⛽ Penetration von Schmierfetten
Bestimmung der Konsistenz (Härte) von Schmierfetten mittels Kegelpenetrationsmethode. Messung der Eindringtiefe eines Standardkegels unter eigenem Gewicht.
Übersicht
Die Kegelpenetration ist die grundlegende Methode zur Bewertung der Konsistenz (Härte) von Schmierfetten und technischem Vaselin. Das Penetrationsergebnis dient zur Klassifizierung von Fett nach dem NLGI-System (National Lubricating Grease Institute) in 9 Konsistenzklassen — von Klasse 000 (halbflüssig) bis Klasse 6 (sehr harter Block). Die NLGI-Klassifizierung ist die universelle Sprache zur Beschreibung der Fettkonsistenz weltweit.
Die Methode besteht darin, die Eindringtiefe (in Zehntelmillimetern) eines Standard-Metallkegels mit bestimmter Masse (102,5 g oder 9,38 g für reduzierte Kegel) in eine Fettprobe während 5 Sekunden bei 25°C zu messen. Je tiefer die Penetration, desto weicher das Fett. Die Norm unterscheidet unbearbeitete Fettpenetration (P0), Fettpenetration nach Bearbeitung für 60 Doppelhübe im Fettkneter (P60) sowie Penetration von länger bearbeitetem Fett.
NLGI-Klassen und P60-Penetrationsbereiche: 000 (445–475), 00 (400–430), 0 (355–385), 1 (310–340), 2 (265–295), 3 (220–250), 4 (175–205), 5 (130–160), 6 (85–115). Am häufigsten in der Automobil- und Industrieanwendung ist NLGI-Klasse 2 (P60 = 265–295 × 0,1 mm).
Die Fettpenetration ist ein Schlüsselparameter bei der Auswahl von Fett für spezifische Anwendungen — zu weiches Fett fließt aus dem Lager, zu hartes Fett liefert keinen Schmierstoff in die Reibungszone. Testergebnisse sind in allen Fett-Datenblättern (TDS) erforderlich und bilden die Grundlage für Qualitätskontrolle in der Fettproduktion.
Prinzip der Methode
Eine Fettprobe wird in einen Standard-Behälter (Becher) mit 77 mm Durchmesser und 58 mm Tiefe gegeben. Für bearbeitete Penetration (P60) wird das Fett zuvor für 60 Doppelhübe in einem Fettkneter (grease worker) geknetet. Der Behälter mit Fett wird auf 25°C thermostatisiert, dann unter das Penetrometer gestellt. Ein Standard-Metallkegel (30° Winkel, Masse 102,5 g einschließlich Schaft) wird so positioniert, dass seine Spitze die Fettoberfläche berührt. Der Kegel wird freigegeben und nach 5 Sekunden ab Freigabe wird die Eindringtiefe auf der Penetrometerskala mit 0,1 mm Genauigkeit abgelesen (1 Penetrationseinheit = 0,1 mm).
Anwendungen
- Klassifizierung von Fetten nach NLGI-System (Klassen 000–6)
- Qualitätskontrolle in der Schmierfettproduktion
- Prüfung der mechanischen Stabilität von Fetten (P0 vs P60 vs P100000)
- Auswahl von Fetten für spezifische Anwendungen (Lager, Getriebe, Schrauben)
- Abnahmekontrolle von Fetten in Automobil- und Luftfahrtindustrie
- Prüfung der Temperaturwirkung auf Fettkonsistenz
- Überwachung der Alterung und Degradation von Fetten im Betrieb
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Ergebniseinheit | × 0,1 mm (z.B. 265 = 26,5 mm) |
| Kegelmasse mit Schaft | 102,5 g (Vollkegel) |
| Penetrationszeit | 5 ± 0,1 s |
| Testtemperatur | 25 ± 0,5°C |
| NLGI 2 (typisch) | P60 = 265–295 × 0,1 mm |
| Wiederholbarkeit | ±4 Penetrationseinheiten (Vollkegel) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 2137:2020
- Titel (PL)
- Przetwory naftowe i srodki smarowe — Oznaczanie penetracji stozkowej smarow plastycznych i wazeliny
- Title (EN)
- Petroleum products and lubricants — Determination of cone penetration of lubricating greases and petrolatum
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Probenvorbereitung
Fett im Originalbehälter gründlich mischen. Belüftung vermeiden. Repräsentative Probe entnehmen.
