Metallfressen: Was es ist und wie man es behebt

Metallfressen ist ein häufiges Problem, mit dem Sie bei der Bearbeitung von Metallteilen konfrontiert werden, und eines, das Sie nicht ignorieren sollten. Es kann zu beschädigten Werkzeugen, kostspieligen Ausfallzeiten und defekten Teilen führen, wenn es nicht richtig behandelt wird.

Um dieses Problem zu vermeiden, müssen Sie verstehen, was es verursacht, wann es auftritt und welche Materialien stärker gefährdet sind. Ich zeige Ihnen außerdem einfache Möglichkeiten zur Vorbeugung und Tipps zur Reparatur beschädigter Teile, falls es zu Metallfressen kommt.

Was ist Metallfressen?

Hier eine einfache Definition von Metallfressen: Es tritt auf, wenn zwei Metalloberflächen aneinander gleiten, haften bleiben und unter Druck aufreißen. Dieses Anhaften geschieht an den Kontaktpunkten und kann zu schweren Schäden führen, wenn sich die Teile bewegen oder trennen.

Häufig zeigt es sich bei Schrauben, Lagern, Kolben und gleitenden Metallteilen. Es verschlimmert sich durch hohe Lasten, mangelnde Schmierung, Hitze und weiche Metalle wie Aluminium und Edelstahl. Metallfressen kann geringfügig oder deutlich sichtbar sein, beeinträchtigt aber immer die Leistung der Teile.

Wann tritt Metallfressen auf?

Metallfressen beginnt in der Regel, wenn die dünnen schützenden Oxidschichten auf Metallteilen abgetragen werden. Sobald diese Schicht fehlt, kommen die blanken Metalloberflächen in direkten Kontakt und verbinden sich an bestimmten Stellen miteinander.

Während sich die Teile weiter bewegen, reißen Druck und Reibung diese verbundenen Stellen auseinander. Dies ist eine Form des Adhäsivverschleißes, bei dem Metallstücke haften, abgerissen werden und raue Stellen und Erhebungen bilden. Weichere, duktile Metalle neigen eher zum Fressen, da sie sich unter Druck leicht verformen und verbinden.

Auch jede Art von Metallmaschinerie, die zu starker Reibung ausgesetzt ist, läuft Gefahr zu fressen, insbesondere ohne geeignete Schmierung.

Metallarten, die zum Fressen neigen

Manche Metalle neigen stärker zum Fressen als andere. Deshalb ist es wichtig, diese Arten zu kennen, damit Sie das richtige Material wählen und Ihre Teile lange funktionsfähig bleiben:

Edelstahl

Edelstahl kann fressen, wenn Teile aneinander gleiten und drücken. Er kann aufreißen oder blockieren, was Ihre Konstruktion schwächt. Um dies zu vermeiden, wählen Sie die richtige Edelstahlsorte, behandeln Sie die Oberfläche und verwenden Sie stets eine geeignete Schmierung.

Aluminium

Aluminium ist weich und neigt zum Fressen, wenn belastete Teile aneinander reiben. Die Oberflächen können haften, sich verformen und schnell verschleißen. Sie können dies verhindern, indem Sie härtere Aluminiumlegierungen verwenden, Beschichtungen auftragen oder Schmierstoffe einsetzen.

Titan

Titan verbindet sich unter Druck mit sich selbst, insbesondere bei beweglichen oder rotierenden Teilen. Dies macht es bei manchen Aufgaben schwierig. Um dies zu beherrschen, verwenden Sie glatte Oberflächen, eine gute Schmierung und stellen Sie sicher, dass die kombinierten Teile gut zusammenpassen.

Verschiedene Faktoren, die Metallfressen verursachen

Bevor wir die Vorbeugung besprechen, sollten Sie am besten die Faktoren kennen, die Fressen verursachen, wie die folgenden:

Hoher Druck

Wenn Sie zwei Metalloberflächen mit viel Druck zusammenpressen, werden die Kontaktpunkte belastet. Diese Belastung macht das Metall weich und verformt es. Bleibt der Druck hoch, können die Oberflächen anfangen zu haften und aufzureißen. Je mehr Druck Sie ausüben, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit von Fressen.

Relativbewegung

Wenn sich Metallteile unter Druck in Kontakt gegeneinander bewegen, etwa durch Gleiten, Verdrehen oder Rotieren. Das ständige Reiben erzeugt Wärme und zerstört die Oberflächenschichten. Während diese Oberflächen verschleißen, beginnen sie aneinander zu haften, und kleine Metallstücke werden von einer Oberfläche auf die andere übertragen. So beginnt das Fressen und verschlimmert sich durch die fortgesetzte Bewegung.

