Wozu braucht man in der Metallbearbeitung Kühlschmiermittel? Ein kleiner Exkurs in die Metallbearbeitung
Kühlschmiermittel im Einsatz
”Wo gehobelt wird, da fallen Späne!“ so sagt ein Sprichwort, welches allgemein eher dem holz- und weniger dem metallverarbeitendem Gewerbe zugeordnet wird. Doch was für Holz gilt, das gilt auch für Metall – so denkt der Fachmann beim Stichwort „Zerspanung“ bzw. „Zerspanungstechnik“ in der Regel an die Metallverarbeitung, obgleich diese auch auf Werkstoffe aus anderen Materialien zutreffend sind.
Es gibt in der Metallverarbeitung jedoch einen wesentlichen Unterschied zu der Bearbeitung anderer Werkstoffe, wie etwa Holz oder Kunststoff. Aufgrund der Materialeigenschaften der allermeisten Metalle, entsteht bei deren maschineller Bearbeitung in der Regel sehr viel Hitze. Das trifft auf praktisch alle zerspanende Verfahren, wie etwas das Bohren, Fräsen, Drehen oder Sägen, zu.
Überhitzung von Werkeug und Werkstück verhindern
Eine Überhitzung, sowohl des Werkstücks, als auch des Werkzeugs, ist zu verhindern, da das Metall hierbei seine Eigenschaften dauerhaft verändert. So kann z.B. das Werkstück spröde werden oder das Werkzeug ausglühen und durch die mechanische Einwirkung währende des Arbeitsvorganges die erforderliche Form verlieren – der Bohrer wird stumpf.
Um dieser Überhitzung zu begegnen müssen, Sie ahnen es, Werkstück und Werkzeug gekühlt werden. Je größer dabei die zu bearbeitenden Werkstücke, bzw. die Eingriffe an denselben, desto größer sind die erforderlichen Maschinen und ist der Aufwand an adäquater Kühlung. Auch andere Faktoren, wie etwa die Materialeigenschaften des Werkstücks oder die Bearbeitungsgeschwindigkeit, bestimmen die Wärmeentwicklung während des Arbeitsganges.
Durch Reibung entsteht thermische Energie
Die Ursache für die Entstehung von Wärme in der Materialverarbeitung ist dieselbe, wie wenn Sie sich die Hände reiben. Mechanische Energie wird in Wärme umgewandelt. Im Falle kalter Hände mag das erwünscht sein, in der Bearbeitung von Werkstücken gilt es, die Entstehung von Wärme zu verringern, respektive von Werkstück und Werkzeug abzuführen.
Zum Verringern von unerwünschter Wärmeentwicklung durch Reibung kommen Schmiermittel, meist Öle, zum Einsatz. Werden beispielsweise die beweglichen Teile Ihres Automotors nicht mittels Motoröl geschmiert, kann das Kühlsystem die vermehrt anfallende Wärme nicht mehr abführen, und Sie werden früher oder später Schusters Rappen bemühen müssen.
Kühlmittel absorbieren thermische Energie
Das Abführen von Wärme ist die Aufgabe von Kühlmitteln. Dabei nimmt das Kühlmittel im Zuge eines (Wärme-)Potenzialausgleichs einen Teil der anfallenden Wärme auf und führt ihn ab. Wenn Sie sich an der heißen Herdplatte die Finger verbrennen, reagiert Ihr Körper umgehend mit der Produktion von Kühlflüssigkeit – es entsteht eine Brandblase. Erfolgt zudem ein permanenter Austausch des Kühlmittels, wie etwa im Kühlkreislauf Ihres PKW-Motors, oder ist das verfügbare Reservoir sehr groß, so ist der Kühlprozess wesentlich effektiver.
Kühlschmiermittel – die Kombination aus Kühl- und Schmiermittel
Werden Kühl- und Schmiermittel kombiniert, erhält man Kühlschmiermittel, welche die oben erwähnten Eigenschaften kombinieren. Zumeist finden sich Emulsionen aus Wasser und Öl. Die von uns vertriebenen Kühlschmierstoffe der Firma unitech GmbH werden ausschließlich in konzentrierter Form, also als Kühlschmierstoff-Konzentrate, angeboten. Sie werden – je nach Anwendungsprofil – in einem Verhältnis von ca. 4% – 8% in Wasser verdünnt. Ein Liter Kühlschmiermittelkonzentrat ergibt bei fünfprozentiger Verdünnung demnach 20 Liter Kühlschmiermittel.
Pumpen fördern Kühlschmiermittel
In zerspanenden Werkzeugmaschinen (Drehbänke, Fräsen, Sägen etc.), die in der industriellen Metallbearbeitung Anwendung finden, kommen meist geschlossene Kühlkreisläufe zur Anwendung, in der das Kühlmittel von einer Pumpe bewegt wird. Diese Pumpen werden als Kühlwasserpumpen, Emulsionspumpen, Kühlmittelpumpen und Schmiermittelpumpen bezeichnet. Das Kühl(schmier)mittel wird aus einem Tank, welcher sich meist unter der Werkzeugmaschine befindet, zum Werkzeug gepumpt und läuft anschließend zurück in den Tank, wo es die aufgenommene Wärme an die Umgebung abgibt, um erneut zum Werkzeug gefördert zu werden.
Es ist leicht nachvollziehbar, dass Kühlmittelpumpen, welche in zerspanenden Maschinen zur Anwendung kommen, erheblichen Belastungen ausgesetzt sind und entsprechend robust sein müssen, da leicht Metallspäne in den Kühlkreislauf und in die Pumpe gelangen können. In den allermeisten Fällen werden Kühlmittelpumpen von Elektromotoren angetrieben. Dieser Umstand erfordert in Anbetracht der Arbeitsumgebung (hohe mechanische Belastungen, elektrisch leitende Materialien, wässrige Emulsionen) auch im Kontext der elektrischen Schutzmechanismen eine erhöhte Qualität. Aus diesem Grund sollten Kühl-, Schmier- und Kühlschmiermittelpumpen die Anforderungen der Schutzart IP54 einhalten.
Sie können auf der Seite Dosierung von Kühlschmierstoffen erfahren, in welchem Verhältnis KSS-Konzentrat und Wasser in Abhängigkeit der jeweiligen Verwendung gemischt werden müssen.