Der Vergleich macht sicher
Partikelmengen und –größen in Hilfsmedien in der mechanischen Fertigung bei Prozessabläufen mit und ohne Zwischenreinigung. Welche Prozessabläufe sind in der spanenden Teilefertigung erforderlich, um werkstückspezifisch genau definierte Partikel-Restschmutzwerte zu erreichen.
Der Fachverband industrielle Teilereinigung (FiT) e.V. führte dazu eine Untersuchung ohne und mit Zwischenreinigung nach den Prozessschritten Zerspanen und Entgraten durch.
Dieser Vergleich wurde mit den verwendeten Medien – Kühlmittel (wassermischbarer Kühlschmierstoff – Emulsion wmKSS), der Entgrat-Druckflüssigkeit, des eingesetzten Reinigers (Neutralreiniger) sowie einer ölhaltigen Flüssigkonservierung – durchgeführt.
Die Untersuchung erfolgte der besseren Vergleichbarkeit wegen entsprechend der Verschmutzungsklassifizierung nach ISO 4406. Dabei werden die Partikel aus 100 Milliliter Flüssigkeit über eine 100 Mikrometer Membrane bestimmt. Als maximaler Verschmutzungsgrad wurde gemäß der genannten Norm die Anzahl der Partikel pro 100 Milliliter Flüssigkeit auf die Klassifikation 17/15 festgelegt. Partikel der Größe < 4 µm blieben unberücksichtigt. Überschreitet die Partikelanzahl die ISO-Codierung 22/22 ist dies durch die Bezeichnung „nicht auszählbar“ kenntlich gemacht und es wird gegebenenfalls von einer „Partikelüberlagerung“ gesprochen. Der Fremdstoffgehalt (feste Fremdstoffe), häufigstes Beurteilungskriterium bei Bearbeitungsmedien, blieb unberücksichtigt, das die Messmethodik nicht standardisiert ist. Der Messwert (mg/l Flüssigkeit) dabei ist stark von der Schmutztragekraft des Mediums abhängig. Dies bedeutet: je höher Ölanteil und Viskosität sind, desto größer ist das Schmutztransportverhalten und umso geringer die Sedimentationsneigung.
Reinheitsklassen nach ISO 4406
Erfolgt die Auszählung mit einem automatischen Partikelzähler wird nach der gültigen ISO 4406 mit drei Größenklassen - > 4 µ, > 6 µ und > 14 µ - gearbeitet. Werden die Partikel dagegen manuell auf einem Filter gezählt, können nur zwei Reinheitsklassen (> 6 µ und > 14 µ) angegeben werden. Die Angabe der Partikel erfolgt bei der ISO-Partikelzählung kumulativ, das heißt, in der Anzahl der Partikel > 5 µ sind auch die Partikel > 15 µ enthalten. Die in einer Flüssigkeitsprobe gezählten Partikel werden entsprechend der Tabelle 1 auf 100 Milliliter bezogen und jeweils pro Größenklasse einer Reinheitsklasse zugeordnet. Die ISO-Reinheitsklasse wird als zusammengesetzte Zahl mit drei Ziffernfolgen bei der automatischen und zwei bei der manuellen Zählung, beispielsweise 17/15, angegeben. Die ersten Ziffern bezieht sich auf Partikel > 6 µm, die zweite Zahl auf Partikel >14 µm.
Prozessablauf ohne Zwischenreinigung
Die Bearbeitung der Teile ohne Zwischenreinigung erfolgte auf einer CNC-Maschine, anschließend wurde entgratet, gereinigt und konserviert. In der spanenden Teilefertigung ist dieser Prozessablauf die am häufigsten angewandte Vorgehensweise. Da bei dieser Variante Prozessschritte eingespart werden, bietet sie Kosten- und Zeitvorteile. Nach dem Zerspanen mit zentraler Kühlschmierstoffversorgung (Volumen 25 m3) wurde das Kühlschmiermittel untersucht. Das Ergebnis war nicht auszählbar, die Filtermembran zeigte Partikelüberlagerungen. Nach den Prozessschritten Entgraten, Endreinigen und Konservieren wies die ölhaltige Konservierung die Reinheitsklasse 17/14 nach ISO 4406 auf und erreichte damit den geforderten Sauberkeitsgrad.
Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass sich Verschmutzungen mit den Werkstücken über den gesamten Herstellungszyklus gleichmäßig verschleppen und dadurch in allen beteiligten Flüssigkeiten einheitlich verteilen. Das Reinigen und Spülen im vorletzten Arbeitsschritt unterbricht die Schmutztransportkette. Bei einer ordnungsgemäßen Medienaufbereitung und Badpflege lassen sich bestimmte Teilesauberkeiten erreichen.
Prozessablauf mit Zwischenreinigung
Zerspant wurde mit einem Bearbeitungszentrum mit zentraler Kühlschmierstoffversorgung mit 33 m3. Zwischen spanender Bearbeitung und Entgratung erfolgte ein Reinigungsprozess. Nach der anschließenden Endreinigung lag die Partikelverschmutzung des Spülwassers bei 14/11 nach ISO 4406. Es folgte die Konservierung, die Flüssigkeit entsprach danach der Reinheitsklasse 13/10.
Diese Prozessfolge kommt überwiegend bei Werkstücken mit höheren Sauberkeitsanforderungen zum Einsatz. Denn die Zwischenreinigung hat einen positiven Einfluss für die Partikelsauberkeit. Auf eine Zwischenkonservierung nach dem Reinigen kann jedoch nur verzichtet werden, wenn die Werkstücke sofort weiterverarbeitet werden.
Basis der Untersuchung war in beiden Anwendungen immer die Flüssigkeit und es wurde davon ausgegangen, dass der Verschmutzungsgrad der Bäder identisch mit dem der Werkstücke war.
Special parts2clean 2011
Die parts2clean bietet ihren Besuchern die einmalige Gelegenheit, sich durch die praxisorientierte Vorträge namhafter Experten aus Industrie, Wissenschaft und Forschung einen umfassenden Überblick zu aktuellen Entwicklungen, neuen Anforderungen und Trends in der Reinigungstechnik zu verschaffen. Die Sonderschau zur Prozesskette der industriellen Teilereinigung bietet darüber hinaus Anregungen und Know-how, den eigenen Reinigungsprozess zu optimieren.
mehr lesen >>
Häufig besuchte Firmenprofile
Newsletter abonnieren
