer CNC-Fertigung. Das didaktische Beispielaggregat H-17 versorgt Spann- und Vorschubfunktionen. Nach einer Reinigungsphase treten unruhige Ventilbewegungen und ein schnellerer Filter-Differenzdruckanstieg auf. Es liegen Labor- und Partikelmessungen vor.

Die folgenden Werte sind frei erfundene Falldaten für den Unterricht. Sie sind keine allgemeinen Grenzwerte. Für reale Maschinen gelten Herstellerangaben, betriebliche Sollwerte und freigegebene Prüfverfahren.

Merkmal	Ausgangszustand	Aktuelle Probe	Fallspezifische Vorgabe
ISO-Reinheitscode	17/15/12	20/18/15	Ziel höchstens 18/16/13
Wasser	120 mg/kg	650 mg/kg	interner Warnwert 300 mg/kg
Viskosität bei 40 °C	46,0 mm²/s	50,5 mm²/s	Trend beobachten
FTIR-Oxidationssignal	8 A/cm	19 A/cm	Trendbewertung
Säurezahl	0,45 mg KOH/g	1,10 mg KOH/g	nur im Trend bewerten

Messwertansicht: Was fällt auf?

Zeitpunkt	Reinheit	Wasser mg/kg	Viskosität mm²/s	Oxidation A/cm
T0	17/15/12	120	46,0	8
T1	18/16/13	210	47,1	12
T2	20/18/15	650	50,5	19

Musterdeutung: Mehrere Größen verschlechtern sich gleichzeitig. Das spricht dafür, nicht nur einen Filter zu betrachten, sondern auch Feuchte- oder Schmutzeintrag, Probenahmequalität und Schmierstoffalterung zu prüfen. Vor einem Eingriff wird eine korrekte Kontrollprobe geplant.

Gestufte Hilfen zum Fall

Hilfe 1 – Beobachten: Markiere zuerst nur die Werte, die gegenüber T0 klar steigen.

Hilfe 2 – Ordnen: Ordne jeden Wert einer Signalgruppe zu: Feststoff, Wasser oder Alterung.

Hilfe 3 – Entscheiden: Prüfe zuerst Probenahme und Messwerttrend. Danach suchst Du nach Eintrittswegen für Schmutz oder Wasser und nach Hinweisen auf Filter- oder Schmierstoffalterung.

Lerneinheit 1: Tribologie in kurzer Form

Tribologie untersucht Reibung, Schmierung und Verschleiß zwischen Oberflächen in Relativbewegung. Selbst scheinbar glatte Metallflächen sind mikroskopisch rau. Ein geeigneter Schmierfilm verringert direkten Kontakt; harte Partikel können dagegen im Kontakt abrasiv wirken.

Merksatz: Sauberkeit ist Teil der Schmierfunktion, nicht nur eine Frage der Optik.

Bilddeutung: Die tiefen Riefen zeigen ein Beispiel abrasiven Verschleißes. Aus einem einzelnen Schadensbild darfst Du jedoch nicht automatisch auf die Ursache einer konkreten Maschine schließen.

Lerneinheit 2: Partikel erkennen

Feststoffverunreinigungen können von außen eindringen oder im System entstehen. Typische Quellen sind Montage- und Bearbeitungsrückstände, Staub, Dichtungsabrieb und Verschleißpartikel. Für hydraulische Flüssigkeiten beschreibt ISO 4406 einen Reinheitscode aus drei Klassen für Partikel ab 4, 6 und 14 µm(c).

Wichtig: Ein Code wie 20/18/15 bedeutet nicht 20, 18 und 15 Partikel. Die Zahlen stehen für Konzentrationsklassen. Niedrigere Codezahlen bedeuten weniger Partikel. Ein passender Zielwert hängt von System und Komponentenempfindlichkeit ab.

Prüfweg: Probe korrekt entnehmen → Partikelzahl messen → Trend und Sollwert vergleichen → Filter und Eintrittswege prüfen → Ergebnis verifizieren.

