Spanende Fertigung Nicht nur Spülen und Schmieren

Wassermischbare Kühlschmierstoffe für Gusslegierungen haben hohe Korrosionsschutzeigenschaften. An moderne wassermischbare Kühlschmiermittel werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt....

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JUNG Hebe- und Transporttechnik GmbH

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Wassermischbare Kühlschmierstoffe für Gusslegierungen haben hohe Korrosionsschutzeigenschaften.An moderne wassermischbare Kühlschmiermittel werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt. Dazu zählen außer den Hauptaufgaben Kühlen und Schmieren auch sekundäre Aufgaben wie Späneabtransport, Korrosionsschutz für Werkstück und Werkzeug, ein gutes Ablaufverhalten, eine gute Verträglichkeit mit den anderen Prozessmedien und vieles mehr. So hat die Auswahl und der richtige Einsatz des Kühlschmiermittels einen wesentlichen Einfluss auf den gesamten Bearbeitungsprozess, der Schmierstoff wird immer mehr als eigenständiges „Werkzeug“ gesehen. Dies spielt verstärkt eine wichtige Rolle vor einer sich ständig wechselnden Maschinentechnik, die stets neue Anforderungen sowohl an die Bearbeitungswerkzeuge als auch an das Schmiermittel stellen. Die Bearbeitung von Eisengusslegierungen erfolgt häufig mit wassergemischten Kühlschmierstoffen. Eine entscheidende Rolle in der Auswahl des dabei eingesetzten Produktes spielt dabei die Korrosionsanfälligkeit der verwendeten Legierung. Dabei wird ersichtlich, dass selbst bei reiner Gussbearbeitung die Anforderungen an den Korrosionsschutz der Kühlschmieremulsion sehr unterschiedlich sein können. Weil häufig eine Mischbearbeitung verschiedener Legierungen erfolgt, muss sich die Auswahl am empfindlichsten Werkstoff ausrichten.Aber nicht nur bei Eisengusslegierungen ist das Thema Korrosionsschutz wichtig. Generell zählt das Thema mit zu den wichtigsten Funktionen des wassergemischten Kühlschmierstoffes. Die Korrosion an den Werkstücken führt zu Fleckigkeit, Flug- oder Oberflächenrost bis hin zum Lochfraß. Dies zieht dann eine aufwendige und damit teure Nachbehandlung nach sich und kann bis hin zum vollständigen Ausschuss führen. Um bei der Auswahl des geeigneten Kühlschmierstoffes die richtige Entscheidung zu treffen, stehen einige Kenngrößen zum Korrosionsschutz zur Verfügung. Diese helfen auch, um im laufenden Betrieb den aktuellen Zustand der Emulsion zu überprüfen:- Herberts-Test (DIN 51 360/1): Dabei werden auf eine genormte Gusseisenplatte Stahlspäne in einer exakt festgelegten Menge aufgelegt. Auf diese Späne einer exakt definierten Legierung wird dann Emulsion gegeben. Nach 24 Stunden Einwirkzeit werden die Späne und die Platte bewertet, die Angabe erfolgt dabei unter Berücksichtigung der erhaltenen Rostbildung von 0 bis 6.?Späne-Test (DIN 51 360/2): Auf ein Filterpapier in einer Glasschale werden 2 g genormte Gusseisenspäne gegeben und für zwei Stunden mit 2 ml Emulsion benetzt. Anschließend werden die Späne vom Papier entfernt und die Anzahl der Rostflecken auf dem Filterpapier bewertet, die Bewertung erfolgt wieder anhand einer Skala.Aufgrund der schnelleren Durchführbarkeit wird für im Einsatz befindliche Emulsionen meist der Spänetest herangezogen.Der Hebro Chemie ist es gelungen, mit den wassermischbaren Kühlschmierstoffen KSM 565B und KSM 505B (mit besonderen, chlorfreien Schmierzusätzen) zwei Produkte zu entwickeln, die gemeinsam mit Kunden im Praxisversuch die an sie gestellten Anforderungen weit übertreffen. Im Einzelnen waren bei der Entwicklung unter anderem folgende Punkte aus dem Pflichtenheft zu erfüllen:- herausragender Korrosionsschutz,- keine Bildung von Schaum,- sehr lange Emulsionsstandzeiten, auch bei hohen