Kühlschmierstoffe

  DERUEHULFKW  

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  Inhaltsverzeichnis  

  ( 1 (  781

  817(57( 81 921 h 6 0 (5672)) 57(1  

2.1  BEZEICHNUNG VON KÜHLSCHMIERSTOFFGRUPPEN  5

2.2  DEFINITION VON NICHTWASSERMISCHBAREN KSS  6

2.3  DEFINITION VON WASSERMISCHBAREN KSS  6

2.3.1  Unterscheidung wassermischbarer KSS-Systeme  6

  1)25 (581 (1 1 h 6 0 (5672))(  

3.1  PRIMÄRE ANFORDERUNGEN AN KSS  7

3.2  SEKUNDÄRE ANFORDERUNGEN AN KSS  7

  7 9 (581 921 h 6 0 (5672))(1  

4.1  ZUSAMMENSETZUNG VON KSS  8

4.1.1  Zusammensetzung von nichtwassermischbaren KSS  8

4.1.2  Zusammensetzung von wassermischbaren KSS  8

4.1.2.1  Mineralölanteil in wassermischbaren KSS  8

4.1.2.2  Prinzipielle Zusammensetzung von wasssermischbaren KSS  9

4.2  HOCHDRUCKZUSÄTZE (EP-ADDITIVE)  9

  : 576 )7 ( 63( 7( 267(181 (17625  81

5.1  KOSTEN BEI DER HERSTELLUNG VON METALLTEILEN  10

5.1.1  Kühlschmierstoffrelevante Kosten  10

5.2  ENTSORGUNG  11

5.2.1  Entsorgungskosten  12

5.2.2  Richtlinien für die Entsorgung  12

5.3  REDUZIERUNG DER KOSTEN  13

  ( 16 7 ( 1 7(80:( 7( 1) h66(  

6.1  AUSWIRKEN VON KÜHLSCHMIERSTOFFEN AUF DEN MENSCHEN  15

6.1.1  Mögliche Schäden für den Menschen (trotz sachgerechten Umgangs)  15

6.1.2  Hautirritationen  16

6.1.3  Weitere schädliche Einflüsse von KSS auf den menschlichen Organimus  17

6.1.4  Schutzmaßnahmen beim Umgang mit Kühlschmierstoffen  18

6.1.5  Die DIN 51521 TRGS 611  18

6.1.6  Anwendungsbereich der TRGS 611  18

6.1.7  Schutzmaßnahmen bei Nitrosierung von Kühlschmierstoffen  19

6.1.8  Maßnahmen bei Überschreitung der NDELA von 1 Pg m 3 :  19

6.1.9  Hautschutz und Hygieneplan entsprechend berufsgenossenschaftlicher  

  Empfehlung  20

  35h)81 (5 h 6 0 (5672))(  

7.1  PRÜFVERFAHREN FÜR WASSERMISCHBARE KÜHLSCHMIERSTOFFE  23

7.2  PRÜFBEREICHE  25

7.3  LABORVERSUCH FÜR KÜHLSCHMIERSTOFFE  25

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  21 (175 7 21 (6 h 6 0 (50 77(  

8.1  NITRIT NITRAT PILZE UND PH WERT  28

8.1.1  Nitrit und Nitrat im Kühlschmierstoff  28

8.1.2  Pilze und Bakterien  28

8.1.3  Pilze (Fungus)  29

8.1.4  Bakterien  29

8.1.5  Fremdöle  31

8.1.6  Bestimmung der Härte  31

8.1.7  pH Wert  31

  86:(5781 (5352 (1  

  8 h1)7 (7( 12 2 (1  

10.1  Minimalmengenkühlschmierung (MMKS)  34

10.1.1  Interne Zuführung  36

10.1.2  Externe Zuführung  37

10.1.3  Allgemeines  37

10.2.  Trockenbearbeitung  39

10.3  Grundlegende Regeln und Prinzipien für die Trockenbearbeitung  42

  86 00(1)  6681

  7(5 7859(5 ( 1  6

444/4

(LQOHLWXQJ

Der folgende Laborbericht behandelt das Thema Kühlschmierstoffe. Die Ausarbeitung des Berichtes wurde von Herrn Prof.Dr.Dipl-Ing Kenter als Ergänzung zur Vorlesung Werkzeug- maschinen (4.Semester) als Aufgabe gestellt. Es soll ein Überblick über folgende Themenge- biete gegeben werden :