Lerneinheit 3: Wasser erkennen

Wasser kann im Öl gelöst, fein verteilt oder frei vorliegen. Sichtbare Trübung ist daher nur ein Hinweis: geringe Wassergehalte können unsichtbar sein. Wasser kann Korrosion, Verschleiß, Filterprobleme und Additivbeeinträchtigung begünstigen.

Medienhinweis: Das Bild zeigt eine PDMS-Öl-in-Wasser-Emulsion unter dem Mikroskop. Es ist kein Maschinenölbefund, veranschaulicht aber die Verteilung von Phasen und Partikeln.

Medienhinweis: Das Foto demonstriert Phasentrennung in einer Versuchsanordnung. Es ist keine Arbeitsanweisung für die Schmierstoffdiagnose.

Für die quantitative Wasserbestimmung in Mineralölprodukten und Schmierölen ist die coulometrische Karl-Fischer-Titration ein standardisiertes Laborverfahren.

Sicherheitsregel: Keine Crackle-Tests, offenen Heizplatten, Flammen oder improvisierten Chemieversuche im Lernraum. Reale chemische Analysen nur in dafür geeigneten Betrieben oder Laboren mit Fachaufsicht, freigegebenem Verfahren, Sicherheitsdatenblatt und Gefährdungsbeurteilung.

Lerneinheit 4: Alterungsmerkmale erkennen

Schmierstoffe verändern sich im Betrieb. Oxidation kann unter anderem mit steigender Viskosität, sauren Bestandteilen sowie Schlamm- und Lackbildung zusammenhängen. Eine Diagnose stützt sich deshalb besser auf Trends und mehrere Messgrößen als auf Farbe oder Geruch allein.

Messgröße	Kann anzeigen	Nicht allein beweiskräftig für
Viskosität	Eindickung, Verdünnung oder falsches Öl	genaue Ursache
FTIR-Oxidation	Trend oxidativer Alterung	alleinige Wechselentscheidung
Säurezahl	Veränderung saurer Bestandteile	konkrete Korrosivität
Farbe/Geruch	auffällige Veränderung	quantitativen Zustand

Lerneinheit 5: Schadensbilder und Werkstoffoberflächen

Mikroskopie: geschädigte Wälzlagerlaufbahn mit False-Brinelling-Merkmalen.

Werkstoffbild: Fretting-Korrosion auf einer Kugellagerlaufbahn. Solche Bilder helfen bei der Schadenssystematik, ersetzen aber keine Ursachenanalyse aus Betriebsdaten und Messwerten.

Lerneinheit 6: Probenahme, Gefahrstoffe, Staub und Entsorgung

Probenahme: Eine schlechte Probe kann eine gute Analyse unbrauchbar machen. Verwende nur betriebliche, freigegebene Probenahmepunkte und saubere, geeignete Gefäße. Dokumentiere Maschine, Öltyp, Betriebszustand, Laufzeit und Entnahmeort.

Gefahrstoffe und Aerosole: Vor Tätigkeiten sind Sicherheitsdatenblatt, Betriebsanweisung und Gefährdungsbeurteilung maßgeblich. Technische Schutzmaßnahmen haben Vorrang vor organisatorischen und persönlichen Maßnahmen. Haut- und Augenkontakt sowie inhalative Exposition sind zu minimieren.

Staub: Für Lernaufgaben werden keine Metall- oder Mineralstäube erzeugt. Ablagerungen nicht mit Druckluft in die Atemluft blasen. Betriebliche Staub- und Aerosolbelastungen werden nach Gefährdungsbeurteilung mit geeigneter Erfassung, Reinigung und persönlichem Schutz beherrscht.

Entsorgung: Gebrauchte Schmieröle und ölhaltige Abfälle gehören in die vorgesehenen betrieblichen Sammelwege. Altöl nicht mit Lösemitteln, Benzin, Brems- oder Kühlflüssigkeiten vermischen. Die Altölverordnung fordert getrennte Entsorgung und enthält Vermischungsverbote.

