Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe

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1 Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 1

2 Einführung Systematischer Aufbau der Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Übersicht und Klassifizierung Mit Wasser mischbare Schmierstoffe Mit Wasser nicht mischbare Kühlschmierstoffe Wassermischbare Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau Nicht emulgatorhaltige Schmierstoffe Emulgatorhaltige Schmierstoffe Additive Wassermischbare Öle Wassermischbare Fette Ansetzen, Kontrolle und Pflege von Emulsionen Inhalt - 1 Kühlschm. Zerspan.04 2

3 Nicht wassermischbare Schmierstoffe Einteilung Additive Grundsätzlicher Aufbau Verdicker Grundöle Einteilung n. Zusammensetzung Schmierstoffarme Umformung Prelubricants Drylubricants Besondere Anforderungen Korrosionsschutz Auswahlkriterien und Anwendung Zerspanung Lackverträglichkeit Umformung Weitere Verarbeitung Entfettung Zusammenfassung Inhalt - 2 Kühlschm. Zerspan.04 3

4 SYSTEMATISCHER AUFBAU Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 4

5 Einteilung der Kühlschmierstoffe Kühlschmierstoffe wassergemischt wassermischbar nichtwassermischbar Kühlschmier- Lösung Kühlschmier- Lösung wasserlöslicher Kühlschmierstoff emulgierbarer Kühlschmierstoff Zusätze: EP: organische Verbindungen mit S u./o. P AW: nat./synth. Fettsäuren Ester, Fettalkohole u.a. Korrosionsinhibitoren Schauminhibitoren Oxidationsinhibitoren Antinebelzusätze Basisöl: Basisöle Mineralöl Natürliche und synthetische Esteröle synthetische Kohlenwasserstoffe Basisöle + chem. wirkende Zus. (EP) Basisöle + schmierfilmbildende Zus. (AW) Basisöle + chem. wirkende Zus. + schmierfilmbildende Zus. (nach Krieg, 2000) Systematischer Aufbau der Kühlschmierstoffe Übersicht und Klassifizierung Kühlschm. Zerspan.04 5

6 Nr Benennung Definition 0 Schmierstoff 1 Nichtwassermischbarer Schmierstoff 2 Wassermischbarer Schmierstoff 2.1 Emulgierbarer Schmierstoff 2.2 Emulgierender Schmierstoff 2.3 Wasserlöslicher Schmierstoff 3 Wassergemischter Schmierstoff 3.1 Schmierstoff-Emulsion (Öl-in-Wasser) 3.2 Schmierstoff-Emulsion (Wasser-in-Öl) 3.3 Schmierstoff-Lösung Stoff, der beim Trennen und teilweise Umformen von Werkstoffen zum Kühlen und Schmieren eingesetzt wird. Schmierstoff, der für die Anwendung nicht mit Wasser gemischt wird. Schmierstoff, der für die Anwendung mit Wasser gemischt wird. Wassermischbarer Schmierstoff der die diskontinuierliche Phase einer Emulsion Öl-in-Wasser bilden kann. Wassermischbarer Schmierstoff der die kontinuierliche Phase einer Emulsion Wasser-in-Öl bilden kann. Schmierstoff, der mit Wasser gemischt Lösungen ergibt. Hierzu gehören neben echten Lösungen auch Lösungen der Assoziationskolloide z.b. Lösungen von Seifen. Mit Wasser gemischter Schmierstoff (wassermischbarer Schmierstoff im Anwendungszustand). Mit Wasser gemischter emulgierbarer Schmierstoff (gebrauchsfertige Mischung). Mit Wasser gemischter emulgierender Schmierstoff (gebrauchsfertige Mischung). Mit Wasser gemischter wasserlöslicher Schmierstoff (gebrauchsfertige Mischung). Systematischer Aufbau Klassifizierung von Schmierstoffen nach DIN Kühlschm. Zerspan.04 6

7 Klassifizierung von Kühlschmierstoffen nach DIN KÜHLSCHMIERSTOFFE ZUR ZERSPANUNG UND UMFORMUNG Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 7