- Arten und Aufgaben der Kühlschmierstoffe

- Prüfung und Prüfverfahren von KSS

- Umwelt und Gesundheitsgefährdung durch KSS

- Wirtschaftliche Aspekte und Kosten von KSS

- Zukünftige Techniken mit den Schwerpunkten Trockenbearbeitung und Minimalmengen- kühlschmierung

555/5

8QWHUWHLOXQJYRQ.KOVFKPLHUVWRIIDUWHQ

%H]HLFKQXQJYRQ.KOVFKPLHUVWRIIJUXSSHQ

KSS können in zwei Gruppen unterteilt werden:

In nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe (Kurzbezeichnung SN) und in wassermischbare Kühlschmierstoffe (Kurzbezeichnung SE).

Die Benennung für einen KSS wird in der DIN 51385, die Kennbuchstaben zur Kurzbezeich- nung in der DIN 51502 definiert. [13;14]

Die Unterteilung nach DIN 51385 wird in Tabelle 2.1. dargestellt.

Tabelle 2.1. Begriffe [13]

Die in Bild 1 verwendeten Kenn- und Zusatzkennbuchstaben sind in der DIN 52502 bis auf die Zusatzkennbuchstaben N und W enthalten.

Eine Ergänzung der DIN 51502 liegt noch nicht vor.

666/6

'HILQLWLRQYRQQLFKWZDVVHUPLVFKEDUHQ.66

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe werden in der DIN 51520 wie folgt definiert: „Nichtwassermischbarer Kühlschmierstoff ist ein Kühlschmierstoff, der für die Anwendung nicht mit Wasser gemischt wird, d.h. der als solcher eingesetzt wird.“ (DIN 51520 Oktober 1990, 2) [15]

'HILQLWLRQYRQZDVVHUPLVFKEDUHQ.66

Wassermischbare Kühlschmierstoffe werden in der DIN 51521 wie folgt definiert: „(..):DVVHUPLVFKEDUHU.KOVFKPLHUVWRII [Hervorhebung im Original] ist ein Kühlschmier- stoff, der vor seiner Anwendung mit Wasser gemischt wird.

(..):DVVHUJHPLVFKWHU.KOVFKPLHUVWRII [Hervorh. i.O.] ist wassermischbarer Kühlschmier- stoff im Anwendungszustand.“ (DIN 51521 Oktober 1995, 2) [16]

8QWHUVFKHLGXQJZDVVHUPLVFKEDUHU.666\VWHPH

„Eine Unterscheidung der Kühlschmiersstoffsysteme erfolgt aus kolloidchemischer (1) Sicht, in mineralöl-, esteröl- und syntheseölfreie Produkte sowie in mineralöl-, esteröl- und synthe- seölhaltige Produkte.

Während die öhlhaltigen Produkte sog. 2-Phasensysteme darstellen, sind die ölfreien Produkte als ‘echte’ [Hervorh. i.O.] Lösung im chemischen/physikalischen Sinne einzuordnen.

Die ölhaltigen Produkte, also Öl-in-Wasser-Systeme (,) [Fehler i.O.] sehen milchig-weiß aus und sind in der Praxis als Kühlschmieremulsion erheblich stärker verbreitet.“ [11]

1 kollid – fein zerteilt (von Stoffen)

777/7

$QIRUGHUXQJHQDQ.KOVFKPLHUVWRIIH

3ULPlUH$QIRUGHUXQJHQDQ.66

Die Anforderungen an den KSS sind primär die Kühlung der Schneide, des Werkstückes und der Maschine, sowie die Schmierung der Schneide und Maschinenelementen und der Spä- netransport von der Schneide, dem Werkstück und der Maschine. [8]

Für den Anwender ergeben sich daraus folgende Vorteile:

„ Erhöhung der Werkzeugstandzeiten bzw. Möglichkeit, bei gleicher erreichbarer Standzeit die Schnittgeschwindigkeit zu erhöhen und somit die Bearbeitungszeit zu senken. „ Vermeidung von Maßfehlern aufgrund thermischer Ausdehnung des Werkstücks. „ Verbesserung der Oberflächengüte.

