Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoffe – kurz KSS oder auch Bohr- bzw. Schleifmilch genannt – werden in der Fertigungstechnik beim Spanen, Trennen und Umformen mit Werkzeugmaschinen verwendet. Kühlschmierstoffe dienen der Wärmeabfuhr und vermindern durch Kühlung und Schmierung die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück. Außerdem sorgen sie für eine bessere Maßhaltigkeit des Werkstücks, eine bessere Oberflächengüte, eine Verringerung der Aufbauschneidenbildung am Werkzeug und die Bindung des Staubes (z. B. beim Schleifen). Kühlschmierstoffe helfen bei einigen Zerspanungsprozessen auch dabei, die Späne durch Abspülen aus dem Arbeitsumfeld zu entfernen. Ein weiterer Nebeneffekt der Kühlschmiermittel ist der Korrosionsschutz des Werkstücks und der Maschine.
Kühlschmiermittel für Schmierung und Kühlung
Beim Spanen und Umformen tritt in erster Linie Mischreibung auf. Kühlschmiermittel verringern diese Reibung und reduzieren damit den Verschleiß des Werkzeugs, vermindern das Erwärmen des Werkstücks und den Energieverbrauch. Damit Kühlschmiermittel den unterschiedlichsten Anforderungen genügen, können Additive beigemischt sein. Beispielsweise reagieren EP-Additive (Extreme-Pressure-Additives) bei hohen Temperaturen und Drücken mit dem zu bearbeitenden Werkstoff und verhindern dadurch Rauheitsspitzen. AW-Additive (Antiwear-Additives) bilden an der Oberfläche des Werkzeugs und des Werkstücks einen haftenden Film.
Kühlschmiermittel dienen dazu, die Wärme möglichst schnell von der Wirkstelle abzutransportieren, um eine Veränderung des Gefüges in den Randschichten von Werkzeug und Werkstoff zu verhindern. Bei wassermischbaren Kühlschmiermitteln trägt neben dem Verdampfen des Wassers auch die hohe Wärmekapazität des Wasseranteils zur Kühlung bei. Mit einer guten Kühlung wird auch die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.
Zugabe von Zusatzstoffen
Neben Konzentraten gibt es auch Zusatzstoffe, die dem Kühlschmiermittel vor und während eines Einsatzes zugesetzt werden können. Dazu zählen beispielsweise Systemreinger, Entschäumer, Biozide (Bakterizide / Fungizide) zur Vor- und Nachkonservierung, Korrosionsschutzzusätze oder Inhibitoren.
Kühlschmiermittel, bzw. ihre Inhaltsstoffe müssen der EG-Verordnung 1907/2006 (REACH) vom 18.12.2006 entsprechen. Dazu müssen durch den Lieferanten EG-Sicherheitsdatenblätter bereitgestellt werden.
Man unterscheidet zwei Arten von Kühlschmiermitteln nach DIN 51385:
- Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe – (nw KSS)
Dabei handelt es sich um unlegierte Öle (ohne chemisch wirkende Zusätze) sowie legierte Öle. Meist werden naphten- oder paraffinbasische Mineralöle, synthetische Öle wie Hydrocrack Öle oder Esteröle verwendet, seltener hingegen Polyalphaolefine. Für sehr einfache Bearbeitungen genügt ein „reines“ Mineralöl, häufig werden jedoch Phosphor-, Schwefeladditive und Fettstoffe zugesetzt, um die Leistungsfähigkeit des Öls zu steigern. In ganz seltenen Fällen werden Chloradditive beigemischt. Chlorhaltige Öle sind höchstwirksam, jedoch gesundheitlich sehr bedenklich und in der Entsorgung sehr teuer. Weitere Additive dienen dem Korrosionsschutz; sie verringern Schaumbildung, Ölnebel und wirken der Abnutzung und Alterung entgegen. Nichtwassermischbare KSS kommen vornehmlich dann zum Einsatz, wenn eine hohe Schmierwirkung erwünscht ist.
- Wassermischbare und wassergemischte Kühlschmierstoffe (wm KSS)
Wassermischbare Kühlschmierstoffe sind wassermischbare Konzentrate oder anwendungsfertige Emulsionen. Mineralölhaltige, wassermischbare KSS enthalten neben Emulgatoren und Mineralöl auch Additive zur besseren Schmierung, wie zum Beispiel Fettstoffe und geschwefelte Additive, Korrosionsschutz-Zusätze und Zusätze, die eine Schaumbildung verhindern. Mineralölfreie, wassermischbare KSS sind in der Regel Lösungen, die zum Schmieren – anstatt Öl – etwa polymere Alkohole enthalten. Diese wassermischbaren KSS sorgen für eine gute Wärmeabfuhr, haben aber eine geringere Schmierwirkung als mineralölhaltige, wassermischbare KSS. Der Ölanteil bei wassermischbaren Emulsionen liegt meist zwischen 5 und 20 Prozent Einsatzkonzentration, je nach Schwere des zu bearbeitenden Werkstoffs.
In der Vergangenheit wurden auch häufig Emulsionen auf der Basis von Rapsöl verwendet. Diese haben sich jedoch nicht bewährt, da zu oft ein Alterungsprozess oder ein Befall durch Bakterien auftrat.
Eine Auswahl der wichtigsten wassermischbaren Kühlschmierstoffe nach Verwendungszweck finden sie im esgemo Kühlschmierstoff-Navigator.
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- Arten Kühlschmierstoffe