8 WASSERMISCHBARE KÜHLSCHMIERSTOFFE Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 8

9 ! Grundsätzlicher Aufbau! Nicht-emulgatorhaltige Schmierstoffe! Emulgatorhaltige Schmierstoffe " Allgemeines " Formulierung von Emulsionen " Emulgatoren Allgemeines Emulgatorsysteme! Weitere Additive! Wassermischbare Öle! Wassermischbare Fette! Anwendung wassermischbarer Öle und Fette! Ansatz, Kontrolle und Pflege von Emulsionen Wassermischbare Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 9

10 Nicht-emulgatorhaltige Schmierstoffe Salzlösungen und Polyglykollösungen (Spielen keine große Rolle in der Blechumformung) Wassermischbare Schmierstoffe Nicht-emulgatorhaltige Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 10

11 Nicht-emulgatorhaltige Kühlschmierstoffe Polyglykolhaltige Kühlschmierstoffe 25 Gew.-% Polyglykol 18 Gew.-% Korrosionsinhibitoren 7 Gew.-% andere Zusätze 50 Gew.-% Wasser (nach Mang, 1983) KÜHLSCHMIERSTOFFE ZUR ZERSPANUNG UND UMFORMUNG Wassermischbare Kühlschmierstoffe Aufbau Kühlschm. Zerspan.04 11

12 Emulgatorhaltige Kühlschmierstoffe - Standard-Kühlschmierstoffe - Kühlschmierstoffe mit Fettöl - Kühlschmierstoffe mit EP-Additiven Polyglykolhaltige Kühlschmierstoffe Salzlösungen KÜHLSCHMIERSTOFFE ZUR ZERSPANUNG UND UMFORMUNG Wassermischbare Kühlschmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau Kühlschm. Zerspan.04 12

13 Grundöl + Emulgator + Sonstige Additive Tafel: Hauptanforderungen an wassermischbare Schmierstoffe Tafel: Wichtige Komponenten wassermischbarer Schmierstoffe Tafel: Stoffliste wichtiger Komponenten Wassermischbare Kühlschmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau - 1 Kühlschm. Zerspan.04 13

14 Grundöle Mineralöle, paraffinisch oder naphthenisch Syntheseöle, (für Sonderanwendungen) Polyalphaolefine, Alkylbenzole, Polyalkylenglykole, Fettöle Wassermischbare Kühlschmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau - 2 Kühlschm. Zerspan.04 14

15 Gute Umform- u. Zerspanungsleistung Kühlen, Schmieren, Spülen Korrosionsschutz Resistenz gegenüber Mikroorganismen, Lange Lebensdauer der Emulsion Geringe Schaumneigung Hartwasserstabilität Akzeptable toxikologisch-arbeitsmedizinische und ökologische Eigenschaften, z.b. Haut- und Schleimhautverträglichkeit, Abwesenheit toxischer Substanzen, Möglichst unproblematische Entsorgung/Beachtung der Abwasservorschriften, Einhaltung anderer toxikologischer und ökologischer Gesetze und Vorschriften Wassermischbare Kühlschmierstoffe Hauptanforderungen Kühlschm. Zerspan.04 15

16 Bedingt durch die TRGS 611 sind in Deutschland hauptsächlich zwei Arten von wassermischbaren Kühlschmierstoffen im Einsatz: 1. Aminfreie (und borfreie) Kühlschmierstoffe 2. Kühlschmierstoffe auf der Basis primärer und/oder tertiärer Amine Wassermischbare Kühlschmierstoffe Emulgatorhaltige Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 16

17 Verdampfungsverhalten von verschiedenen Grundölen gleicher Viskosität im Noack-Test (DIN 51585) Wassermischbare Kühlschmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau Kühlschm. Zerspan.04 17