Ansatzwasserhärten,- perfekte Verträglichkeit mit den Werkzeugmaschinen,- gute Spülwirkung,- sehr gute Schmierleistung und - lange Werkzeugstandzeiten.Ein Hauptaugenmerk wurde auf den Korrosionsschutz gelegt. Dabei konnten die Laborergebnisse (Bild 2) im Praxisversuch bestätigt werden. Es ist deutlich erkennbar, dass bei beiden Produkten ab Konzentrationen von etwa 2,5% die Korrosion bereits nahe null ist, es kommt also zu keiner Rostbildung. Das sehr gute Korrosionsverhalten wurde im Feldversuch von einem namhaften Hersteller von Bremssystemen im direkten Vergleich mehrerer Produkte bestätigt, auch bei der vergleichsweise niedrigen Konzentration von 4% kam es bei der Zerspanung von EN-GJS-400-15 (GGG40) auf einer Mazak Mazatech HV-630b zu keiner Bildung von Rost.Zusätzlich war nicht nur diesem Kunden auch das Schaumverhalten wichtig. Im Vorfeld erfolgten im Rahmen der Produktentwicklung im Labor umfangreiche Versuche zum Schaumverhalten. Dazu wurden Emulsionen in spezielle Prüfapparaturen gegeben und bei verschiedenen Wasserhärten die Bildung und der Zerfall von Schaum bewertet. In diesen Apparaturen wird die Emulsion unter Druck im Kreis gefördert und dabei unter einem vorab einstellbaren Aufprallwinkel aus einer festgelegten Höhe auf die Emulsionsoberfläche zurückgefördert. Es wird dann die Höhe des sich bildenden Schaums im Verhältnis zur vorhandenen Wasserhärte aufgetragen. Man erkennt deutlich, dass der Kühlschmierstoff KSM 565B bereits bei 5°dH praktisch schaumfrei ist, während bei dem Vergleichskühlschmierstoff erst ab etwa 17 °dH eine deutliche Reduzierung des Schaums auftritt (Bild 3). Dieses Verhalten wurde bei einem Spezialisten aus dem Bereich Kunststofftechnik bestätigt. Dieses Unternehmen, tätig im Bereich Heißkanaldüsen, bearbeitet auf einer Vielzahl von Bearbeitungszentren unter anderem den Werkstoff 1.2311 (40CrMnMo7) mit hohen Schnittgeschwindigkeiten unter Einsatz von Innenkühlschmierstoffzufuhr. Dabei kam es mit dem zuvor verwendeten Kühlschmierstoff zu einem Schaumaufbau im Emulsionstank, obwohl die Ansatzwasserhärte bei etwa 15 °dH lag. Wie der Kunde bestätigte, konnte durch den Einsatz des KSM 565B die störende Schaumentwicklung komplett unterbunden werden, der Korrosionsschutz war gut, die Schmierleistung war auch bei niedrigen Konzentrationen sehr gut. Seit der Umstellung auf KSM 565B hat das Unternehmen die Emulsionsstandzeit auf bis zu zwei Jahre verlängern können. Mit verantwortlich dafür ist nicht zuletzt die besonders gute Wasserhärtestabilität des Produktes, es konnten bis 100 °dH und mehr erreicht werden, ohne dass die Emulsionen sich spalteten.Die vielfältigen Anwendungserfahrungen, die inzwischen mit den Kühlschmierstoffen KSM 565B und KSM 505B gesammelt wurden, lassen diese beiden Produkte als ideale Standardkühlschmierstoffe für eine Vielzahl von Bearbeitungen zu. Außer den bereits dargestellten Fräsoperationen erfolgt der Einsatz auf Drehmaschinen (mit KSM 505B) ebenso wie beim Flachschleifen von Stahl. Die Kühlschmierstoffe können nicht nur für Stähle und Edelstähle oder Gusseisenlegierungen verwendet werden, sondern auch für verschiedenen Aluminiumlegierungen kommt KSM 565B mit Erfolg zum Einsatz. Verwendet werden die Produkte nicht nur auf herkömmlichen, älteren Bearbeitungsanlagen oder modernen 5-Achs-Bearbeitungszentren, sondern auch in Zentralanlagen mit einer Vielzahl von angeschlossenen Maschinen. Dabei werden lange Werkzeugstandzeiten erzielt, ohne dass hohe Konzentrationen nötig sind. Aufgrund der besonderen Zusammensetzung ist nicht nur der Erstansatz mit niedrigen Konzentrationen möglich, auch die Nachdosierung ist auffallend niedrig. So konnten bei verschiedenen Kunden die Verbrauchs- und Entsorgungskosten deutlich reduziert werden.