Kühlschmierstoffe dienen dazu, den Werkzeugverschleiß zu reduzieren, die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen und so die Betriebskosten in der Fertigung zu senken. Außerdem wird durch den Einsatz eines geeigneten Kühlschmiermittels die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstücks deutlich erhöht. Je nach Einsatzart können verschiedene Arten von Kühlschmierstoffen genutzt werden.
Arten von Kühlschmierstoffen
Gemäß der Norm DIN 51385 gibt es zwei Hauptgruppen von Kühlmittelschmierstoffen (KSS): nichtwassermischbare und wassermischbare Kühlmittelschmierstoffe, wobei bei den wassermischbaren KSS weiter zwischen emulgierbaren und wasserlöslichen Kühlschmierstoffen unterschieden wird.
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe sind bereits gebrauchsfertig, wassermischbare werden in der Regel als Konzentrat geliefert. Emulgierbare Kühlschmierstoffe werden unmittelbar vor dem Gebrauch mit Wasser zu einer Emulsion angemischt. Aus wasserlöslichen Kühlschmierstoffen gewinnt man durch Vermischen mit Wasser Kühlschmierstofflösungen.
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe
Öle
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe bestehen in der Regel aus Mineralölen (Solventraffinate), es kommen aber auch Hydrocracköle, Polyalphaolefine oder esterbasierte Öle zum Einsatz. Je nach Einsatzart und Anforderung werden dem Kühlschmierstoff Additive zugemischt, um seine Eigenschaften zu optimieren.
Im Vergleich zu wassermischbaren Kühlschmierstoffen bieten nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe einige Vorteile: Aufgrund ihrer meist höheren Viskosität haben nichtwassermischbare KSS eine gute Schmierwirkung. Außerdem verfügen sie über eine hohe Druckaufnahmefähigkeit und gute Korrosionsschutzeigenschaften. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen keine Biozide zur Bekämpfung von Bakterien und Pilzen eingesetzt werden müssen, da sie nahezu keimfrei und bakterienresistent sind. Dadurch können nichtwassermischbare KSS auch deutlich länger verwendet werden als wassergemischte Kühlschmierstoffe.
Ein Nachteil von nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen ist jedoch, dass ihre Kühlwirkung auf Grund der geringen spezifischen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit sehr gering ist. Außerdem kann sich bei nichtwassermischbaren KSS ein Ölnebel bilden – vor allem bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Die dadurch entstehenden Aerosole können zu gesundheitsgefährdenden Belastungen der Lunge führen. Außerdem besteht die Gefahr, dass die nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffe (KSS) leicht entflammbar sind. Daher sollten ausreichende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, etwa automatische Löscheinrichtungen. Auch empfiehlt es sich, dass an der Oberseite der Maschine Druckentlastungsklappen installiert sind, so dass bei einer Verpuffung der Überdruck abkanalisiert werden kann.
Wassermischbare Kühlschmierstoffe
Bei wassermischbaren Kühlschmierstoffen unterscheidet man Emulsionen und Lösungen. Beide bestehen meist zu mehr als 90% aus Wasser und besitzen weitestgehend die gleichen physikalischen Eigenschaften. Zum Einsatz kommen sie vor allem dann, wenn es auf eine gute Kühl- und weniger auf eine gute Schmierwirkung ankommt.
Emulsionen
Kühlschmierstoff-Emulsionen bestehen aus Öl, Wasser, Emulgatoren und zusätzlichen Additiven. Mithilfe der Emulgatoren wird das Öl im Wasser dispergiert, sodass sich nach dem Mischen mit Wasser eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion bildet. Bei den Emulsionen wird zwischen „grobdispers“ und „feindispers“ unterschieden. Grobdisperse Emulsionen erkennt man an dem satten, milchigen Aussehen. Feindisperse Emulsionen zeichnen sich durch einen geringeren Austrag aus, wodurch sich Nachfüllmengen einsparen lassen.
Aufgrund ihrer guten Kühlwirkung und ihrer geringen Kosten sind Kühlschmierstoff-Emulsionen in der Industrie weit verbreitet. Im Vergleich zu nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen haben Emulsionen aber auch ein paar Nachteile: Ihnen fehlt beispielsweise die Resistenz gegen Mikroorganismen. Durch den Befall von Pilzen oder Bakterien reduziert sich das Korrosionsschutzverhalten einer Emulsion, auch der Geruch und die hygienischen Bedingungen für das Bedienpersonal verschlechtern sich deutlich. Ein Befall durch Mikroorganismen führt außerdem zu einer schlechteren Stabilität der Emulsion – und das kann zu Betriebsstörungen führen.
Lösungen
Kühlschmierstoff-Lösungen sind im Gegensatz zu Emulsionen frei von Mineralölen. Sie bestehen aus organischen Stoffen, Korrosionsinhibitoren und Bioziden und verfügen unter anderem über gute Kühleigenschaften. Da in Lösungen keine Emulgatoren enthalten sind, treten bei ihrer Verwendung weniger Schaumprobleme auf, als bei Emulsionen. Für eine bessere Leistungsfähigkeit können den Lösungen bei Bedarf Additive zugesetzt werden. Ein Nachteil von Kühlschmierstoff-Lösungen sind ihre schlechteren Schmiereigenschaften sowie ihre Tendenz, bei zu hoher Konzentration zu verkleben.
Additive
Durch das Beimischen von Additiven lassen sich die Eigenschaften von Kühlschmierstoffen wesentlich verändern. So haben Additive Einfluss auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Kühlschmierstoffs. Tribologisch wirksame Additive können außerdem die Reibungsverhältnisse verändern. Je nach Nutzung des Kühlschmierstoffs werden Art und Menge der Additive variiert.
Eine Auswahl verschiedener wassermischbaren Kühlschmierstoffe nach Verwendungszweck finden sie im esgemo Kühlschmierstoff-Navigator.
Für ein optimales Michschungsverhältnis steht Ihnen der esgemo Kühlschmierstoff-Rechner zur Verfügung.
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