Weniger Werkzeugverschleiß

Kühlschmierstoff verbessert Oberflächengüte und verlängert Werzeugstandzeit beim Bearbeiten von Aluminiumlegierungen Die wirtschaftliche Zerspanung von Aluminiumlegierungen ermöglicht der neue...

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Kühlschmierstoff verbessert Oberflächengüte und verlängert Werzeugstandzeit beim Bearbeiten von AluminiumlegierungenDie wirtschaftliche Zerspanung von Aluminiumlegierungen ermöglicht der neue Hochleistungskühlschmierstoff P3-multan 97-10 D bei bester Oberflächenqualität sowie höchster Prozesssicherheit in hartem und weichem Wasser. Bei der Entwicklung des Kühlschmierstoffs wurden vielfältige Anforderungen berücksichtigt, die ihn von im Markt üblichen Kühlschmierstoffen unterscheiden: Der borfreie Kühlschmierstoff hat eine hohe bakterielle Stabilität. Neben ökotoxikologischen Aspekten wirkt sich dies prozesstechnisch in der Weise aus, dass kein Verkleben der Werkzeugwechsler, Messfühler und Werkzeugmaschinen auftritt. Er eignet sich deshalb auch gut für Schleifprozesse. Phosphor-, Schwefel- und Chlor-Verbindungen sind nicht enthalten. Die Formulierungen sind semi-synthetisch aufgebaut, wobei der Ölteil aus Mineralöl und pflanzlichem Öl besteht. Diese Mischung begünstigt in besonderer Weise das Oberflächenfinish und die tribologische Effizienz.Versionen für verschiedene WasserhärtenUm in Abhängigkeit von der Wasserhärte die Vorteile voll nutzen zu können, steht der Kühlschmierstoff in zwei Versionen zur Verfügung: für weiches Wasser mit 0 bis 5° dH (0 bis 50 ppm CaO) P3-multan 97-10, und für hartes Wasser mit 5 bis 40° dH ( 50 bis 400 ppm CaO) P3-multan 97-10D. Die Leistungsbeurteilung des Korrosionsschutzes für Zwischenlagerungen von Eisen- und Stahlteilen erfolgt nach elektrochemischen Methoden. Im Gegensatz zu Standardkühlschmierstoffen sind Zwischenlagerungen möglich. Diese Ergebnisse werden im sogenannten Platten-Klima-Test bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchtigkeiten bestätigt. Erfahrungsgemäß stimmen diese Werte mit denen der Praxis sehr gut überein.Die Verfärbungsinhibierung von Leichtmetallen wird gemäß den Standardtests der Kolben- beziehungsweise der Luftfahrtindustrie ermittelt. An Kolben aus hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen sowie an Messingspänen treten keine Verfärbungen auf (Bild 1). Die positiven Ergebnisse im modifizierten Boeing-Test, dem Freigabetest der Luftfahrtindustrie, vervollständigen dieses Bild. Alle Anforderungen werden erfüllt. Dieser Test mit den Aluminium-Legierungen AlMg3Si0. 5Cu2; AlMg3Si0.1Cu2.6 und AlMg2Si0.5Cu4.9 umfasst einen 14-tägigen Tauchtest bei 8% Konzentration, einen 14-tägigen Kupfertest sowie einen 21-tägigen Kontaktkorrosionstest (Sandwichtest).Das wichtigste Kriterium für einen Kühlschmierstoff ist seine tribologische Leistungsfähigkeit. Formtoleranz- und Rauhigkeitsmessungen am französischen Forschungsinstitut Cetim - unter Einschluss von Kühlschmierstoffen verschiedener Hersteller - zeigen für den Kühlschmierstoff P3-multan 97-10, addiviert mit Booster, ausgezeichnete Werte. Die niedrige gemittelte Rautiefe Rz und der niedrige Mittenrauwert Ra dokumentieren dies zusätzlich (Bild 2). Drehmomentmessungen bei Bohrungen - ein niedriger Wert korreliert mit einem niedrigen Kraftaufwand, das heißt geringerem Werkzeugverschleiß - liefern im Vergleich mit handelsüblichen Produkten für P3-multan 97-10 D die besten Ergebnisse. Schwing-Reibverschleißmessungen nach DIN 51834 an Stahl zeigen - ein niedriger Reibwert entspricht hier