Powderful Solutions Blog

Wenn Ihnen ein Festschmierstoffadditiv zugesetzt hat, das auf dem Datenblatt eines Lieferanten beeindruckend aussah und dann in der Produktion keine gute Leistung erbrachte, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die Daten des Lieferanten aus einer Testmethode stammen, die nicht Ihre Kontaktbedingungen widerspiegelt. Die Testfrage zum Festschmierstoffadditiv 4-Kugel SRV Pin-on-Disc ist nicht nur akademisch. Im Jahr 2026, da sich die Anforderungen an die Qualitätskontrolle in der Luft- und Raumfahrt, der Lebensmittelverarbeitung und der Schwermaschinenbranche verschärfen – und wie tribonet.org feststellt, dass die Vier-Kugel- und Pin-on-Disc-Standardisierung von ASTM- und ISO-Arbeitsgruppen erneut aufgegriffen wird – ist es der erste Schritt, zu verstehen, um welche Methode es sich handelt, was sie tatsächlich misst und wo es jeweils blinde Flecken gibt, um additive Chemie zu kaufen, die funktioniert, statt Chemie, die sich gut testet.## Was der 4-Kugel-Test tatsächlich misst (und wo er in die Irre führt)Die Vier-Ball-Testfamilie umfasst zwei unterschiedliche Protokolle, die häufig miteinander verwechselt werden. ASTM D2596 misst den Schweißpunkt unter steigenden Belastungen in einer Stahlkugel-Kontaktgeometrie – es handelt sich um einen Extremdrucktest (EP), der die Belastung angibt, bei der ein Schmierfilm katastrophal versagt und die Kugeln miteinander verschweißen. ASTM D2266 und ASTM D2783 messen den Durchmesser der Verschleißnarbe unter einer festen Last und geben Ihnen einen analogen Reibungskoeffizienten und einen Proxy für die Verschleißrate.

Bei Festschmierstoffadditiven ist der 4-Kugel-Schweißpunkt die am häufigsten genannte Zahl, da er dramatisch ist. Der Fettzusatz Torvix W720 WS2 erreicht einen Schweißpunkt von 800 kgf pro ASTM D2596 bei einer Behandlungsrate von 2,5 % – im Vergleich zu 10 % Standard-MoS2, der zum Erreichen einer vergleichbaren Leistung erforderlich ist. Das ist ein echter und aussagekräftiger Datenpunkt. Das Problem besteht darin, dass die Vier-Kugel-Geometrie – drei stationäre Kugeln, die eine rotierende Kugel tragen – ein Kontaktspannungsregime erzeugt, das den meisten realen Lager- oder Zahnradkontakten nicht ähnelt. Der Hertzsche Kontakt ist hoch, die Gleitgeschwindigkeit ist fest und die Testtemperatur ist Umgebungstemperatur oder kontrolliert. Wenn es bei Ihrer Anwendung um oszillierende Bewegungen, Dünnfilm-Grenzbedingungen bei erhöhter Temperatur oder eine Kontaktgeometrie geht, die einer Kugel-auf-Kugel-Grenzfläche nicht ähnelt, sagt Ihnen der 4-Kugel-Schweißpunkt etwas über den EP-Mechanismus des Additivs, aber nicht genug über sein tribologisches Verhalten in Ihrem System.

Die richtige Verwendung von 4-Ball-Daten: Verwenden Sie sie für die vergleichende Einstufung innerhalb einer Additivklasse unter denselben Testbedingungen und für das EP-Grenzwertscreening. Verwenden Sie es nicht als eigenständige Leistungsvorhersage.## Das SRV-Tribometer: Oszillierender Kontakt und reale KorrelationDas Tribometer SRV (Schwingungsreib- und Verschleissprüfmaschine) arbeitet unter oszillierendem Gleitkontakt zwischen einer Kugel oder einem Zylinder und einer flachen Scheibenprobe. Es ist die Methode, die am engsten mit den Normen ASTM D5706, ASTM D5707 und DIN 51834 verknüpft ist. Der SRV zeichnet den Reibungskoeffizienten (CoF) in Echtzeit unter kontrollierter Last, Frequenz, Hub, Temperatur und Atmosphäre auf – wodurch er wesentlich konfigurierbarer ist als der 4-Kugel-Test.