Paarung ähnlicher Metalle

Wenn Sie Metalle mit denselben Eigenschaften verwenden, zum Beispiel Edelstahl gegen Edelstahl, haften sie eher aneinander. Ihre Atome verbinden sich leicht, wenn sie zusammengepresst und bewegt werden, wodurch Fressen schneller auftritt.

Mangelnde Schmierung

Wenn Sie nicht genügend Schmierung verwenden, reiben Metallteile direkt aneinander. Dies erhöht Reibung und Hitze und erleichtert es den Oberflächen, zu haften, zu blockieren und aufzureißen.

Verunreinigungen

Wenn kleine Späne, Schmutz oder Metallpartikel zwischen die beweglichen Teile gelangen, wirken sie wie winzige Schneidwerkzeuge. Sie zerkratzen und beschädigen die Oberflächen, was schließlich Fressen verursacht.

Oberflächenbeschaffenheit

Die Beschaffenheit eines Metalls beeinflusst, wie leicht Kaltverschweißung (Galling) auftreten kann. Ist die Oberfläche rau, weist sie winzige Erhebungen und Vertiefungen auf, die sich verhaken und haften bleiben können, wenn die Teile zusammengepresst werden. Das führt zu Rissen und Schäden. Ist die Oberfläche zu glatt, verhakt sie sich weniger leicht, doch die große Kontaktfläche kann dennoch bewirken, dass die Metalle bei Bewegung aneinander haften.

Frisch geschnittene oder bearbeitete Oberflächen sind ebenfalls problematisch. Ohne Schutzschicht haftet das blanke Metall unter Druck und Bewegung leicht. Dadurch neigen neue Teile eher zur Kaltverschweißung, wenn Sie nicht die richtigen Vorsichtsmaßnahmen treffen.

Temperatur, Feuchtigkeit und korrosive Umgebungen

Hohe Temperaturen machen Metall weicher und klebriger. Kommt Feuchtigkeit hinzu, kann Korrosion entstehen, die die Oberfläche verändert und jede Schutzschicht entfernt. In korrosiven Umgebungen – etwa an Orten mit Salzwasser, Chemikalien oder sauren Dämpfen – schreitet die Korrosion schneller voran und hinterlässt eine raue, freiliegende Oberfläche.

Wie lässt sich Kaltverschweißung verhindern?

Da Sie nun die Ursachen der Kaltverschweißung von Metall kennen, ist es einfacher zu verstehen, wie Sie sie verhindern können. Dies sind die gängigen Methoden zur Vermeidung von Kaltverschweißung:

Schmierungslösungen

Der einfachste Weg, Kaltverschweißung zu kontrollieren, ist die Verwendung geeigneter Schmierstoffe. Öle, Fette und Anti-Seize-Produkte bilden eine dünne Schicht zwischen den Metalloberflächen. Dadurch wird der Metall-auf-Metall-Kontakt reduziert, die Reibung gesenkt und die Wärme unter Kontrolle gehalten.

Lastmanagement

Hoher Druck, Hitze und Geschwindigkeit erhöhen das Risiko von Kaltverschweißung. Sie können dies reduzieren, indem Sie die Last verringern, Schrauben mit dem korrekten Drehmoment anziehen und bewegliche Teile nach Möglichkeit langsamer laufen lassen. Auch die Senkung der Temperatur durch Kühlsysteme hilft.

Oberflächenbeschichtung

Da Kaltverschweißung an der Oberfläche beginnt, können Schutzbeschichtungen helfen. Optionen wie Nitrieren, Eloxieren oder Teflonbeschichtungen machen Oberflächen härter oder glatter, wodurch das Metall weniger leicht haftet.

Materialauswahl und -behandlung

Die richtige Materialauswahl ist wichtig, da manche Metalle leichter zur Kaltverschweißung neigen als andere. Prüfen Sie bei der Auswahl von Materialpaarungen stets eine Tabelle zur Kaltverschweißung von Metallen. Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Kombination ähnlicher Metalle.

Beispielsweise lässt sich Edelstahl besser mit Messing, Bronze oder verzinkten Teilen kombinieren. Auch die Wahl von Sorten wie 304 oder 316 Edelstahl ist wegen ihrer Beständigkeit besser als 410. Wärmebehandlung und Oberflächenverfahren können die Leistung ebenfalls verbessern.

Vergrößerte Kontaktfläche

Die Verteilung der Last auf eine größere Fläche senkt den Kontaktdruck. Weniger Druck bedeutet ein geringeres Risiko für Kaltverschweißung. Sie können Ihr Design anpassen, um die Kontaktfläche bei Bedarf zu vergrößern.