Im Lernkurs	Nicht durchführen
Vorbereitete Fotos und Messberichte auswerten	Öl absichtlich erhitzen oder verbrennen
Geschlossene Mustergefäße nur nach Betriebsfreigabe betrachten	unbekannte Stoffe mischen
Hersteller- und Laborwerte vergleichen	Metallstaub erzeugen oder wegblasen
Entsorgungsweg planen	Altöl in Ausguss, Boden oder Restmüll geben

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben mit Feedback

Basis

Aufgabe: Ordne 20/18/15, 650 mg/kg und 19 A/cm den Gruppen Partikel, Wasser und Alterung zu.

Begründetes Feedback: 20/18/15 ist der Reinheitscode für Feststoffpartikel, 650 mg/kg beschreibt den Wassergehalt, 19 A/cm ist im Fall ein FTIR-Oxidationssignal. Die Zuordnung trennt drei unterschiedliche Diagnosepfade.

Anwendung

Aufgabe: Welche zwei Prüfungen haben im Fall H-17 Priorität, bevor Du einen Ölwechsel empfiehlst?

Begründetes Feedback: Zuerst Probenahme und Messwerte verifizieren, dann Eintrittswege für Wasser und Partikel sowie Filterzustand prüfen. Der Grund: Ein Messfehler oder kontaminierte Probe kann zu einer unnötigen Maßnahme führen; gleichzeitig deutet der Mehrfachtrend auf einen systemischen Eintrag hin.

Transfer

Aufgabe: Ein anderes Aggregat zeigt stabile Partikelwerte, aber stark steigende Viskosität und Oxidation. Übertrage das Diagnoseprinzip.

Begründetes Feedback: Die Priorität verschiebt sich von Schmutzeintrag zu Schmierstoffzustand, thermischer Belastung und Ölverträglichkeit. Trotzdem bleiben Probenahme, Referenzöl und Herstellergrenzen wichtig. Transfer bedeutet, nicht dieselbe Ursache auf jede Auffälligkeit zu übertragen.

Quellen und Medienrechte

Fachquellen, geprüft am 04.10.2026:

ISO 4406:2021: Codierung des Feststoff-Verunreinigungsniveaus in Hydraulikflüssigkeiten; 2026 als aktuell bestätigt.
ASTM D6304-25: Coulometrische Karl-Fischer-Titration zur Wasserbestimmung in Petroleumprodukten, Schmierölen und Additiven.
ASTM D7414: Trendüberwachung der Oxidation gebrauchter Schmierstoffe mittels FTIR.
BAuA – TRGS: TRGS 400 zur Gefährdungsbeurteilung, TRGS 401 zu Hautkontakt und TRGS 402 zu inhalativer Exposition.
DGUV/IFA – Schutzmaßnahmen bei Kühlschmierstoffen: technische vor organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen; Haut, Augen und Atemluft berücksichtigen.
Altölverordnung: getrennte Entsorgung, Vermischungsverbote und Anforderungen an Altöl.

Verwendete Wikimedia-Commons-Medien und Rechte:

Ball-bearing-numbered.png: Niabot, CC BY-SA 3.0.
Friction pn.svg: Penubag, Public Domain.
Tribometrisches Prinzip.svg: Bahnsen, CC BY-SA 4.0.
Deep groove abrasive wear: Noim210, CC BY-SA 3.0.
Engine oil filter cutaway.JPG: Harrikkamies, Public Domain.
PDMS oil-in-water microscopy: Kushina Dahlia, CC BY 4.0.
Continuous separation of oil and water mixture: Kompala, CC BY-SA 4.0.
Viscosity of liquids de.svg: Prolineserver, CC BY-SA 2.5.
False brinelling schwack.png: Fabian Schwack, freie Lizenz auf der Dateiseite, darunter CC BY-SA 4.0/GFDL.
Example of fretting schwack-crop.png: Fabian Schwack, Felix Prigge, CC BY-SA 4.0 und weitere freie Lizenzen.