18 Grundöl (Mineralöl-Kohlenwasserstoffe, gelegentlich auch Ester oder Polyolefine) Emulgatoren und Tenside Lösungsvermittler Neutralisationsmittel Korrosionsinhibitoren (Korrosionsschutz für Eisen- und Nichteisenmetalle) Verschleiß- und Freßschutzadditive (EP-Zusätze, Schmierungszusätze) Biozide und/oder bakteriostatische Komponenten Komplexbildner oder andere Zusätze zur Verbesserung der Hartwasserstabilität* Schauminhibitoren* *nur in besonderen Fällen Emulgierbare Schmierstoffe Zusammensetzung Kühlschm. Zerspan.04 18

19 1) Klassische WMB Schmierstoffe, Mineralölgehalt über 40 %*! Konventionelle Emulsion (meist milchig) 2) Semi-Synthetische WMB Schmierstoffe, Mineralölgehalt unter 40 %*! Pflegeleichte Emulsionen (tansparent oder milchig) 3) Mineralölfreie WMB Schmierstoffe! Lösungen (transparent) *eine formale Definition existiert nicht Wassermischbare Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 19

20 Die ausgefüllten Kreise symbolisieren die Öltröpfchen, die Sterne die Emulgatormizellen, die Striche die molekulare gelösten Tenside. 1 Konventionelle Emulsion mit mittleren Mineralölgehalt 2 Emulsion mit niedrigem Mineralölgehalt (halbsynthetisch, teilsynthetisch) 3 Mineralölfreier Schmierstoff mit hohem Tensidgehalt Zusammensetzung emulgatorhaltiger wassermischbarer Schmierstoffe und deren Dispersionsmodelle Kühlschm. Zerspan.04 20

21 Massen % Grundöl (paraffinbasisches Solventraffinat) ca. 60 Natrium-Petroleumsulfonat und/oder Alkylamidosulfonsäure-Derivat (anionische Emulgatoren) Glykolether (Lösungsvermittler) ca. 5 Carbonsäureester 0 5 Fettsäuren 3 5 Fettsäure-alkanolamid (Korrosionsschutz) ca. 5 Alkanolamin (Neutralisationsmittel) 0 3 N-Formal (Bakterizid) ca. 4 S/N-Heterocyclische Verbindungen (Fungizid) 0 1 Klassischer emulgierbarer Schmierstoff Zusammensetzung (Beispiel) Kühlschm. Zerspan.04 21

22 Massen % Grundöl (paraffinbasisches Solventraffinat) ca. 30 Ethoxilierter Fettalkohol und/oder Polyglykolester (nichtionische Emulgatoren) Glykolether (Lösungsvermittler) ca. 5 Carbonsäureester (Schmierungsverbesserer) 5 10 Borsäure-Alkanolaminester (Korrosionsschutz bakteriostatische Wirkung) Borsäure 0 3 Carbonsäuren 0 10 Aminderivat von Carbonsäuren (Korrosionsschutz) 0 10 N-Formal (Bakterizid) 0 5 S/N-Heterocyclische Verbindungen (Fungizid) 0 1 Wasser 0 10 Semi-Synthetischer ( pflegeleichter ) emulgierbarer Schmierstoff Zusammensetzung (Beispiel) Kühlschm. Zerspan.04 22

23 Massen % Alkanolamine* (Korrosionsschutz) Carbonsäuren* (Neutralisationsmittel, Seifenbildung) Glykole oder Glykolether (Lösungsvermittler) Polyglykole oder wasserlösliche Ester (Schmierungsverbesserer) 5 10 Amino-Polyglykolether (Korrosionsschutz, Benetzung) 3 10 Wasser 5 30 N-Formal oder O-Formal (Biozid) 3 4 S/N-Heterocyclische Verbindungen (Fungizid) 0 1 *oder Aminderivate von Carbonsäuren Wasserlöslicher Schmierstoff (Mineralölfrei) Zusammensetzung (Beispiel) Kühlschm. Zerspan.04 23

