Kavitation

Kavitation wird durch die Strömung des Schmierstoffes durch den Lagerspalt verursacht. Der Dampfdruck des verwendeten Öls spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Korrekt betrachtet, ist die Kavitation nur der physikalische Vorgang der Dampfblasenbildung einer Flüssigkeit, der an sich noch keine Schädigung des Lagers hervorruft. Erst die Kavitationserosion beschreibt das zugehörige Schadensbild durch den hierfür typischen Materialabtrag, entstanden aus der Implosion der Dampfblasen in Gebieten unterhalb des Dampfdrucks (Kavitation <–> Kavitationserosion). Bei einigen Schadensbildern kann es trotz unterschiedlicherEntstehungsweisen schwer sein, zwischen Kavitation, Erosionund Korrosion zu unterscheiden. Häufig treten auch komplexe Übergangsformen wie Kavitationserosion oder Erosionskorrosion auf. Zu erklären ist dies dadurch, dass sowohl Kavitation als auch Erosion korrosionshemmende Schichten angreifen, diese chemisch aktivieren und als Folge Korrosion auftreten kann.

Wird der Dampfdruck des verwendeten Öls unterschritten, bilden sich Gas- und Dampfbläschen, die von der Strömung weiter getragen werden. Dies wird als Kavitation bezeichnet. Wenn der statische Druck wieder ansteigt, zerfallen die Bläschen implosionsartig und es kommt zu starken Druckstößen – den sogenannten Mikrojets – sowie hohen Temperaturen. Die Druckstöße führen zu Materialausbrüchen und Materialabtrag, der Kavitationserosion.

Kavitationsblase entsteht und wächst -> Implosion beginnt -> Mikrojet entsteht -> Mikrojet bricht durch die
Kavitationsblase und trifft auf die Oberfläche

• Kavitation in der Freilegung: punktförmiger oder pilzförmiger Ausbruch in der Freilegung zur Teilfläche hin, deutlich aufgeraute und matte Stelle
• Kavitation im Auslauf der Ölnut: pilzförmiger Ausbruch im Auslauf der Ölnut, aufgeraute und matte Stelle

Kavitation kann auch in anderen Bereichen des Lagers wie z. B. im Scheitel auftreten. Diese Formen sind allerdings deutlich schwieriger von der Erosion und Korrosion abzugrenzen. Es sind meist keine Materialausbrüche wie bei den oben genannten Formen zu finden, sondern matte, leicht aufgeraute Stellen, die ebenso eine Folge von Erosion oder Korrosion sein können.

Hohe Temperaturen und niedrigsiedende Beimengungen können Kavitation fördern.

• Beimengungen im Öl: Wasser, Kraftstoff oder Abrieb und Schmutz
• zu geringer Öldruck: unvorhergesehene Druckverluste (z. B. durch schadhafte Ölpumpe) sind vorhanden oder der Öldruck ist zu niedrig eingestellt
• zu niedriger Dampfdruck des verwendeten Öls
• Temperaturanstieg im Lager (z. B. durch Ölmangel)
• niedrig viskose Öle erhöhen Gefahr von Kavitation
• Hohllagen / Unterleger (z. B. Ölkohleablagerungen) am Lagerrücken können Schwingungen / Vibrationen der Lagerschale herbeiführen und damit Kavitation verursachen

Schwingungs- oder Saugkavitation:

• Schmierstoffspalt ist zu groß, dadurch sinkt der hydrodynamische Druck im Lagerspalt
• Schwingungen der Kurbelwelle: Zapfenbewegung bewirkt einseitig durch entstehende Saugwirkung eine Druckabsenkung
• Schwingungen der Lagerbohrung (meist bei Pleuelaugen) aufgrund Verformung oder Biegung – es kommt zur Druckabsenkung im Ölfilm

Strömungskavitation:
Unterbrechungen in Oberflächen (Ölbohrungen, Ölnuten) und Umlenkungen des Ölflusses können zu Druckabsenkung führen

Lager, die Kavitation aufweisen, müssen nicht ausgetauscht werden. Je nach Ausmaß der Kavitation kann durch Beeinflussung der Dynamik des Lagers die Lebensdauer gesenkt werden. Ein Totalschaden muss allerdings nicht befürchtet werden.

• Qualitätsöle verwenden und nach Herstellerangaben regelmäßige Öl- und Filterwechsel durchführen
• Öldruck überprüfen und eventuell nachregulieren
• Öl mit höherem Dampfdruck einsetzen: Öl muss aber mit allen Motorkomponenten kompatibel sein, gegebenenfalls Hersteller zu Rate ziehen
• Schmierstoffspalt überprüfen und eventuell Lagerspiel nachregulieren
• Belastung des Motors auf Schwingbeanspruchungen (Vibrationen) prüfen
• Öl auf Kraftstoffverdünnung prüfen