YouTube-Medien: Eingebettet über den YouTube-Player, nicht heruntergeladen oder neu veröffentlicht. Rechte und Verfügbarkeit verbleiben bei den jeweiligen Anbietern.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt Tribologie? (Reibung Schmierung und Verschleiß) (!Nur die chemische Zusammensetzung von Motoröl) (!Nur die Härte von Metallen) (!Nur die Entsorgung von Altöl)

Wofür steht ein ISO 4406 Reinheitscode in diesem Kurs? (Für Klassen der Feststoffpartikelkonzentration) (!Für den Wassergehalt in Prozent) (!Für die Öltemperatur) (!Für die Säurezahl)

Was bedeutet bei vergleichbaren Messbedingungen eine niedrigere ISO Codezahl? (Weniger Partikel in der zugehörigen Größenklasse) (!Mehr Wasser im Öl) (!Höhere Viskosität) (!Stärkere Oxidation)

Warum reicht die Sichtprüfung auf Trübung zur Wasserbewertung nicht aus? (Geringe Wassergehalte können unsichtbar sein) (!Wasser ist in Öl immer rot) (!Wasser verändert nur die Dichte von Metall) (!Trübung misst automatisch die Säurezahl)

Welches Verfahren ist für die quantitative Wasserbestimmung in Schmierölen standardisiert? (Karl Fischer Titration) (!Magnetprüfung) (!Funkenprobe) (!Härteprüfung)

Welche Kombination passt zu Schmierstoffalterung? (Steigende Oxidationssignale und veränderte Viskosität) (!Sinkende Raumtemperatur und neue Schutzbrille) (!Nur eine neue Maschinenfarbe) (!Nur ein sauberer Probendeckel)

Was sollte vor einer weitreichenden Wartungsentscheidung geschehen? (Probenahme und Messwerte verifizieren) (!Unbekannte Stoffe zum Öl mischen) (!Öl über offener Flamme erhitzen) (!Filter ohne Dokumentation entfernen)

Welche Schutzmaßnahme hat grundsätzlich Vorrang? (Technische Schutzmaßnahme) (!Improvisierte Eigenprobe) (!Private Duftmaske) (!Ignorieren des Sicherheitsdatenblatts)

Wie wird Altöl richtig behandelt? (Über den vorgesehenen getrennten Sammelweg) (!Mit Bremsflüssigkeit vermischt) (!In den Ausguss gegeben) (!Mit Druckluft zerstäubt)

Welche Aussage zum Ausbildungsfall H 17 ist fachlich am besten? (Mehrere auffällige Trends verlangen eine systematische Ursachenprüfung) (!Ein einzelner Farbton beweist die genaue Ursache) (!Jeder hohe Partikelwert verlangt sofort einen Ölwechsel) (!Wasser und Partikel haben immer dieselbe Quelle)

Memory

ISO 4406	Feststoffreinheit
Karl Fischer	Wasserbestimmung
FTIR	Oxidationstrend
Viskosität	Fließwiderstand
Filter	Partikelrückhalt
Altöl	Getrennte Entsorgung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Diagnosebedeutung
Partikelzählung	Feststoffverunreinigung
Wasseranalyse	Feuchteeintrag
Viskositätsmessung	Änderung des Fließverhaltens
FTIR Trend	Alterungsentwicklung
Kontrollprobe	Verifikation des Befunds

...

Kreuzworträtsel

Tribologie	Wie heißt die Lehre von Reibung Schmierung und Verschleiß?
Partikel	Was wird bei einem Reinheitscode als Feststoff erfasst?
Wasser	Welche Verunreinigung kann Korrosion begünstigen?
Viskosität	Welche Stoffeigenschaft beschreibt den Fließwiderstand?
Oxidation	Welcher Alterungsprozess kann Säuren und Ablagerungen fördern?
Filter	Welches Bauteil hält Feststoffverunreinigungen zurück?

LearningApps

Lückentext

Die Lehre von Reibung Schmierung und Verschleiß heißt

. Feststoffverunreinigungen lassen sich unter anderem mit einer

bewerten. Ein Reinheitscode nach ISO 4406 beschreibt die

in Größenklassen. Wasser kann auch in nicht sichtbar trübem Öl

sein. Für die quantitative Wasserbestimmung kann die

eingesetzt werden. Ein steigendes FTIR-Oxidationssignal kann auf fortschreitende

hinweisen. Vor einer Wartungsentscheidung sollte ein auffälliger Befund durch eine geeignete

abgesichert werden. Gebrauchte Schmieröle gehören in einen vorgesehenen

.