Oberflächenveredelung optimieren

Streben Sie eine Oberflächenveredelung an, die glatt genug ist, um die Reibung zu reduzieren, aber nicht übermäßig poliert. Eine Tabelle zur Kaltverschweißung von Metallen empfiehlt häufig Oberflächenveredelungen für verschiedene Materialpaarungen.

Konstruktive Überlegungen

Durchdachte Konstruktionen senken das Risiko von Kaltverschweißung. Reduzieren Sie den Kontaktdruck und fügen Sie Nuten oder Kanäle zur Aufnahme von Schmierstoffen hinzu. Die Kombination eines harten mit einem weichen Material funktioniert ebenfalls besser als die Kombination zweier ähnlicher Materialien.

Saubere und unbeschädigte Teile verwenden

Halten Sie Teile stets sauber und kratzfrei. Schmutz, Staub und Oberflächenschäden verschlimmern die Kaltverschweißung. Behandeln, lagern und versenden Sie Teile sorgfältig, um die Oberflächen zu schützen und Probleme bei der Montage zu vermeiden.

Häufige Vorkommen von Kaltverschweißung

Kaltverschweißung von Metall tritt häufig in folgenden Situationen auf:

Gewindebefestigungen: Schrauben und Muttern, insbesondere aus Edelstahl, können sich festsetzen oder fressen, wenn sie nicht korrekt montiert werden. Dies wird als Gewindefressen bezeichnet; es ist einer der Gründe, warum Edelstahlbefestigungen klemmen.

Ventilschäfte und -sitze: In Motoren gleiten Ventile unter Hitze und Druck gegen den Sitz. Diese Reibung verursacht Kaltverschweißung als Teil des normalen Verschleißes.

Formen und Werkzeuge: Beim Spritzgießen gleiten Teile wie Auswerferstifte in jedem Zyklus aneinander. Tausende Zyklen pro Tag verursachen Kaltverschweißung zwischen diesen beweglichen Teilen.

Wälzlager: Wälzlager arbeiten unter hohen Lasten und Temperaturen. Die Wälzkörper gleiten an den Ringen, was zu Kaltverschweißung führt und die Lebensdauer des Lagers verkürzt.

Tipps zur Reparatur kaltverschweißter Metalloberflächen

Kaltverschweißung lässt sich nicht immer verhindern, aber Sie können sie beheben, wenn sie auftritt. Prüfen Sie zunächst, wie schwer der Schaden ist. Ist er tief oder beeinträchtigt er die Festigkeit des Teils, müssen Sie es möglicherweise ersetzen. Bei geringfügigen Schäden versuchen Sie Folgendes:

Schleifen oder Bearbeiten: Bei oberflächlichen Schäden können Sie die rauen Stellen abschleifen oder spanend entfernen. Wenn das Bauteil jedoch eine präzise Größe oder Form benötigt, ist dies möglicherweise nicht ausreichend.

Polieren mit feinen Schleifmitteln: Leichte Fressspuren lassen sich mit feinem Schleifpapier, Läpppaste oder Polierwerkzeugen glätten.

Gewinde nachschneiden: Sie können die Gewindebohrungen nachschneiden oder die Schraubengewinde nachschneiden, wenn sie gefressen haben – achten Sie jedoch darauf, geeignete Schmierstoffe zu verwenden, um erneutes Fressen zu vermeiden.

Unterschiede zwischen Fressen und anderen Verschleißarten

Nachfolgend finden Sie eine Liste weiterer Verschleißarten und wie sie sich vom Fressen unterscheiden:

Kaltverschweißung: Dies tritt auf, wenn zwei Metalloberflächen so stark aufeinandergepresst werden, dass sie ohne Bewegung eine Verbindung eingehen. Es ist, als würden sie zu einem Stück verschmelzen.

Abrasiver Verschleiß: Hierbei kratzt ein härteres Material oder scharfe Partikel über ein weicheres Material und schneidet dabei Teile der Oberfläche ab.

Korrosiver Verschleiß: Verursacht durch chemische Reaktionen wie Rostbildung. Mit der Zeit wird das Metall durch Feuchtigkeit, Chemikalien oder Gase geschwächt und zersetzt.

Fazit

Zusammenfassend ist Metallfressen eine der Hauptursachen für Oberflächenschäden an Metallteilen. Die gute Nachricht: Sie können das Risiko reduzieren, indem Sie die richtigen Werkstoffe wählen, Schmierstoffe einsetzen und kluge Designentscheidungen treffen.

Wenn Fressen auftritt, prüfen Sie den Schaden und entscheiden Sie, ob das Bauteil repariert oder ersetzt werden soll. Für zuverlässige Lösungen und technischen Support wenden Sie sich an uns. Bei DEKfertigen wir hochwertige Produkte ohne Defekte oder Probleme. Fordern Sie noch heute ein kostenloses Angebot an!