24 Grundsätzlicher Aufbau / Formulierung von Emulsionen - 2 Emulsion mit Fettöl 15 Gew.-% Emulgatoren (Karbonsäure-Seifen, Sulfonate) 15 Gew.-% Lardöl 1 Gew.-% Biozide 69 Gew.-% Wasser Emulsion mit Fettöl + EP-Additiven 10 Gew.-% Geschwefeltes Spermöl 4 Gew.-% Geschwefeltes Diisobuten 3 Gew.-% Zinkdialkyldithiophosphat 17 Gew.-% Emulgatoren (Seifen, Sulfonate, nichtionische Emulgatoren) 1 Gew.-% Weitere Additive (z.b. Biozide) 65 Gew.-% Mineralöl Wassermischbare Schmierstoffe Emulgatorhaltige Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 24

25 EMULGATOREN Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 25

26 Emulgatoren Emulgatorsysteme / Grundlagen Oberflächenaktive Stoffe: Tenside mit bipolaren Charakter hydrophiler / wasserziehender Bild: Tensid Bereich hydrophober / wasserabstoßender Bild: Grenzfläche Öl / Wasser Anreicherung der Tensidmoleküle Wichtig für stabile Emulsionen: abgestimmtes Gleichgewicht zwischen hydrophoben und hydrophilen Anteilen Sonst höherer Emulgatorgehalt nötig Anreicherung auch an anderen Grenzflächen, z.b. Luft / Öl Schäumen Wassermischbare Schmierstoffe Emulgatorhaltige Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 26

27 Emulsionstypen Kühlschm. Zerspan.04 27

28 Aufbauprinzip Tensidmolekül Kühlschm. Zerspan.04 28

29 Tensidmoleküle im Öltröpfchen einer Emulsion Kühlschm. Zerspan.04 29

30 Charakterisierung wassermischbarer Kühlschmierstoffe - 1 (nach Feßenbecker, 2001) Wassermischbare Kühlschmierstoffe Emulgatorhaltige Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 30

31 Herstellung einer Emulsion (nach Feßenbecker, 2001) Wassermischbare Kühlschmierstoffe Emulgatorhaltige Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 31

32 ph-wert und Pufferwirkung (nach Feßenbecker, 2001) Wassermischbare Kühlschmierstoffe Emulgatoren Kühlschm. Zerspan.04 32

33 WEITERE ADDITIVE Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 33

34 Weitere Additive für wassermischbare KSS (nach Feßenbecker, 2001) Wassermischbare Kühlschmierstoffe Weitere Additive Kühlschm. Zerspan.04 34

35 Bakterizide, Biozide Der technisch einfachste Weg, die mikrobielle Belastung zu vermindern oder zu vermeiden, ist der Einsatz von Bioziden zu wassermischbaren Kühlschmierstoffen wird Konservierung genannt. Konservierungsmittel sollten folgende Anforderungen erfüllen: Wirksamkeit gegen viele Arten von Mikroorganismen Schnelle Wirkung, um nicht vorher ausgeschleppt zu werden Lang andauernde Wirkung, die nicht durch Reaktionen mit anderen Additiven verloren geht Hohe thermische Stabilität Geringe Beeinflussung des ph-wertes des Kühlschmierstoffs Öllöslichkeit Keine Geruchsbelästigung Gute Hautverträglichkeit Geringe Toxizität Keine Abwassergefährdung Hohe Wirtschaftlichkeit (Konzentration zwischen 0,1 und 0,2%). Wassermischbare Schmierstoffe Weitere Additive Kühlschm. Zerspan.04 35

36 Anti-Wear (AW)- und Extreme-Pressure (EP)-Wirkstoffe Diese Wirkstoffe spielen bei der Formulierung wassermischbarer Schmierstoffe nur eine untergeordnete Rolle. Wassermischbare Schmierstoffe Weitere Additive Kühlschm. Zerspan.04 36

37 Zusammensetzung von wassermischbaren Kühlschmierstoffen (SEM) KÜHLSCHMIERSTOFFE ZUR ZERSPANUNG UND UMFORMUNG Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 37

38 Formulierung wassermischbarer KSS (nach Feßenbecker, 2001) Wassermischbare Kühlschmierstoffe Weitere Additive Kühlschm. Zerspan.04 38