Offene Aufgaben

Leicht

Partikel: Markiere im Fall H-17 alle Messwerte, die auf Feststoffverunreinigung hinweisen, und begründe Deine Auswahl in zwei Sätzen.
Wasser im Schmierstoff: Erstelle aus drei vorgegebenen Fotos eine Reihenfolge von klar bis stark getrübt und notiere, warum die Optik keine quantitative Messung ersetzt.
Schmierstofffilter: Beschrifte am Filterbild Einlassbereich, Filtermedium und Reinseite und erkläre den Zweck des Filtermediums.
Arbeitsschutz: Formuliere vier sichere Regeln für das Betrachten und Dokumentieren von Schmierstoffproben ohne Erhitzen, Mischen oder Stauberzeugung.

Standard

Messwertanalyse: Erstelle aus den Werten T0 bis T2 ein eigenes Trenddiagramm und kennzeichne auffällige Änderungen.
Fehlerdiagnose: Entwickle für H-17 einen Prüfplan mit den Schritten Verifikation, Eintrittswege, Filter, Ölzustand und Dokumentation.
Probenahme: Entwirf eine Checkliste für eine reproduzierbare Ölprobenahme in Deinem Ausbildungsbetrieb und gleiche sie mit der Betriebsanweisung ab.
Medienanalyse: Vergleiche das abrasive Verschleißbild und das Fretting-Bild. Beschreibe sichtbare Unterschiede, ohne eine Maschinenursache zu behaupten.

Schwer

Instandhaltungsstrategie: Bewerte drei Maßnahmen für H-17 – nur Filterwechsel, sofortiger Komplettölwechsel oder systematische Ursachenprüfung mit Kontrollprobe – und begründe eine Reihenfolge.
Grenzwertbewertung: Recherchiere für ein reales Ausbildungsaggregat die Herstelleranforderungen an Reinheit und Wasser und trenne Herstellerwert, Laborwert und betrieblichen Alarmwert sauber voneinander.
Transfer: Entwickle einen neuen Fall, bei dem Partikel stabil bleiben, aber Viskosität und Oxidation steigen. Leite passende Prüfungen ab und begründe, warum sich der Diagnosepfad ändert.
Unterweisung: Produziere ein zweiminütiges Erklärvideo oder Poster für Auszubildende mit dem Titel Saubere Probe sichere Diagnose. Verwende nur freigegebene Medien und nenne die Quellen.

Lernkontrolle

Diagnosekette: Erkläre, warum eine auffällige Partikelzahl nicht automatisch beweist, dass der Filter defekt ist. Nenne mindestens drei alternative Erklärungen und eine Methode zur Verifikation.
Mehrparameteranalyse: Beurteile einen Datensatz mit steigender Wasserzahl, stabiler Viskosität und unverändertem Oxidationssignal. Formuliere eine plausible Prüfstrategie, ohne eine Ursache vorwegzunehmen.
Trendbewertung: Vergleiche Einzelmessung und Trendüberwachung. Erkläre, wann ein Trend die Wartungsentscheidung verbessert und wo er Grenzen hat.
Arbeitsschutztransfer: Begründe, warum ein scheinbar einfacher Erhitzungsversuch mit Altöl im Unterricht ungeeignet ist und welche sichere Alternative denselben Lernzweck erfüllt.
Entsorgungsentscheidung: Ein Probebehälter enthält unbekanntes Altöl mit möglicher Fremdstoffbeimischung. Beschreibe den sicheren betrieblichen Entscheidungsweg, ohne das Gemisch selbst zu testen.
Systemdenken: Verbinde Verunreinigung, Schmierfilm, Verschleiß, Filterbelastung und Wartungsaufwand zu einer Ursache-Wirkungs-Kette.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema solltest Du zeigen können, dass Du Partikel-, Wasser- und Alterungssignale unterscheiden, Messwerte im Trend interpretieren, Grenzen einzelner Prüfungen benennen, eine sichere Kontroll- und Ursachenprüfung planen und Arbeitsschutz sowie Entsorgung korrekt berücksichtigen kannst. Entscheidend ist die begründete Diagnosekette, nicht das Auswendiglernen einzelner Zahlenwerte.

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