Kühlschmierstoffe: Unterschied zwischen den Versionen

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Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoffe (Abkürzung: KSS) sollen beim Trennen und [[Umformen]] von Werkstoffen
 
  
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* durch Kühlung Wärme abführen,
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Neben diesen Aufgaben sollen Kühlschmierstoffe die Bearbeitungsstelle reinigen und Korrission vermeiden.
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==Arten der Kühlschmierstoffe==
 
==Arten der Kühlschmierstoffe==
Für spannende Fertigungsverfahren werden nichtwassermischbare und wassermischbare Kühlschmierstoffe verwendet Die Auswahl erfolgt nach dem Fertigungsverfahren, nach der Schnittgeschwindigkeit, dem zu zerspannenden Werkstoff und der erforderlichen Kühl- und Schmierwirkung.
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Für spanende Fertigungsverfahren werden nichtwassermischbare und wassermischbare Kühlschmierstoffe verwendet. Die Auswahl erfolgt nach dem Fertigungsverfahren, nach der Schnittgeschwindigkeit, dem zu zerspannenden Werkstoff und der erforderlichen Kühl- und Schmierwirkung.
  
==Wassermischbare Kühlschmierstoffe==
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===Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe===
werden vor ihre Anwendung mit Wasser gemischt. Man unterscheidet zwischen mieralölhaltigen wassergemischten Kühlschmierstoffen und mineralölfreien Lösungen
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Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe sind Mineralöle ohne Zusätze oder mit chemisch wirkenden und schmierfilmbildenden Zusätzen ([[organische Verbindung]]en, die [[Schwefel]] und [[Phosphor]] enthalten). Schmierfilmbildende Zusätze sind natürlich und syntetische Fettsäuren. Diese Kühlschmierstoffe enthalten oft noch Zusätze, welche die Bildung von Ölnebel und Schaum sowie Korrosion vermindern. Sie werden eingesetzt, wenn eine gute Schmierungwirkung verlangt wird. Sie werden bei niedriegen Schnittgeschwindigkeiten verwendet, wenn hohe Oberflächengüten erreicht werden sollen. Es steht die Schmierwirkung im Vordergrund.
  
===Mineralölhaltigen wassergemischten Kühlschmierstoffe===
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===Wassermischbare Kühlschmierstoffe===
sind milchig-weiße Öl-in-Wasser-Emulsionen. Bei der Herstellung muß der Kühlschmierstoff in das Wasser eingerührt werden, nicht umgekehrt. Sie werden eingestetzt, wenn gute Kühlwirkung, aber nur geringe Schmierwirkungen erforderlich ist.
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werden vor ihre Anwendung mit Wasser gemischt. Man unterscheidet zwischen mineralölhaltigen wassergemischten Kühlschmierstoffen und mineralölfreien Lösungen. Sie werden bei hohen Schnittgeschwindigkeiten eingesetzt, wenn die Kühlwirkung wichtig ist.
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===Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe===
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====Mineralölhaltige wassergemischte Kühlschmierstoffe====
sind Mineralöle ohne Zusätzte oder mit chemisch wirkenden und schmierfilmbildenen Zusätze bestehen aus organischen Verbindungen, die Schwefel und Phosphor enthalten. Schmierfilmbildene Zusätzte sind natürlich und syntetische Fettsäuren. Diese Kühlschmierstoffe enthalten oft noch Zusätzte, welche die Bildung von Ölnebel und Schaum sowie Korrion vermindern. Sie werden eingestzt, wenn eine gute Schmierungwirkung verlangt wird.
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sind milchig-weiße Öl-in-Wasser-Emulsionen. Bei der Herstellung muss der Kühlschmierstoff in das Wasser eingerührt werden, nicht umgekehrt. Sie werden eingesetzt, wenn gute Kühlwirkung, aber nur geringe Schmierwirkungen erforderlich ist.
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Die bekannteste mineralölhaltige wassergemischte Emulsion ist Bohrmilch.  Bohrmilch ist eine Emulsion von 2 bis 8% Öl im Wasser. Bei besonderen Schmierwirkungen kann die Konzentration auch 10% oder mehr betragen. Im Gebrauch verringert sich der Ölgehalt, da an den Werkstück mehr Öl als Wasser haften bleibt.
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====Mineralölfreie Lösungen====
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sind fast klare durchsichtige Lösungen von Soda oder Natriumnitriden in Wasser. Ihr Anwendungsgebiet entspricht dem der Emulsionen.
  