39 BESONDERHEITEN FÜR UMFORMSCHMIERSTOFFE Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 39

40 Die Grundlage für wassermischbare Öle ist in vielen Fällen Mineralöl. Außer dem Emulgatorsystem werden häufig Fettungsmittel zur Verbesserung der Schmierungseigenschaften hinzugesetzt. Zum Einsatz kommen pflanzliche und tierische Öle, neuerdings aber auch synthetische Fettungsmittel. Die Tafel bringt Beispiele für Fettungsmittel für wassermischbare Öle. Diese Stoffe werden auch in modifizierter Form, z.b. als Epoxide oder Oxidate, Kondensate oder teilweise abgebaut als Partialglyceride verwendet. Je nach Anwendungszweck kann der Anteil Fettungsmittel im Konzentrat sehr unterschiedlich sein. Besonders im Drahtzug sind Emulsionen gebräuchlich, die gar kein Mineralöl mehr, sondern nur noch Fettöle enthalten. Wassermischbare Schmierstoffe Wassermischbare Öle Kühlschm. Zerspan.04 40

41 Ziehfette - qualiltativ den Ölen ähnlich - quantitativ anders aufgebaut. Fette, wenn Pigmente einzubauen sind Bei geringen Wasserantell: Wasser-in-Öl-System Bei hohen Wasseranteil: Öl-in-Wasser-System Fettungsmittel: Kokosfett Schmalz Paraffingatsch Wollfett Rindertalg div. Wachse Pigmente: Borax Zinksulfid Borsäure Schwefelblüte Kreide Aluminiumstearat Talkum Calciumstearat Graphit Molybdändisulfid Glimmer Kunststoffpulver Wassermischbare Schmierstoffe Wassermischbare Fette Kühlschm. Zerspan.04 41

42 NICHT-WASSERMISCHBARE SCHMIERSTOFFE (Insbesondere für die Umformung) Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 42

43 Nichtwassermischbare Schmierstoffe sind solche Stoffe, die im allgemeinen im Anlieferungszustand eingesetzt werden und mit Wasser weder mischbar noch verdünnbar sind (nicht emulgierbar, nicht löslich). Insbesondere für die Umformung gehören dazu flüssige, pastöse und feste Schmierstoffe, die wie folgt beschrieben werden können: Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Einteilung - 1 Kühlschm. Zerspan.04 43

44 Einteilung nicht-wassermischbarer Schmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau von Ölen Grundöle Verschleiß- und Freßschutzadditive Polare Additive AW- und EP-Additive Verdicker Festschmierstoffe Einteilung nach der Zusammensetzung Auswahlkriterien Applikation Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 44

45 Umformfolien Abziehbare Folien bestehen aus Polyethylen, Polypropylen, Acrylharzen und Mischungen aus PVC mit Weichmachern, Stabilisatoren und Harzen. Die Umformfolien können je nach Anlieferungszustand, z. B. in Rollenform durch Auflegen oder Aufwalzen eingesetzt oder auch in flüssiger Form aufgetragen werden, wobei die Polymerisation zur Folie in der Regel durch Erhitzen erfolgt. Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Einteilung - 10 Kühlschm. Zerspan.04 45

46 NICHT-WASSERMISCHBARE SCHMIERSTOFFE (Insbesondere für die Zerspanung) Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Wassermischbare Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 46

47 Extreme-Pressure-Additive Grundöl + und / oder + Sonstige Additive (Mineral- oder Syntheseöl) Anti-Wear-Additive Unterteilung Schwefelaktive (kupferaktive) oder schwefelinaktive (kupferinaktive) Schmierstoffe. Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Grundsätzlicher Aufbau Kühlschm. Zerspan.04 47

48 Grundöle In der Gruppe der nichtwassermischbaren Schmierstoffe stellen die Mineralölkohlenwasserstoffe nach wie vor die mengenmäßig bedeutendste Gruppe dar. Je nach Provenienz und Raffinationsgrad haben Mineralöle eine unterschiedliche Kohlenstoffstrukturverteilung. Man unterscheidet paraffinische, naphthenische und aromatische Mineralölextrakte. Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Grundöle - 1 Kühlschm. Zerspan.04 48