Beim Testen von Submikron-Festschmierstoffadditiven WS2 und hBN ist die Fähigkeit des SRV, oszillierenden Reibkontakt zu simulieren, sein Hauptvorteil. Passungsverschleiß – der Schadensmodus, der in Gelenken, Keilwellenkupplungen und Lagern auftritt, die Vibrationen ausgesetzt sind – ist ein kritischer Fehlermodus, den Vierkugeltests nicht erkennen können. Aufgrund seines niedrigeren Reibungskoeffizienten im Vergleich zu MoS2 und seiner höheren thermischen Stabilität übertrifft WS2 MoS2 bei SRV-Reibungsspuren bei Temperaturen über 200 °C durchweg. Mit dem SRV können Sie außerdem bewerten, wie sich ein Festschmierstoff beim Übergang von der Grenzschmierung zum Mischfilm verhält, wo die meisten Feldausfälle tatsächlich ihren Ursprung haben.

Die Einschränkung von SRV liegt in der Testzeit und den Gerätekosten. Eine SRV-Spur bei mehreren Temperaturen und Belastungen für eine vollständige Formulierungsmatrix dauert Tage, nicht Stunden. Es handelt sich nicht um ein Screening-Tool für große Additivbibliotheken; Es handelt sich um ein Validierungstool, sobald Sie die Kandidaten eingegrenzt haben. Powderful Solutions hat eine umfassende SRV-Charakterisierung von Solidex B025 hBN durchgeführt – die oszillierende Kontaktstabilität der Plättchenstruktur ist ein wesentlicher Unterschied zu kugelförmigen oder agglomerierten hBN-Qualitäten.## Pin-on-Disc: Integration der Verschleißratenmessung und OberflächenanalyseBei Stift-auf-Scheiben-Prüfungen gemäß ASTM G99 und ISO 20160 wird ein feststehender Stift einem kontinuierlichen, unidirektionalen Gleiten gegen eine rotierende Scheibe ausgesetzt. Es ist der Standard zur Messung der spezifischen Verschleißrate (mm³/Nm), des stationären CoF und der Filmbeständigkeit über längere Gleitstrecken. Im Gegensatz zum 4-Kugel-Test kann der Stift-auf-Scheibe-Test Millionen von Zyklen durchlaufen, was die Bewertung der Additivverarmungskinetik sowie des Tribofilmbildungs- und -abbauverhaltens ermöglicht.

Für die Entwicklung von Festschmierstoffadditiven ist der Pin-on-Disc-Test die Methode der Wahl, wenn es um die Frage geht: „Wie lange hält der Schutzfilm dieses Additivs?“ Die Möglichkeit, den Test zu unterbrechen, die Verschleißspur wiederherzustellen und mittels SEM/EDX- oder Raman-Spektroskopie zu analysieren, um das Vorhandensein von WS2- oder hBN-Tribofilmen zu bestätigen, ist ein Arbeitsablauf, der auf einer 4-Kugel-Maschine nicht reproduziert werden kann. Dies ist wichtig für die Entwicklung von lebensmitteltauglichen Schmierstoffadditiven NSF HX-1, bei denen die Additivbeladung durch behördliche Zulassungsgrenzen eingeschränkt ist und der Formulierer bestätigen muss, dass der Festschmierstoff bei niedrigen Behandlungsraten einen funktionellen Tribofilm bildet und sich nicht einfach in das Grundöl verdünnt.