 
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==Schmierung==
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Spanende Bearbeitungen finden im Gebiet der Mischreibung statt. Kühlschmierstoffe verringern durch Schmierung die Reibung an der Wirkstelle und vermindern damit den Verschleiß der Werkzeuge und die Erwärmung der Werkstücke sowie den Energiebedarf. Kühlschmierstoffe für hohe  und höchste Beanspruchungen enthalten besondere Wirkstoffe, die bei hohen Drücken und Temperaturen mit dem zu bearbeiten Werkstoff reagieren. Dadurch wird verhindert, daß Rauhigkeitsspitzen von Werkstück und Werkzeug verschweißen (Adhäsionverschleiß). Solche Zusätze sind EP-Additive (Extrem-Pressure-Additive). Sie benötigen im Kühlschmierstoff Mindesttemperaturen und Mindestdrücke, um wirksam zu werden.
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Darüber hinaus werden AW-Wirstoffe (Antiwear-Zusätze) in die Kühlschmierstoffe gegeben, die an der Oberfläche von Werkzeug und Werkstück einen haftenden Film bilden, der die unmittelbare Berührung der gleitenden Flächen vermindert.
  
==Schmierung==
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Die technischen Eigenschaften, die von Kühlschmierstoffen gefordert werden, lassen sich häufig nur durch Zugabe bestimmter Zusätze, sogenannter Additvie, erreichen.
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| Öl, Emulsion
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| Schmiereigenschaften erhöhen
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| Öl, Emulsion
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| Verschweißung zwischen Metalloberflächen verhindern bei hohen Drücken und Temperaturen (bis 1.000°c)
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| Geschwefelte Fette und Öle, phosphorhaltige Verbindungen, chlorhaltige Verbindungen
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| Korrosionschutzmittel
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| Öl, Emulsion
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| Sollen das Rosten von Metalloberflächen vermeiden
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| Organische Borverbindungen, [[Natriumnitrit]]
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| Antinebelzusätze
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| Öl, Emulsion
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| Sollen  das Zerreißen des Öls in feinste Tröpfchen erschweren und so Ölnebel verhindern
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| Hochmolekulare Substanzen
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| Alterungsschutzstoffe
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| Öl, Emulsion
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| Reaktion mit Luftsauerstoff verringern
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| Organische Sulfide, Zinkdithiophosphate
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| Konservierungsmittel
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| Emulsion
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| Bildung von Mikroorganismen verhindern
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| Aromatische Amine
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| Fettschmierstoffe
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| Emulsion
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| Sollen die Schmierung verbessern
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| Graphite
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| Emulgatoren
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| Emulsion
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| Sollen Öl mit Wasser dauerhaft verbinden
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| Tenside, Alkaliseifen
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| Antischäummittel
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| Emulsion
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| Schaumbildung vermindern
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| Siliconpolymere, Tributylphosphat
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| Biozide
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| Emulsion
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| Bildung von Bakterien, Keime und Pilzen verhindern
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| [[Formaldehyd]], [[Phenol]], Isothiazolinone
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==Kühlung==
 
==Kühlung==
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Die Kühlschmierstoffe sollen die Wärme möglichst schnell von der Wirkstelle abführen und damit das Werkzeug und das Werkstück kühlen. Dadurch wird die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und das Gefüge in den Randschichten nicht verändert.
  