49 Typisch paraffinisch: C P 33 % C A 0-15 % Typisch naphtenisch: C N 38 % C A 7-18 % Aromatische Extrakte: C A > 30 % C A + C P + C N = 100 % C A C N C P = Kohlenstoff in aromatischer Bindung = Kohlenstoff in naphtenischer Bindung = Kohlenstoff in paraffinischer Bindung Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Grundöle - 2 Kühlschm. Zerspan.04 49

50 Wirkstoffart Temperaturwirkungsbereich C Metallverträglichkeit Fettöle (tierisch, pflanzlich) Synthetische Fettsäureester, Fettalkohole und verwandte Verbindungen bis ca. 120 bis ca. 180 gut gut Schmierungsverbessernde Zusätze Kühlschm. Zerspan.04 50

51 Wirkstoffart Temperaturwirkungsbereich C Metallverträglichkeit Organische Chlorverbindungen* bis ca. 400 Gefahr der Korrosion bei Feuchtigkeitszutritt nur in bestimmten Fällen Organische Phosphorverbindungen Organische Schwefelverbindungen Elementarischer Schwefel * in Deutschland praktisch nicht mehr eingesetzt bis ca. 600 bis ca. 800 bis ca Überwiegend gut z.t. Buntmetallverfärbung (bei loser Bindung des Schwefels) Buntmetallverfärbung bei Raumtemperatur EP-Wirkstoffe Kühlschm. Zerspan.04 51

52 a Mineralöl b Polarer Wirkstoff c Mineralöl mit EP-Additiv d Mineralöl mit EP-Additiv und polarem Wirkstoff Reibungsverhalten von EP-Additiven und polaren Wirkstoffen in Abhängigkeit von Temperatur Kühlschm. Zerspan.04 52

53 Polare Wirkstoffe - 2 Die folgende Aufstellung zeigt eine wichtige Gruppen polarer Wirkstoffe: Natürliche Fettöle (Glyceride) Fettsäuren (Carbonsäuren), bzw. deren Salze (Seifen) Umgeesterte Fettöle Vollsynthetische Ester Fettalkohole Fettamine Fettsäureamide Sulfonate Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Verschleiß- und Freßschutzwirkstoffe Kühlschm. Zerspan.04 53

54 Extreme-Pressure-Wirkstoffe - 2 Nachfolgend sind einige wichtige Gruppen der EP-Wirkstoffe zusammengestellt: Chlorhaltig: Chlorparaffine Chlorierte Fettsäureester Sulfochlorierte Fettsäureester Schwefelhaltig: Geschwefelte Fettsäureester Organische Mono- und Disulfide Geschwefelte Olefine Phosphorhaltig: Phosphorsäureester Aminphosphate Dithiophosphate Aschegebende, schwermetallhaltige Dithiophosphate wie z.b. Zinkdithiophosphate Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Verschleiß- und Freßschutzwirkstoffe Kühlschm. Zerspan.04 54

55 Verschleißschutz (AW-Additive) (nach Feßenbecker, 2001) Nicht-wassermischbare Kühlschmierstoffe Additive Kühlschm. Zerspan.04 55

56 EP-Synergismus: Polycarboxylat Schwefelträger (nach Feßenbecker, 2001) Nicht-wassermischbare Kühlschmierstoffe Additive Kühlschm. Zerspan.04 56

57 Weitere Additive für nicht-wassermischbare KSS (nach Feßenbecker, 2001) Nicht-wassermischbare Kühlschmierstoffe Additive Kühlschm. Zerspan.04 57

58 Typische Formulierung nicht-wassermischbarer KSS (nach Feßenbecker, 2001) Nicht-wassermischbare Kühlschmierstoffe Additive Kühlschm. Zerspan.04 58