EPXtra W110 WS2 Motoröladditiv von Powderful Solutions – das speziell für Motorölanwendungen entwickelt wurde und sich vom reinen Schmiermittel Torvix W720 unterscheidet – profitiert von den Daten zur Verschleißrate der Stift-auf-Scheibe, da die Motorölbedingungen ein kontinuierliches Gleiten über lange Ölwechselintervalle erfordern. Pin-on-Disc-Daten bei 100 °C und 120 °C mit frischem gegenüber oxidiertem Grundöl ermöglichen es dem Formulierer, den Schutz unter realen Bedingungen am Ende des Abflusses vorherzusagen, nicht nur bei der Frischbefüllungsleistung.## Erstellen eines zuverlässigen Testprotokolls: Kombination aller drei MethodenDer richtige Ansatz ist sequenziell und nicht wettbewerbsorientiert. Vierkugel für schnelles EP-Screening in einer Gruppe von Additivkandidaten. SRV für die oszillierende Kontaktvalidierung und CoF Profilierung unter Temperatur, sobald der Kandidatenpool auf zwei oder drei Optionen eingegrenzt ist. Pin-on-Disc zur Quantifizierung der Verschleißrate, Tribofilmanalyse und Langlebigkeitstests am endgültigen Formulierungskandidaten. Jede Methode generiert eine andere Dimension tribologischer Daten; keine allein reicht aus.

Desilube 88 und Desilube 98F – NSF HX-1 registrierte S-P-Festschmierstoffadditive von Desilube Inc. – werden während der Entwicklung über alle drei Methoden hinweg charakterisiert, da der Lebensmittelmarkt vertretbare Daten auf mehreren Teststufen erfordert. Eine Formulierung, die Desilube 88 oder 98F bei 0,5–2,5 % mit Solidex B025 hBN bei 0,25–0,5 % enthält, ergibt ein PTFE-freies, NSF HX-1 konformes Fett mit einer EP-Reaktion, die durch ASTM D2596 überprüft werden kann, einer CoF-Reduktion, die durch SRV überprüft werden kann, und einer Verschleißratenbestätigung durch Stift-auf-Scheibe. Dieses Datenpaket ist das, was ein geprüfter Kunde aus der Lebensmittelverarbeitung verlangen wird – und was ein verantwortungsvoller Zusatzstofflieferant bereits bereithalten sollte.

Ein praktischer Hinweis für Labore, die Vergleiche durchführen: Kontrollieren Sie die Rauheit der Scheibenoberfläche (Ra), die Materialhärte und den Anpressdruck immer unabhängig voneinander und melden Sie diese. Eine inkonsistente Oberflächenvorbereitung ist sowohl in akademischen als auch in industriellen Laboren die häufigste Ursache für nicht reproduzierbare Testergebnisse für Festschmierstoffadditive.## AbschlussDie Auswahl der Testmethode ist keine Formalität. Vierkugel, SRV und Stift-auf-Scheibe beleuchten jeweils einen anderen Aspekt der Leistung von Festschmierstoffadditiven und können jeweils falsch interpretiert werden, wenn die Kontaktmechanik des Tests nicht auf die Anwendung abgestimmt ist. Die Beschaffung von WS2- und hBN-Festschmierstoffadditiven – ob Submikron-Dispersionsgrade WS2 für Motoröl oder Plättchen-hBN für Lebensmittelfette – von Lieferanten, die mehrschichtige Testdaten bereitstellen, ist nicht optional, wenn Sie Wert auf eine vorhersehbare Feldleistung legen.

Besuchen Sie Powderful Solutions, um tribologische Charakterisierungsdaten für Solidex B025, hBN und EPXtra W110 und WS2 anzufordern, oder kontaktieren Sie Desilube Inc. für Desilube 88- und 98F-Testdatenpakete, die ASTM D2596 und ASTM D2266 Vier-Kugel-Ergebnisse sowie SRV und Verschleißnarbenanalysen abdecken.