ebenfalls einem niedrigen Werkzeugverschleiß -, dass P3-multan 97-10 D mindestens ebenso gute Werte wie ein Standard-Kühlschmierstoff für Stahl liefert. Bestätigt wird auch die Leistungsfähigkeit des Boosters P3-multan 233, der organische Wirkstoffe zur Steigerung der zerspanenden Leistung enthält. Die Prüfkraft kann deutlich gesteigert werden (Bild 4).Der neue Kühlschmierstoff ist prinzipiell zur spanabhebenden Bearbeitung aller Werkstoffe und Bearbeitungsoperationen geeignet. Das Anwendungsgebiet umfasst weite Bereiche der Metall verarbeitenden Industrie, darunter die Automobil- und die Automobilzulieferindustrie. Das Teilesortiment reicht von Lenkungen, Gehäusen für Elektromotoren, Teilen für Druckmaschinen, Nockenwellen, Türscharnieren, Exzenterwellen, Getriebeteilen und -gehäusen, Kupplungssystemen, Felgen, Schüsseln, Bremsscheiben bis hin zu Hydrauliksystemen und Rohren, wo der Kühlschmierstoff in einem Streck-Drückprozess eingesetzt wird. Auch für Wasserhydrauliksysteme und fürs Bearbeiten von Kupferwerkstoffen eignet sich der Kühlschmierstoff. Das bearbeitbare Werkstoffspektrum umfasst alle relevanten Eisen- und Stahllegierungen, Buntmetalle und vor allem Leichtmetalle. Von besonderem Interesse sind Aluminiumwerkstoffe, angefangen von den am einfachsten zu bearbeitenden wie G-AlSi10Mg(wa) bis hin zu den schwierigsten wie G-AlCu4Ti (ka,wa). Bei weichen Aluminium-Legierungen lässt sich durch Zusatz des Boosters P3-multan 233 die Aufbauschneidenbildung vollkommen unterdrücken.Kühlschmierstoff eignet sich für alle SchneidstoffeDie Schneidstoffe reichen von unlegierten über legierte Werkzeugstähle bis hin zu hochlegierten Schnellarbeitsstählen, teilweise mit Titannitrid beschichtet. Hartmetall-Schneidstoffe, die noch härteren Schneidkeramiken und schließlich die sehr hochwertigen Mehrschichten-Schneidstoffe mit Schichten aus polykristallinem Diamant (PKD) oder cubischem Bornitrid (CBN) komplettieren das Spektrum. Alle Werkzeugwerkstoffe können ohne Ausnahme äußerst wirtschaftlich verwendet werden bei nahezu allen Fertigungsverfahren wie Rund- und Flachschleifen, Bohren, Tieflochbohren, Drehen, Fräsen, Gewindeschneiden, Gewindefräsen, Streck-Drücken und Reiben mit Einschneidreibahlen. Zwei Beispiele aus der Aluminiumbearbeitung sollen die Leistungsfähigkeit des neuen Kühlschmierstoffs verdeutlichen. So konnte beim Reiben mit PKD-bestückten Einschneiden-Reibahlen von Lenkgehäusen (Konzentration 7% P3-multan 97-10 D (Wettbewerbsprodukt üblicherweise 13%), Werkstückwerkstoff GD-AlSi9Cu3, Bohrung 43H8, Länge: 230 mm, Maschine Honsberg Lamb Mach 1HSC mit zwei Spindeln (Drehzahl bis 16 000 min-1) die Oberflächenqualität deutlich verbessert werden. Die erzielte mittlere Rautiefe Rz betrug 1,9 µm, bei einem Wettbewerbsprodukt betrug Rz etwa 8 µm. Beim Drehen von Räder aus Aluminium steigerte der Kühlschmierstoff die Standzeit um 20%Die Aluminium-Räderfertigung ist eines der Wachstumssegmente der Automobil-Zulieferindustrie. Die wachsenden Forderungen nach weiterer Gewichtsreduzierung hat die Produktionszahlen für Guss-Aluminiumräder ansteigen lassen. Mit P3-multan 97-10 D (Konzentration 5%, Sprühvorrichtung/ Minimalmengenschmierung) konnte bei Drehoperationen an Aluminiumrädern aus AlSi7Mg (Radtyp 6,5 3 160, Wanddicke 9,5 mm) mit runden Hartmetall-Spezialwendeplatten unter anderem die Maßhaltigkeit am Reifensitz gegenüber dem bisherigen herkömmlichen Kühlschmierstoff erheblich verbessert werden, bedingt durch die niedrige Temperatur am Felgenbett. Die Werkzeug-Standzeit der Wendeplatten