59 A B Fettöle C Geschwefelte Fettöle D Geschwefelte Mineralöle Zusätze zur Verbesserung Mineralöl + E F G H Geschw. Fett- + Mineralöle Chlorparaffine Chlorparaffine, geschwefelte Fettöle Chlorierte Fettöle des Korrosionsschutzes, der Nebeleigenschaften, des Schaumverhaltens, der Benetzungseigenschaften, des Geruchs, der Spülwirkung, I Chlorierte Fettöle der Oxidationsstabilität J Sulfochlorierte Fettöle K Schwefel-Phosphorverbind. L Phosphorverbindunge n Additivierungsmöglichkeiten nichtwassermischbarer Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 59

60 Die auf der Basis des Schemas vom Bild aufgebauten nicht-wassermischbaren Kühlschmierstoffgruppen können wie folgt charakterisiert werden: Gruppe A Mineralöle ohne polare Zusätze und EP-Additive: Der Einsatz erfolgt bei anspruchlosen Umformungen. Manchmal wählt man für die Bearbeitung von Kupfer nichtadditivierte Solventraffinate mit extrem niedrigem Schwefelgehalt, um bei der Bearbeitung dekorativer Werkstückoberflächen jede Verfärbung zu vermeiden. Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Einteilung nach Zusammensetzung Kühlschm. Zerspan.04 60

61 Gruppe B Mineralöle mit Fettölen: Die Beimischung von Fettölen in Form natürlicher Fettstoffe oder synthetischer Ester zu Mineralölen führt zur deutlichen Verbesserung der Schmier- und Benetzungseigenschaften. Typische Einsatzgebiete sind anspruchsvollere Umformungen an Kupfer und Messing und auch Kupferwerkstoffen höherer Festigkeit. Gruppe C Mineralöle mit geschwefelten Fettölen: Geschwefelte Fettöle bieten die Möglichkeit, in Mischungen mit Mineralölen kupferaktive Produkte mit guten EP-Eigenschaften und guter Benetzung herzustellen. Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Einteilung nach Zusammensetzung Kühlschm. Zerspan.04 61

62 Gruppe D Mineralöle mit geschwefelten Mineralölen: Je nach Art und Grad der Schwefelung sind Mischungen von Mineralölen und solchen geschwefelten Ölen kupferaktive Schmierstoffe; diese Öle haben gute EP-Eigenschaften, sind vergleichsweise kostengünstig herzustellen, sind aber insgesamt mit ihrem Schmierverhalten ungünstiger zu beurteilen als Mischungen mit geschwefelten Fettölen. Gruppe E Mineralöle mit geschwefelten Fettölen und geschwefelten Mineralölen: Man nutzt hier die kostengünstige Möglichkeit, gute EP-Eigenschaften zu erreichen, im Gegensatz zu den meisten Mischungen nur auf Basis geschwefelter Fettöle ergeben sich kupferaktive Öle, so daß die Bearbeitung von Kupfer und Kupferwerkstoffen ausgeschlossen werden muß. Nicht-wassermischbare Schmierstoffe Einteilung nach Zusammensetzung Kühlschm. Zerspan.04 62

