Lagers smeren met water

De invoering van smeermiddelen op waterbasis zou de bescherming van het milieu sterk ten goede komen. Maar het feit dat metalen onderdelen bij contact met water corroderen, is tot nu toe een groot obstakel geweest. Een werkgroep bij het Fraunhofer IWM in Freiburg is erin geslaagd om additieven te gebruiken om water zodanig te vervangen dat het in de toekomst als smeermiddel kan worden gebruikt.
De onderzoekers ontwikkelden de details van hun proces met behulp van een glijlager. De ring bestaat uit verschillende lagen: een huls rond het lager, een laag aluminium en een laag gesinterd metaal om de as zelf. De truc is dat de binnenste gesinterde laag wordt doorkruist door een klein kanaal dat het water tussen de roterende as en de buitenste aluminiumlaag laat stromen. Deze verbinding is doorslaggevend in het elektrochemische proces, gebaseerd op het feit dat er een elektrische spanning ontstaat tussen een basismetaal en een meer edelmetaal.

Van water tot smeermiddel

De onderzoekers gebruiken deze elektrische spanning tussen het aluminium in het glijlager en het ijzer in de as om het water om te vormen tot een smeermiddel. ‘We mengen zogenaamde ionische vloeistoffen in het water’, legt Tobias Amann uit. ‘De ionische vloeistoffen zijn vloeibare zouten die anionen en kationen bevatten.’ Deze ionen worden in het elektrische veld herschikt en verzamelen zich dan aan de binnenkant van de gesinterde metalen ring, zodanig dat hun uiteinden naar boven wijzen, naar de draaiende as. Dit vormt een soort galvanisch gegenereerde beschermlaag waarop de as kan glijden. ‘Een uitdaging is dat de beweging van de as warmte genereert die het water doet verdampen’, zegt de wetenschapper. ‘Nu zijn we op zoek naar ionische vloeistofmengsels die de verdamping tegengaan.’

Efficiëntere elektromotoren

Het ionen-watermengsel is beter voor het milieu dan olie en het helpt ook om de glijlagers nog efficiënter te maken. Amann: ‘De as glijdt beter als hij bevochtigd wordt met water. Dit vermindert het energieverbruik.’ In twee projecten samen met hun collega’s van de universiteit van Freiburg ontwikkelden de experts van Fraunhofer IWM ook een nieuw meettoestel: een in situ tribometer die metaalslijtage- en wrijvingswaarden direct op het glijlager controleert tijdens het gebruik. Tot nu toe was het alleen mogelijk om de slijtage van een lager te meten door het lager te demonteren voordat de oppervlakken werden beoordeeld en gemeten.