InnovationsForum Fertigung Herausforderungen an Kühlschmierstoff durch Regulatorien

REACH, CLP und die Biozid-Verordnung nehmen heutzutage grossen Einfluss auf Entwicklungen von Kühlschmierstoffen. Dies führt in vielen Fällen zu einer Beschränkung der Quantität und reduziert die Auswahl an Stoffen.

Anbieter zum Thema

Rhenus Lub GmbH & Co KG

Virtuelle Fabrik

Blaser Swisslube AG

Strub + Co. AG

Die Anforderungen an Kühlschmierstoffe werden immer anspruchsvoller, da nicht nur die technische Performance und Leistung im Vordergrund steht. Sondern die Regularien REACH, CLP und die Biozid-Verordnung stellen ein hohes Mass an Anforderungen und nehmen somit grossen Einfluss auf einen Kühlschmierstoff. Alle diese Bedingungen erschweren die Entwicklung von einem humanverträglichen, kennzeichnungsfreien und stabilen Produkt. Das F&E-Team von Strub Swiss Tribology berücksichtigt dies im Rahmen einer Entwicklung von den ersten Ansätzen bis zur Fertigstellung. Das Resultat ist die Future-Resistant-Technology (FRT). Strub Swiss Tribology hat mit der neuen FR-Technologie eine exzellente und zukunftsorientierte wassermisch­bare KSS-Linie auf den Markt gebracht. Besonders ausschlaggebend ist, den Gesamtprozess des Kunden zu kennen, um sich durch aufwendige Testläufe in der Entwicklung Schritt für Schritt dem idealen Schmierstoffsystem zu nähern und die Steigerung der Effizienz möglichst weit auszuschöpfen. Dank langjähriger Erfahrung in Forschung und Entwicklung führte Strub die Stabillo-Cut-FRT-Linie ein. Diese zeichnet sich durch eine enorme Langzeitstabilität, längere Werkzeugstandzeiten und eine geringere Gefahrenklassifikation durch ausgewählte Rohstoffe aus. Die weltweite Überwachung, Visualisierung und die Dokumentation der Analyseparameter ist zu jeder Zeit und an jedem Ort via Strub-KSS-App gewährleistet. Das optimale Zusammenspiel von Kosten und Nutzen rundet das Portfolio durch einen attraktiven Preis ab. Höhere Schnittgeschwindigkeiten führen zu geringeren Produktionszeiten, vortrefflicher Oberflächenqualität und zu geringerer Nachbearbeitung. Die enorme Standzeit der FRT-­Linie basiert auf einem hohen pH-Startwert und einer hohen Alkalireserve. Der Vorteil einer erhöhten Standzeit gegenüber einem konventionellen KSS ist in der Abbildung 4 graphisch dargestellt. Das komplette Sortiment lässt keine Wünsche in Bezug auf Bearbeitung von Materialien und Zerspanungsprozesse offen. Alle FRT-Produkte enthalten keine freie Borsäure, sind frei von Formaldehyd und entsprechenden Abspaltern.

Gesundheitliche Anforderungen

Neben einer reibungslosen Bearbeitung steht auch den gesundheitlichen Anforderungen in Bezug auf den Menschen nichts im Wege. Ein Produkt aus der Linie ist komplett frei von Bioziden. Neben neusten Additiven bewährten sich auch ältere Technologien und vor allem die Kombination aus beidem. Verschiedenste Kombinationen von Additiven wurden getestet, um herauszufinden, welche Bestandteile synergistische Eigenschaften aufweisen und bei welchen sich antagonistische Effekte feststellen liessen. Stabillo Cut FRT Al und ein Konkurrenzprodukt speziell für die Aluminiumbearbeitung ausgelobt, wurden auf 3.2315 (Al 6082) untersucht. Die Konzentration der Emulsionen wurde auf 7,5 % eingestellt. Der Tapping-Torque-Test wurde mittels eines unbeschichteten M4-Gewindebohrers bei 1500 rpm durchgeführt. In Abbildung 2 ist der grafische Vergleich zwischen einem Konkurrenzprodukt in Rot und Stabillo Cut FRT Al in Grün dargestellt. In der linken Graphik in Abbildung 2 ist die Differenz des Drehmoments von 66 Ncm deutlich zu erkennen. Im Vergleich zum Konkurrenzprodukt wurde bei Stabillo Cut FRT Al 47 % weniger Dreh­moment benötigt, um das Gewinde zu formen. Die herausragende Kühl- und Schmiereigenschaft spiegelt sich auch im Verlauf der Temperaturentwicklung wider. Beim Stabillo Cut FRT Al entsteht während des Formprozesses 41 % weniger Temperatur.

Schaumverhalten

Neben der Leistung ist das Schaumverhalten ein enorm wichtiger Parameter, der im Entwicklungsprozess ebenfalls berücksichtigt werden muss. Die Bestimmung des Schaums erfolgt in Anlehnung an die ASTM-D 892: Es werden 400 ml einer 5%igen Emulsion aus Leitungswasser mit 19 °dH in einen 1500-ml-Messzylinder gefüllt. Die Luft wird mit einem Druck von 60 kPa durch einen Diffusor am Boden des Messzylinders dispergiert. Nach 60 Sekunden wird die Zufuhr der Luft beendet, dies verdeutlicht die vertikal gestrichelte Linie in Abbildung 3. Der entstandene Schaum wurde alle 10 Sekunden gemessen. In Abbildung 3 ist die Schaumhöhe in Milliliter gegen die Zeit in Sekunden aufgetragen. Der entstandene Schaum ist bei Stabillo Cut FRT Al nach 60 Sekunden mit 900 ml am geringsten. Die Höhe des Schaums bei den Konkurrenzprodukten B, A und C ist nach 60 Sekunden bei 1000 ml, 1100 ml und 1200 ml. Nachdem der Lufteintrag beendet worden ist, kann man beobachten, bei welcher Emulsion der Schaum am schnellsten zerfällt. Der Schaum des Konkurrenzprodukts A ist nach 7 Sekunden zerfallen. Bei Stabillo Cut FRT Al zerfällt der Schaum nach 11 und bei den beiden Konkurrenzprodukten B und C nach 18 Sekunden. Bei anspruchsvollen Operationen schneidet das Produkt herausragend ab und hält einer kontinuierlichen robotergesteuerten Bearbeitung ohne Unterbrechung stand. In Abbildung 1 bei der Operation Fräsen «fliegen die Späne» und dem Kühlschmierstoff wird einiges abverlangt. Stabillo Cut FRT Al ist voll im Einsatz bei der Bearbeitung des Werkstoffs 3.2315 (Al 6082). Die optimale Spül- und Waschwirkung ergänzt die positiven Eigenschaften. Eine herausragende Hartwasserstabilität und ausgezeichnetes Demulgierverhalten runden die Anforderungen an einen zukunftsorientierten Kühlschmierstoff ab. Zum einen ist es entscheidend, in der Entwicklungsphase Erkenntnisse über verschiedenste Prozess­parameter und chemische wie physikalische Eigenschaften zu erhalten. Zum anderen ist es wichtig, stets aktuelles Wissen über Verordnungen und Regularien im Rahmen einer Entwicklung frühzeitig einfliessen zu lassen. Dies ist der einzig richtige Weg, der zu einer zukunfts­orientierten Entwicklung eines Kühlschmierstoffs führt. Das F&E-Team von Strub Swiss Tribology vereint diesen Ansatz mit der humanverträglichen, kennzeichnungsarmen und stabilen Future-Resistant-Technology. SMM

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