63 Gruppe F Mineralöle mit Chlorparaffinen Chlorparaffine sprechen schon bei relativ niedrigen Temperaturen EP-Additive an. Um ähnlich geringen Werkzeugverschleiß im allgemeinen zu erreichen, wie dies bei schwefelhältigen EP-Additiven der Fall ist, benötigt man höhere Chlor- als Schwefelmengen; man findet deshalb häufig auch relativ hohe Chlormengen in dieser Gruppe von Schneidölen. Der Einsatz von Mischungen aus Mineralölen und Chlorparaffinen hat seinen Schwerpunkt bei schwerzerspanbaren Werkstoffen, insbesondere bei Nickel und bei der Zerspanung kupferhaltiger Metalle. Gruppe G Mineralöle mit Chlorparaffinen und geschwefelten Fettölen Die synergistische Wirkung von Chlorparaffinen mit einigen Schwefeladditiven kommt hier zum Tragen. Es handelt sich um eine wichtige Additivkombination, da man sowohl werkstoffseitig als auch im Hinblick auf die Art der Zerspanungsverfahren ein breites Spektrum überdecken kann. Gruppe H Mineralöle mit chlorierten Fettölen Man verbindet die bei relativ niedriger Temperatur ablaufende EP-Reaktion des Chlors mit den polaren Eigenschaften meist synthetischer Ester. Die Öle sind sowohl für die meisten Nichteisenmetalle als auch für viele Einsenwerkstoffe in vielen Zerspanungsarten einsetzbar. Als Einsatzbereiche bilden Honöle, Schleiföle und Tieflochbohröle einen gewissen Schwerpunkt. Gruppe I Mineralöle mit chlorierten Fettölen und geschwefelten Fettölen Auch diese Additivkombination lässt den Einsatz in weiten Bereichen zu. In Verbindung mit geeigneten Deaktivatoren und Inhibitoren gelangt man zu Ölen, die auch nach längerer Gebrauchsdauer und hoher thermischer Belastung keine Korrosionen auf Eisen- und Nichteisenmetallen verursachen. Additivierungsmöglichkeiten nichtwassermischbarer Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 63

64 Gruppe J Mineralöle mit sulfochlorierten Fettölen Schneidöle auf der Basis sulfochlorierter Fettöle sind sehr reaktiv, was sich bei der Zerspanung schwerstzerspanbarer Werkstoffe, wie z.b. rostfreier Stähle günstig bemerkbar macht. Schwer zu beherrschen ist die Korrosionsproblematik. Gruppe K Mineralöle mit Schwefel-/Phosphorverbindungen Niedriger Werkzeugverschleiß, besonders bei normal zerspanbaren Stählen und Nichteisenmetallen (Werkstoffgruppen 1, 5 und 6) ohne Kupferaktivität, sind die Vorteile dieser Öle. Hervorzuheben sind auch die günstigen Korrosionsschutzeigenschaften auf Eisenwerkstoffen für viele Produkte dieser Gruppe. Gruppe L Mineralöle mit Phosphorverbindungen Unter den EP-Additiven haben sie die geringste Wirkung. In einigen Fällen, wo weder der Einsatz schwefelhaltiger noch chlorhaltiger Produkte aus Gründen der Spannungsrisskorrosion erlaubt ist, bilden sie die einzige Möglichkeit, auf EP-Additive nicht verzichten zu müssen. Auf der Basis von Phosphorverbindungen konnten in den letzten Jahren Öle entwickelt werden, die auch für die Zerspanung von Titanwerkstoffen ausreichend geeignet sind. Additivierungsmöglichkeiten nichtwassermischbarer Schmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 64

65 Massen % Grundöl (paraffinbasisches Solventraffinat) Schwefel ca. 0,5 Geschwefelter Ester oder geschwefeltes Olefin 3 6 Organische Phosphorverbindungen oder Calciumsulfonat 0 3 Carbonsäureester 0 3 Polymethacrylate (Antinebel-Wirkstoff) 0,5 1 Phenolisches Antioxidant ca. 0,2 Kupferkorrosiver nichtwassermischbarer Schmierstoff (für mittlere und schwere Umformoperationen) Zusammensetzung (Beispiel) Kühlschm. Zerspan.04 65

66 SCHMIERSTOFFARME METALLBEARBEITUNG Zerspanung: Minimalmengenschmierung Umformung: Prelubricants und Drylubricants Schmierstoffe und Kühlschmierstoffe Kühlschm. Zerspan.04 66

67 Schmierstoffarme Blechumformung Prelubricants und Drylubricants Kühlschm. Zerspan.04 67

68 Schmierstoffarme Blechumformung Prelubricants Kühlschm. Zerspan.04 68

69 Schmierstoffarme Blechumformung Prelubricants Kühlschm. Zerspan.04 69

70 Schmierstoffarme Blechumformung Drylubricants Kühlschm. Zerspan.04 70