stieg um mindestens 20%. Die geforderte Toleranz konnte bis zu einer Produktion von 50 bis 65 Rädern maßgenau eingehalten werden. Die bisherige Produktionszahl lag bei 25 bis 45 Rädern. Die Effizienz beider Fertigungsprozesse ergibt sich aus der hohen Oberflächenqualität, der langen Werkzeugstandzeit sowie dem geringen Kühlschmierstoffverbrauch.Bearbeitete Werkstücke gelangen im Laufe des weiteren Fertigungsprozesses in Reinigungs- und Vorbehandlungsbäder. Optimale Ergebnisse lassen sich am besten durch eine integrierte Prozessführung erreichen, für die der Hochleistungs-Kühlschmierstoff ausgelegt ist, basierend auf Emulgator-, Korrosionsschutz- und Schmiermittel-Modulen. Das zur nachfolgenden Reinigung eingesetzte Produkt P3-emulpon 97-10, ein Neutralreiniger, ist aus den gleichen Emulgator- und Korrosionsschutz-Modulen aufgebaut. Die Vorteile dieses Konzepts sind eine hohe Kompatibilität zwischen Metallbearbeitung und anschließender Reinigung (Bild 5). Der Differenzbetrag zwischen blauer (Kühlschmierstoff P3-multan 97-10) und grüner Kurve (Ölgehalt in P3-multan 97-10) entspricht der Menge, die nicht über den Reiniger P3-emulpon 97-10 ergänzt werden muss, sondern über Eintrag der P3-multan-97-10-Emulsion zur Verfügung steht. Erfahrungen beim Innendrehen von Nockenwellenlagern in einem schwedischen Automobilwerk bestätigen dieses Modell.Korrosionsinhibierende Eigenschaften sind gutDie korrosionsinhibierenden Eigenschaften des Emulsionsreinigers P3-emulpon 6771, ebenfalls nach demselben Modulprinzip konzipiert, werden durch zyklische Voltammetrie, einer elektrochemischen Messmethode, eindeutig belegt. Das korrosionsinhibierende Potenzial ist charakterisiert durch niedrige Stromdichtemaxima. Im Vergleich zum parallel getesteten Standard-Kühlschmierstoff liegen die Maxima bei P3-multan 97-10 D, P3-emulpon 6771 beziehungsweise P3-emulpon 97-10, deutlich niedriger. Plattenklimatest und Praxis bestätigen die Eignung aller Produkte für die Teilelagerung. So ermöglicht die Anwendung von P3-emulpon 6771 die Zwischenlagerung über mehrere Monate, Seetransport in Verpackungen eingeschlossen.Die feindisperse Emulsion verbessert AblaufverhaltenDie Modulkonzeption ermöglicht die konsequente Umsetzung einer integrierten Prozessführung: Zerspanung, Reinigung und Korrosionsschutz. Die hohe tribologische Leistungsfähigkeit steigert Werkzeugstandzeiten. Die feindisperse Emulsion (Teilchengrößemittelwert: 180 nm) sorgt für gutes Ablaufverhalten. Die Folgen sind niedrige Ausschleppungsraten und geringer Verbrauch. Dies bedeutet weniger Produktnachgaben und führt zu hoher Wirtschaftlichkeit. Die gute Spülwirkung senkt den Verbrauch an Instandhaltungsreinigern. In der Abwasseraufbereitung schließlich wird die benötigte Menge an Entsorgungschemikalien verringert. Die hohe Reinigungskraft des Neutralreinigers P3-emulpon 97-10 kann konsequent weiter genutzt werden zur Anwendung als Instandhaltungs- und Bodenreiniger. Diese technologischen Leistungsvorteile ergeben im Einzelnen, vor allem aber in der Summe, signifikante wirtschaftliche Vorteile. Das Umweltverhalten des neuen Kühlschmierstoffes und seiner Module sind günstig. Chlorierte Kohlenwasserstoffe sind nicht enthalten. Die Umweltbelastung ist aufgrund der angewendeten, vergleichsweise niedrigen Konzentrationen gering. Der Kühlschmierstoff ist nach toxikologischen Gesichtspunkten gut verträglich. Gesundheitsrelevante Beeinträchtigungen sind nicht zu erkennen. Keiner der Inhaltsstoffe ist hautsensibilisierend, wie dermatologische Untersuchungen belegen.