Eigentlich ist Wasser ein hervorragendes Kühlmittel und zugleich auch ein recht gutes Schmiermittel. Wasser ist preiswert, benötigt keine besondere Form der Behandlung und ist praktisch überall verfügbar. Es hat nur einen Haken. Mit zunehmender Temperatur verringert sich die Dichte von Wasser, bis hin zum Übertritt in den gasförmigen Zustand.
Damit gehen sowohl die kühlenden wie auch die schmierenden Eigenschaften von Wasser verloren. Dem gegenüber stehen in den unterschiedlichsten Industriebranchen zahlreiche Prozesse, die hohe Temperaturen entstehen lassen, überwiegend sogenannte Reibungswärme. Deshalb braucht es besondere Kühlschmierstoffe, wie sie etwa auf der Webseite kluthe.com zu finden sind.
Bohren, sägen, schleifen und fräsen: Kühlschmierstoffe braucht es fast überall
Geschwindigkeit ist in vielen Bereichen der Schlüssel zu hohen Produktionszahlen. Hohe Geschwindigkeit bedeutet aber auch eine hohe Prozesswärme. Der Bohrer in einem Bearbeitungszentrum, das Sägeblatt in einer Metallsäge, der Fräskopf in einer Fräse, sie alle wären ohne Kühlschmierstoffe in kürzester Zeit verschlissen und müssten weit früher ausgetauscht werden, aber nicht nur das. Eigentlich lassen sich diese Werkzeuge nachschärfen und sind dann wieder einsetzbar. Ohne Kühlschmierstoffe jedoch glühen die Metalle aus, die molekulare Struktur verändert sich in einer Weise, dass ein Nachschärfen nichts mehr bringt. Letztlich sind die Werkzeuge ohne Kühlschmierstoffe nur noch Schrott.
Auch Werkstoffe profitieren von Kühlschmierstoffen
Ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Werkstoffen muss zwangsweise eine entsprechend größere Härte als der Werkstoff besitzen, sonst wird das nichts mit der spanenden Bearbeitung. Wenn nun aber schon das härtere Werkzeug ohne Kühlschmierstoff in Schwierigkeiten kommt, was ist dann mit dem weicheren Werkstoff? Die entstehende Prozesswärme lässt den Werkstoff übermäßig ausdehnen und klemmt zum Beispiel das Werkzeug im Bohrloch oder im Sägeschnitt ein. Dazu verformt der Druck unter Einfluss der Wärme den Werkstoff und auch hier kann es zum zerstörerischen Ausglühen kommen.
Was genau macht denn ein Kühlschmierstoff?
Der Name ist Programm. Ein Kühlschmierstoff kühlt und schmiert gleichzeitig Werkzeug und Werkstoff. Die Kühlung funktioniert hierbei in der Form, dass entstehende Prozesswärme am Entstehungsort abtransportiert wird, was wiederum voraussetzt, dass eine dauerhaft fließende Kühlung besteht. Sonst erwärmt sich das Kühlmittel selbst und verliert seine kühlende Wirkung. Der Schmierstoff wiederum ist dafür da, die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstoff zu verringern. Dafür besitzt der Schmierstoff jedoch eine haftende Wirkung, was im Gegensatz zum fließenden Kühlmittel steht. Kühlschmierstoffe müssen folglich so aufgebaut sein, dass sie beiden Eigenschaften, kühlen und schmieren, gerecht werden.
Wie lassen sich kühlen und schmieren miteinander vereinen?
Die häufigste Form, in der ein Kühlschmiermittel zum Einsatz kommt, ist die der Emulsion. Eigentlich sind Öle und Fette, die gängigsten Schmiermittel, mit Wasser, dem häufigsten Kühlmittel, nicht mischbar. Es ist jedoch möglich eine Emulsion herzustellen, in der Wasser und Öl quasi nebeneinander existieren, ohne sich zu trennen. Dafür werden dem Öl Tenside zugesetzt. Tenside sind Moleküle, die sich sowohl mit Wasser als auch mit Öl verbinden. Das funktioniert nicht nur bei Kühlschmierstoffen. Fast jede Person mischt täglich selbst eine Emulsion an, etwa beim Geschirr spülen oder beim Händewaschen. Geschirrspülmittel und Seife enthalten Tenside, die sich an Fettreste auf dem Teller oder an der Hand binden und gleichzeitig an das Wasser in der Spüle. Das, was dann abgespült wird, ist eine Emulsion.
Kühlschmierstoffe: Weitere Fähigkeiten durch Additive
Kühlen und schmieren sind zwar die wichtigsten Eigenschaften eines Kühlschmierstoffes, doch längst nicht die einzigen. Speziell in der Metallbearbeitung eingesetzte Kühlschmierstoffe besitzen zusätzliche Eigenschaften, die durch entsprechende Chemikalien entstehen, den Additiven. Diese sind je nach Zusammensetzung in der Lage, negative Eigenschaften während und nach der Bearbeitung zu mindern und positive Eigenschaften am Werkstoff und dem Werkzeug zu fördern.
Dazu gehören unter anderem:
- Verschleißminderung
- Reibungsminderung
- Korrosionsschutz
- Alterungsschutz
- Fäulnisschutz
Kühlschmierstoffe sind im wahrsten Sinne des Wortes die Schmiermittel, die die produzierende Industrie und so manches Handwerk am Laufen halten.