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Die Kühlwirkungen ist von der Kühlschmierstoffmenge je Minute, von der Form und Richtung des Kühlschmierstoffstrahls, von der Viskosität und von der Art und der Temperatur des Kühlschmierstoffes abhängig. Bei wassergemischten Kühlschmierstoffen trägt das Verdampfen von Wasser wessentlich zur Kühlung bei.
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==Spülung und Transport==
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Durch das Kühlschmiermittel sollen außerdem die anfallende Späne von Zerspannungsstelle weggespült und transportiert werden.
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Das Spülvermögen und der Transport der Späne ist vor allem von der [[Viskosität]], von Volumenstrom und dem Druck abhängig.
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==Pflege von Kühlschmierstoffen==
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Kühlschmierstoffe müssen regelmäßig gepflegt werden, um ihre Gebrauchsfähigkeit zu erhalten.
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1. Mindestens wöchentlich soll der Kühlschmierstoff auf:
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* Konzentration:
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wird mit dem [[Refraktometer]] gemessen (ist nicht sehr genau, da die Messung von der Temperatur und Größe der Öltropfen abhängt). Besser ist die [[Titration]]. In der Regel sinkt der Ölgehalt. Es kann aber auch vorkommen, dass durch Öl vom Werkstück, Hydrauliköl oder Lecköl eine höhere Öl Konzentratoin gemessen wird. Bei Dreh- und Fräsmaschienen haben eine Konzentration von 4-5%, bei Schleifmaschinen 3-4%. 
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* pH-Wert
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Kann mit eiem [[pH-Meter]] elektrisch gemessen werrden oder einfach mit [[Indikator]]streifen. Einen [[pH-Wert]] zwischen 1 und 7 bezeichnet man als sauer, 7 ist neutal und 7 bis 14 ist die Lösung alkalisch (Lauge). Der pH-Wert für KSS sollte zwischen 8 und 9,5 liegen! Geringere pH-Werte erhöhen die Korrosion. Höhere pH-Werte greifen die Haut stärker an. Folgen sind Hauterkrankungen, rote oder geschwollen Hände.
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* Bakterienbefall
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Nitrit-Test: [[Nitrit]] wird von Bakterien gebildet und somit ist der Nitritgehalt ein Verschmutzungindikator. Der Nitritgehalt wird meistens mit Teststäbchen gemessen.
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* Pilzbefall
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Mikrobakterieller Befall: Kann man testen mit Biotest z. B. Dip-Slides. Mit diesem Verfahren wird die Anzahl der Keime bestimmt.
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überpfüft werden.
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2. Für jede Maschiene oder für die Zentrale Kühlschmierstoffversorgung sollte ein Überwachungsprotokoll angelegt und sichbar verwahrt werden.
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3. In jeder Abteilung sollte ein Mitarbeiter benannt werden, der für die Überwachung der Pfelge des KSS verantworlich ist.
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==Reinigung==
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Alle Kühlschmierstoffe müssen gereinigt werden, da während ihres Einstatzes Abrieb, Späne und Fremdöle, z.B. aus der Maschinenschmierung, aus der Hydraulik oder Korrosionsschutzöl auf dem Werkstück in den Kühlschmierkreislauf gelangen können.
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Saubere Kühlschmierstoffe ergeben eine bessere Oberflächengüte der Werkstücke und vermindernte Ausschussquote. Die Reinigung erfolgt durch Filter, Absetzbecken oder Magnetabscheidung.
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Die auf dem Werkstücken zurückbleibenden Kühlschmierstoffreste müssen häufig vor der Weiterbearbeitung, vor Kontroll- und Messarbeiten und besonders vor nachfolgenden Oberflächenbehandlungen, wie z. B. [[Galvanisieren]] oder Lackieren, entfernt werden.
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==Entsorgung==
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Bei der Pflege von Kühlschmierstoffen fallen Späne, Filterkuchen, Ölschlämme und Öl-Wasser-Gemische an. Diese Stoffe müssen durch betriebsinterne Aufbereitung entölt oder entwässert werden. Vor der Weitergabe an Müllverbrennungsanlagen oder Deponien muß die Zusammensetzung geklärt und die Zustimmung der zuständigen Behörde eingeholt werden.
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{{www}}
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==Quellennachweis==
 
[http://www.umweltschutz-bw.de/index.php http://www.umweltschutz-bw.de/index.php]
 
[http://www.umweltschutz-bw.de/index.php http://www.umweltschutz-bw.de/index.php]
  