„ Vermeidung thermischer Randzonenschädigungen des bearbeiteten Werkstücks. [2]

6HNXQGlUH$QIRUGHUXQJHQDQ.66

Sekundär sollte der KSS Korrosionschutz, Schaumarmut, Hartwasserstabilität, Sauberhaltung der Maschine, keine Klebeneigung, keine Qualmbildung, gute Entfernbarkeit, kein unange- nehmer Geruch, Biostabilität, keine hautschädigende Wirkung, keine Gesundheitsschädigung und Umweltfreundlichkeit (vgl. hierzu 6.)bieten. [8]

888/8

$GGLWLYLHUXQJYRQ.KOVFKPLHUVWRIIHQ

=XVDPPHQVHW]XQJYRQ.66

Je nach Art und Anwendungsgebiet des KSS können ihm Zusätze beigefügt werden, um die Eigenschaften des KSS zu verbessern.

Diese Zusätze bezeichnet man als Additive (1) . [11]

=XVDPPHQVHW]XQJYRQQLFKWZDVVHUPLVFKEDUHQ.66

„Als Basis für nichtwassergemischte KSS dienen vorwiegend Mineralöle. Es werden dabei Mineralöle mit und ohne Additive verwendet.“ [11]

„Bei nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen, [Fehler i.O.] steht die Schmierwirkung im Vordergrund. Es dominieren als Additive die schmierwirksamen Zusätze, wie EP(..)-Additive [EP = Hochdruckzusätze] [Vgl. hierzu 3.2.] und Fettstoffe, die neben dem gesetzten Grundöl eine gute Schmierung ermöglichen sollen.“ [11]

=XVDPPHQVHW]XQJYRQZDVVHUPLVFKEDUHQ.66

Wassermischbare KSS können folgende Stoffe enthalten:

Mineralöl-Kohlenwasserstoffe, synthetische Kohlenwasserstoffe, Ester (1) , Fettöle, Emulgato- ren, Korrosionsschutzadditive, Antioxidanten, Biocide, Entschäumer und EP-Additive (Vgl. hierzu 3.2.).

Die Emulgatoren sollen die Trennung von Öl und Wasser verhindern. Korrosionsschutzadditive und Antitoxidanten sollen die Korrosion an Werkzeugen, Werkstü- cken und Maschine minimieren. Biocide töten die Bakterien innerhalb des KSS ab. Entschäumer verringern die die Kühlwirkung herabsetzende Schaumbildung des KSS. [8;11]

0LQHUDO|ODQWHLOLQZDVVHUPLVFKEDUHQ.66

Der Mineralölanteil bei Emulsionen ist größer als 50%, bei Teilsyntheten zwischen 0 und 50% und Vollsynthete sind wasserlöslich und mineralölfrei. [8]

1 Additive – Zusatz, der einen chemischen Stoff verändert

2 Ester – chem.: Eine organische Verbindung

999/9

3ULQ]LSLHOOH=XVDPPHQVHW]XQJYRQZDVVVHUPLVFKEDUHQ.66

Die Prinzipielle Zusammensetzung von wassermischbaren KSS ist in Bild 4.1. dargestellt.

Bild 4.1. Prinzipielle Zusammensetzung von wassermischbaren KSS [2]

+RFKGUXFN]XVlW]H(3$GGLWLYH

Zu den Hochdruckzusätzen gehören Chlor, Phosphor und Schwefel. Auf den Einsatz und die Wirksamkeit der einzelnen Zusätze möchten wir aber nicht weiter eingehen, da es über den Rahmen dieser Ausarbeitung hinausgehen würde.