2. Kneterfüllung (P60)
Kneterbehälter mit Fett füllen, Luftblasen vermeiden. Perforierte Platte einsetzen.
3. Fettkneten
60 Doppelhübe des Kneters im Tempo ca. 1 Hub/s durchführen. Für P0 diesen Schritt überspringen.
4. Penetrationsbecherfüllung
Bearbeitetes Fett in Penetrationsbecher überführen. Oberfläche mit Spachtel glätten, Luftblasen vermeiden.
5. Thermostatisierung
Becher mit Fett in Wasserbad 25 ± 0,5°C legen. Mindestens 1 Stunde thermostatisieren (oder bis Erreichen von 25°C in gesamter Masse).
6. Penetrometereinstellung
Becher unter Penetrometer stellen. Kegel absenken bis Spitze Fettoberfläche berührt. Skala nullen.
7. Penetrationsdurchführung
Kegel freigeben und gleichzeitig Stoppuhr starten. Nach genau 5 Sekunden Kegel blockieren. Eindringtiefe ablesen.
8. Messungswiederholung
Mindestens 3 Penetrationen an verschiedenen Becherstellen durchführen (Abstand min. 10 mm). Durchschnitt berechnen.
9. Ergebnisberechnung
Ergebnis = Durchschnitt von mindestens 3 Messungen, ausgedrückt in Einheiten × 0,1 mm. NLGI-Klasse basierend auf Tabelle zuordnen.
10. Gerätereinigung
Kegel, Schaft und Behälter mit Testbenzin, dann mit Toluol reinigen. Trocknen und in Schutzverpackung aufbewahren.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Labor-Penetrometer | Anton Paar PNR 500, Koehler K95500, Normalab NPM 440 | 15.000–50.000 PLN |
| Penetrationskegel (voll) | Stahlkegel 30°, Masse 102,5 g mit Schaft, nach ISO 2137 | 1.000–3.000 PLN |
| Halb- / Viertelkegel | Für kleine Proben — Masse 9,38 g (halb), 2,34 g (viertel) | 800–2.000 PLN |
| Fettkneter (grease worker) | Koehler K19500, Behälter + perforierte Platte, manuell oder automatisch | 5.000–15.000 PLN |
| Thermostatbad | Julabo CORIO CD-200F, zur Thermostatisierung von Fettbehältern (25°C) | 5.000–12.000 PLN |
| Fettbehälter (Becher) | ISO 2137 Penetrationsbecher (d = 77 mm, h = 58 mm), Edelstahl | 300–800 PLN |
| Laborthermometer | Pt100 oder Flüssigkeitsthermometer 0–50°C, Genauigkeit 0,5°C | 200–1.000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Testbenzin / Naphtha | 8032-32-4 | Zum Reinigen von Kegel, Schaft und Behältern nach dem Test |
| Toluol | 108-88-3 | Lösungsmittel zum Entfernen harziger Fettreste |
| NLGI-Referenzfett | — | Fett mit zertifizierter Penetration zur Penetrometerverifizierung |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Penetrationskegel — scharfe Spitze, Verletzungsgefahr bei Handhabung
- Testbenzin — leicht entzündlich, unter Abzug arbeiten
- Toluol — giftig beim Einatmen, Atemschutz verwenden
- Schutzhandschuhe bei Fetthandhabung (Hautreizung)
- Schutzbrille und Laborkittel obligatorisch