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Fachkunde Metall
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Unterrichtsmaterial Herr Etzien
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[[Kategorie:Fertigungstechnik]]
 
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]
 
[[Kategorie:Werkstofftechnik]]
 
[[Kategorie:Werkstofftechnik]]
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[[Kategorie:Chemie]]
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[[Kategorie:Chemikalien]]

Aktuelle Version vom 14. September 2017, 19:29 Uhr

704px-Makino-S33-MachiningCenter-example.jpg

Funktion

Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoffe (Abkürzung: KSS) sollen beim Trennen und Umformen von Werkstoffen

  • durch Schmierung Reibung vermindern,
  • durch Kühlung Wärme abführen,
  • durch Spülen Späne transportieren
  • die Standzeit der Werkzeuge erhöhen,
  • die Oberflächen der Werkstücke verbessern,
  • das mögliche Zeitspannungvolumen erhöhen.

Neben diesen Aufgaben sollen Kühlschmierstoffe die Bearbeitungsstelle reinigen und Korrosion vermeiden.

Normung der Kühlschmiertstoffe

Einteilung der Kühlschmierstoffe nach DIN 51385

Nr. Benennung Definition
0 Kühlschmierstoff Stoff, der beim Trennen und teilweise beim Umformen von Werkstoffen zum Kühlen und Schmieren eingesetzt wird
1 Nichtwassermischbarer Kühlschmierstoff Kühlschmierstoff, der für die Anwendung nicht mit Wasser gemischt wird
2 wassermischbarer Kühlschmierstoff Kühlschmierstoff, der vor seiner Anwendung mit Wasser gemischt wird
2.1 emulgierbarer Kühlschmierstoff wassermischbarer Kühlschmierstoff, der die diskontinuierliche Phase einer Emulsion (Öl-in-Wasser) bilden kann
2.2 wasserlöslicher Kühlschmierstoff Kühlschmierstoff, der mit Wasser gemischt Lösungen ergibt; hierzu gehören neben echten Lösungen auch Lösungen der Assoziationskolloide, z. B. "Lösungen von Seifen"
3 wassergemischter Kühlschmierstoff mit Wasser gemischter Kühlschmierstoff (wassermischbarer Kühlschmierstoff im Anwendungszustand)
3.1 Kühlschmier-Emulsion (Öl-in-Wasser) mit Wasser gemischter emulgierbarer Kühlschmierstoff (gebrauchsfertige Mischung)
3.2 Kühlschmier-Lösung mit Wasser gemischter wasserlöslicher Kühlschmierstoff (gebrauchsfertige Mischung)

Arten der Kühlschmierstoffe

Für spanende Fertigungsverfahren werden nichtwassermischbare und wassermischbare Kühlschmierstoffe verwendet. Die Auswahl erfolgt nach dem Fertigungsverfahren, nach der Schnittgeschwindigkeit, dem zu zerspannenden Werkstoff und der erforderlichen Kühl- und Schmierwirkung.

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe sind Mineralöle ohne Zusätze oder mit chemisch wirkenden und schmierfilmbildenden Zusätzen (organische Verbindungen, die Schwefel und Phosphor enthalten). Schmierfilmbildende Zusätze sind natürlich und syntetische Fettsäuren. Diese Kühlschmierstoffe enthalten oft noch Zusätze, welche die Bildung von Ölnebel und Schaum sowie Korrosion vermindern. Sie werden eingesetzt, wenn eine gute Schmierungwirkung verlangt wird. Sie werden bei niedriegen Schnittgeschwindigkeiten verwendet, wenn hohe Oberflächengüten erreicht werden sollen. Es steht die Schmierwirkung im Vordergrund.

Wassermischbare Kühlschmierstoffe

werden vor ihre Anwendung mit Wasser gemischt. Man unterscheidet zwischen mineralölhaltigen wassergemischten Kühlschmierstoffen und mineralölfreien Lösungen. Sie werden bei hohen Schnittgeschwindigkeiten eingesetzt, wenn die Kühlwirkung wichtig ist.

