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Zerspanung Kryogene Kühlung mit CO2 reduziert Werkzeugverschleiß

| Autor / Redakteur: Volker Böhm / Rüdiger Kroh

Mithilfe der CO2-Kühlung kann die Zerspanung, speziell die Schruppbearbeitung, hochtemperaturfester Werkstoffe deutlich verbessert werden. Der geringere Werkzeugverschleiß erhöht die Standzeiten und steigert die Schnittwerte im Vergleich zu konventionellen Kühlschmierstrategien.

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Bild 1: Blick aus ein Fräswerkzeug nach der Bearbeitung mit Kohlendioxid als Kühlmittel.
Bild 1: Blick aus ein Fräswerkzeug nach der Bearbeitung mit Kohlendioxid als Kühlmittel.
(Bild: Hamuel)

Bei der spanenden Bearbeitung von hochtemperaturfesten Stählen und Superlegierungen in der Energietechnik, der Luftfahrtindustrie aber auch im Automobilbau können sehr hohe Prozesstemperaturen entstehen. Dies ist besonders bei der Schruppbearbeitung solcher Materialien der Fall. Die Folge sind hoher Werkzeugverschleiß, reduzierte Schnittwerte und somit hohe Bearbeitungszeiten und -kosten. Für die wirtschaftliche Bearbeitung solcher Werkstoffgruppen sind konventionelle Kühlschmierstrategien (Vollstrahlkühlung mit Emulsion, Öl oder Minimalmengenschmierung MMS) häufig ungeeignet. Die Gründe dafür sind vielfältig.

Konventionelle Kühlstrategien sind oft technisch und wirtschaftlich nicht optimal

Die Nachteile konventioneller Kühlschmierstrategien sind zum Beispiel:

Bildergalerie

  • Gefahr durch Thermoschock am Werkzeug durch große Temperaturdifferenzen (Vollstrahlkühlung mit Emulsion zum Beispiel bei Stählen)
  • Gute Schmierung bei schlechter Kühlwirkung mit erhöhtem Werkzeugverschleiß (MMS zum Beispiel bei Superlegierungen)

Insgesamt sind konventionelle Kühlstrategien für viele spezielle Prozesse technisch und wirtschaftlich nicht optimal. Aus diesem Grund sind innovative Kühlschmierstrategien erforderlich. Nach neuesten Erkenntnissen aus Forschung und Entwicklung ist deshalb die kryogene Kühlung als ein neues Kühlkonzept die vielversprechendste Möglichkeit. Darunter versteht man das zielgerichtete Kühlen mit sehr niedrigen Temperaturen des Kühlmediums. Ziel ist es, das Entstehen hoher Prozesstemperaturen bei der Zerspanung grundsätzlich zu vermeiden. Erreicht wird dies indem das Kühlmedium nahezu verlustfrei, meist in flüssiger Form, bis zur Werkzeugschneide transportiert wird und erst dort durch Expansion seine volle Kühlwirkung entfaltet (Bild 1)

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