An moderne wassermischbare Kühlschmiermittel werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt. Dazu zählen neben den Hauptaufgaben Kühlen und Schmieren auch sekundäre Aufgaben wie der Späneabtransport, der Korrosionsschutz für Werkstück und Werkzeug, ein gutes Ablaufverhalten, eine gute Verträglichkeit mit den anderen Prozessmedien und vieles mehr.
Das Bearbeiten von Eisengusslegierungen erfolgt häufig mit wassergemischten Kühlschmierstoffen. Eine entscheidende Rolle für die Auswahl des dabei eingesetzten Produktes spielt die Korrosionsanfälligkeit der verwendeten Legierung. Dabei wird ersichtlich, dass selbst bei reiner Gussbearbeitung die Anforderungen an den Korrosionsschutz der Kühlschmieremulsion sehr unterschiedlich sein können. Da häufig eine Mischbearbeitung verschiedener Legierungen erfolgt, muss sich die Auswahl am empfindlichsten Material 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 Wahl zu treffen, stehen einige Kenngrößen zum Korrosionsschutz zur Verfügung. Diese helfen, um im laufenden Betrieb den aktuellen Zustand der Emulsion zu überprüfen.
- Herberts-Test (DIN 51 360/1) Hier werden auf eine genormte Gusseisenplatte Stahlspäne in einer genau festgelegten Menge aufgelegt. Auf diese Späne einer 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 zwei Gramm genormte Gusseisenspäne gegeben und für zwei Stunden mit zwei 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.
Dem Unternehmen Hebro Chemie ist es gelungen, mit KSM 565B und KSM 505B (mit besonderen, chlorfreien Schmierzusätzen) zwei Produkte zu entwickeln, die die an sie gestellten Anforderungen weit übertreffen. Im Einzelnen waren bei der Entwicklung folgende Punkte 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
- lange Werkzeugstandzeiten
Ein Hauptaugenmerk wurde auf den Korrosionsschutz gelegt. Dabei konnten die Laborergebnisse (Abb.1) im Praxisversuch bestätigt werden.
Man kann deutlich erkennen, dass bei beiden Produkten ab Konzentrationen von etwa 2,5 % der Korrosionsschutz 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.
Schaumverhalten
Daneben war nicht nur diesem Kunden auch das Schaumverhalten wichtig. Im Vorfeld erfolgten im Rahmen der Produktentwicklung im Labor umfangreiche Versuche zum Schaumverhalten.
Hierzu 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 KSM 565B bereits bei 5° dH praktisch schaumfrei ist, während der Vergleichskühlschmierstoff erst ab etwa 17° dH eine deutliche Reduzierung des Schaums aufweist (Abb. 2).
Dieses Verhalten wurde bei einem Spezialisten aus dem Bereich Kunststofftechnologie bestätigt. Diese Firma, tätig im Bereich Heißkanaldüsen, verarbeitet auf einer Vielzahl von Bearbeitungszentren unter anderem 1.2311 (40CrMnMo7) bei hohen Schnittgeschwindigkeiten.
Dabei kam es mit dem zuvor verwendeten Kühlschmierstoff zu einem Schaumaufbau im Emulsionstank, obwohl die Ansatzwasserhärte bei ca. 15° dH lag. Wie der Kunde bestätigte, konnte durch den Einsatz des KSM 565 B die störende Schaumentwicklung komplett unterbunden werden. Der Korrosionsschutz war gut, die Schmierleistung auch bei niedrigen Konzentrationen sehr gut. „Seit der Umstellung auf KSM 565B konnten wir die Emulsionsstandzeit auf zwei Jahre verlängern“, so der Kunde weiter. Mit verantwortlich hierfür ist nicht zuletzt die besonders gute Wasserhärtestabilität des Produktes. Es konnten bis 100° dH und mehr erreicht werden, ohne dass die Emulsionen sich spalteten.
Hebro Chemie GmbH Tel. 02166/60090 Fax 02166/600999 www.hebro-chemie.de
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