Mineralölhaltige wassergemischte Kühlschmierstoffe

sind milchig-weiße Öl-in-Wasser-Emulsionen. Bei der Herstellung muss der Kühlschmierstoff in das Wasser eingerührt werden, nicht umgekehrt. Sie werden eingesetzt, wenn gute Kühlwirkung, aber nur geringe Schmierwirkungen erforderlich ist.

Die bekannteste mineralölhaltige wassergemischte Emulsion ist Bohrmilch. Bohrmilch ist eine Emulsion von 2 bis 8% Öl im Wasser. Bei besonderen Schmierwirkungen kann die Konzentration auch 10% oder mehr betragen. Im Gebrauch verringert sich der Ölgehalt, da an den Werkstück mehr Öl als Wasser haften bleibt.

Mineralölfreie Lösungen

sind fast klare durchsichtige Lösungen von Soda oder Natriumnitriden in Wasser. Ihr Anwendungsgebiet entspricht dem der Emulsionen.

Einteilung KSS.gif

Schmierung

Spanende Bearbeitungen finden im Gebiet der Mischreibung statt. Kühlschmierstoffe verringern durch Schmierung die Reibung an der Wirkstelle und vermindern damit den Verschleiß der Werkzeuge und die Erwärmung der Werkstücke sowie den Energiebedarf. Kühlschmierstoffe für hohe und höchste Beanspruchungen enthalten besondere Wirkstoffe, die bei hohen Drücken und Temperaturen mit dem zu bearbeiten Werkstoff reagieren. Dadurch wird verhindert, daß Rauhigkeitsspitzen von Werkstück und Werkzeug verschweißen (Adhäsionverschleiß). Solche Zusätze sind EP-Additive (Extrem-Pressure-Additive). Sie benötigen im Kühlschmierstoff Mindesttemperaturen und Mindestdrücke, um wirksam zu werden.

Darüber hinaus werden AW-Wirstoffe (Antiwear-Zusätze) in die Kühlschmierstoffe gegeben, die an der Oberfläche von Werkzeug und Werkstück einen haftenden Film bilden, der die unmittelbare Berührung der gleitenden Flächen vermindert.

Additve

Die technischen Eigenschaften, die von Kühlschmierstoffen gefordert werden, lassen sich häufig nur durch Zugabe bestimmter Zusätze, sogenannter Additvie, erreichen.

Art der Zusätze Einsatzt Wirkung Beispiele
Polar Zusätze Öl, Emulsion Schmiereigenschaften erhöhen Natürliche Fette und Öle, synthetischer Ester
EP-Zusätzte Öl, Emulsion Verschweißung zwischen Metalloberflächen verhindern bei hohen Drücken und Temperaturen (bis 1.000°c) Geschwefelte Fette und Öle, phosphorhaltige Verbindungen, chlorhaltige Verbindungen
Korrosionschutzmittel Öl, Emulsion Sollen das Rosten von Metalloberflächen vermeiden Organische Borverbindungen, Natriumnitrit
Antinebelzusätze Öl, Emulsion Sollen das Zerreißen des Öls in feinste Tröpfchen erschweren und so Ölnebel verhindern Hochmolekulare Substanzen
Alterungsschutzstoffe Öl, Emulsion Reaktion mit Luftsauerstoff verringern Organische Sulfide, Zinkdithiophosphate
Konservierungsmittel Emulsion Bildung von Mikroorganismen verhindern Aromatische Amine
Fettschmierstoffe Emulsion Sollen die Schmierung verbessern Graphite
Emulgatoren Emulsion Sollen Öl mit Wasser dauerhaft verbinden Tenside, Alkaliseifen
Antischäummittel Emulsion Schaumbildung vermindern Siliconpolymere, Tributylphosphat
Biozide Emulsion Bildung von Bakterien, Keime und Pilzen verhindern Formaldehyd, Phenol, Isothiazolinone

Kühlung

Die Kühlschmierstoffe sollen die Wärme möglichst schnell von der Wirkstelle abführen und damit das Werkzeug und das Werkstück kühlen. Dadurch wird die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und das Gefüge in den Randschichten nicht verändert.

Die Kühlwirkungen ist von der Kühlschmierstoffmenge je Minute, von der Form und Richtung des Kühlschmierstoffstrahls, von der Viskosität und von der Art und der Temperatur des Kühlschmierstoffes abhängig. Bei wassergemischten Kühlschmierstoffen trägt das Verdampfen von Wasser wessentlich zur Kühlung bei.

Spülung und Transport

Durch das Kühlschmiermittel sollen außerdem die anfallende Späne von Zerspannungsstelle weggespült und transportiert werden. Das Spülvermögen und der Transport der Späne ist vor allem von der Viskosität, von Volumenstrom und dem Druck abhängig.

Pflege von Kühlschmierstoffen

Kühlschmierstoffe müssen regelmäßig gepflegt werden, um ihre Gebrauchsfähigkeit zu erhalten.

1. Mindestens wöchentlich soll der Kühlschmierstoff auf:

* Konzentration:

wird mit dem Refraktometer gemessen (ist nicht sehr genau, da die Messung von der Temperatur und Größe der Öltropfen abhängt). Besser ist die Titration. In der Regel sinkt der Ölgehalt. Es kann aber auch vorkommen, dass durch Öl vom Werkstück, Hydrauliköl oder Lecköl eine höhere Öl Konzentratoin gemessen wird. Bei Dreh- und Fräsmaschienen haben eine Konzentration von 4-5%, bei Schleifmaschinen 3-4%.

* pH-Wert

Kann mit eiem pH-Meter elektrisch gemessen werrden oder einfach mit Indikatorstreifen. Einen pH-Wert zwischen 1 und 7 bezeichnet man als sauer, 7 ist neutal und 7 bis 14 ist die Lösung alkalisch (Lauge). Der pH-Wert für KSS sollte zwischen 8 und 9,5 liegen! Geringere pH-Werte erhöhen die Korrosion. Höhere pH-Werte greifen die Haut stärker an. Folgen sind Hauterkrankungen, rote oder geschwollen Hände.

* Bakterienbefall

Nitrit-Test: Nitrit wird von Bakterien gebildet und somit ist der Nitritgehalt ein Verschmutzungindikator. Der Nitritgehalt wird meistens mit Teststäbchen gemessen.

* Pilzbefall

Mikrobakterieller Befall: Kann man testen mit Biotest z. B. Dip-Slides. Mit diesem Verfahren wird die Anzahl der Keime bestimmt.

überpfüft werden.

2. Für jede Maschiene oder für die Zentrale Kühlschmierstoffversorgung sollte ein Überwachungsprotokoll angelegt und sichbar verwahrt werden.

3. In jeder Abteilung sollte ein Mitarbeiter benannt werden, der für die Überwachung der Pfelge des KSS verantworlich ist.

Reinigung

Alle Kühlschmierstoffe müssen gereinigt werden, da während ihres Einstatzes Abrieb, Späne und Fremdöle, z.B. aus der Maschinenschmierung, aus der Hydraulik oder Korrosionsschutzöl auf dem Werkstück in den Kühlschmierkreislauf gelangen können.

Saubere Kühlschmierstoffe ergeben eine bessere Oberflächengüte der Werkstücke und vermindernte Ausschussquote. Die Reinigung erfolgt durch Filter, Absetzbecken oder Magnetabscheidung.

Die auf dem Werkstücken zurückbleibenden Kühlschmierstoffreste müssen häufig vor der Weiterbearbeitung, vor Kontroll- und Messarbeiten und besonders vor nachfolgenden Oberflächenbehandlungen, wie z. B. Galvanisieren oder Lackieren, entfernt werden.

Entsorgung

Bei der Pflege von Kühlschmierstoffen fallen Späne, Filterkuchen, Ölschlämme und Öl-Wasser-Gemische an. Diese Stoffe müssen durch betriebsinterne Aufbereitung entölt oder entwässert werden. Vor der Weitergabe an Müllverbrennungsanlagen oder Deponien muß die Zusammensetzung geklärt und die Zustimmung der zuständigen Behörde eingeholt werden.

Weblinks

Quellennachweis

http://www.umweltschutz-bw.de/index.php

Fachkunde Metall

Unterrichtsmaterial Herr Etzien