Warum wir den Kühlschmierstoff prüfen?
Kühlschmierstoffe sind in der Anwendung verschiedensten Einflüssen ausgesetzt, die sich alle mehr oder weniger auf den Kühlschmierstoffzustand und den Zerspanungsprozess auswirken. Aus diesem Grund ist eine regelmäßige Überwachung und Prüfung des Kühlschmierstoffzustands für einen stabilen Produktionsprozess, für die Vermeidung von Gefährdungen und zur Kostenkontrolle wichtig.
Wassermischbare Kühlschmierstoffe prüfen
Keimbefall, Gestank und Schaum sind negative Erfahrungen beim Einsatz von wassergemischten Kühlschmierstoffen. Eine Prüfung von Kühlschmierstoffemulsionen bzw. -lösungen ist aufwändig und unbequem. Jedoch liegt hier die beste Möglichkeit, Emulsionsstandzeiten zu verlängern, den Kühlschmierstoffverbrauch deutlich zu verringern und so Ausfallzeiten zu minimieren und Kosten einzusparen.
Regelwerk zum prüfen wassermischbarer Kühlschmierstoffe
Da diese Punkte auch für den Arbeitsschutz relevant sind, gibt es ein umfangreiches Regelwerk sowohl vom Gesetzgeber (Verordnungen, technische Regeln), als auch von den Berufsgenossenschaften (DGUV-Regelwerk).
Dies sind die wichtigsten Regelwerke für den Anwender:
Technische Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) 611:
„Verwendungsbeschränkungen für wassermischbare bzw. wassergemischte Kühlschmierstoffe, bei deren Einsatz N-Nitrosamine auftreten können“
Die TRGS 611 beschäftigt sich mit der Gefahr der Bildung von cancerogenen Nitrosaminen und enthält Regelungen zu Inhaltsstoffen von Kühlschmierstoffkonzentraten, zur Anwendung und zu Schutz- und Überwachungsmaßnahmen. Folgende Parameter hat der Anwender von Kühlschmierstoffen zu prüfen / beachten (stark vereinfacht):
- Nitratgehalt im Ansetzwasser maximal 50 mg/l
- Wöchentliche Bestimmung von Nitrit in Kühlschmierstoffsystemen
- Wöchentliche pH-Wert-Messung in Kühlschmierstoffsystemen
(DGUV-Regel 109-003: „Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen“)
Kapitel 7 der DGUV-Regel 109-003 präzisiert die durchzuführenden Prüfungen von Ansetzwasser und Kühlschmierstoff sowie die Dokumentation der Ergebnisse in einem Prüfplan. Der Mindestuntersuchungsumfang beinhaltet:
- Wahrnehmbare Veränderungen des Kühlschmierstoff prüfen (Verfärbungen, Schaumbildung, Rückstandsbildung, Emulsionstrennung, aufschwimmendes Fremdöl, Gerüche, sichtbarer mikrobieller Befall)
- pH-Wert
- Gebrauchskonzentration
- Nitritgehalt des wassergemischten Kühlschmierstoffs
- Nitratgehalt des Ansetzwassers
Gerne stellen wir Ihnen ein praxiserprobtes Überwachungsprotokoll, für die Dokumentation Ihrer Messungen, als › Download zur Verfügung.
Kühlschmierstoff Prüfparameter und -methoden
Jede Analytik ist abhängig von der Qualität der Probennahme. Wichtig ist, dass die entnommene Probe repräsentativ für den Zustand des Kühlschmierstoffs ist. Daher sollte die Probe während der Kühlschmierstoffumwälzung aus dem Reinbehälter oder direkt aus dem Zulauf erfolgen.
Der pH-Wert kann mit hinreichender Genauigkeit mit einem pH-Messstäbchen bestimmt weren. Elektronische Messsysteme sind ebenso geeignet, allerdings sind diese sehr empfindlich.
Der für den jeweiligen Kühlschmierstofftyp vom Hersteller vorgegebene pH-Bereich ist einzuhalten. Beim aminhaltigen Kühlschmierstoff liegt er bei mindestens pH 8,8 und beim aminfreien Kühlschmierstoff bei 8,0–9,0.
Verwenden Sie pH-Stäbchen mit ausreichend genauer Abstufung im Messbereich (mindestens 0,2–0,3pH-Einheiten).
Die Konzentrationsbestimmung von gebrauchten wassergemischten Kühlschmierstoffen ist in manchen Fällen nicht ganz einfach. Ein Kühlschmierstoff ist ein System aus etlichen Einzelkomponenten. Manche verbrauchen sich oder bauen sich ab, andere konzentrieren sich auf und wiederum andere werden von außen eingetragen. Dies macht die Konzentrationsbestimmung schwierig. Im Labor stehen dafür unterschiedliche Methoden zur Verfügung. Für die Vor-Ort-Analytik bietet ein Handrefraktometer ein hinreichend genaues Ergebnis. Es handelt sich um den Brechungsindex, der mit dem produktspezifischen Refraktometerfaktor
in die jeweilige Kühlschmierstoffkonzentration umgerechnet werden kann.
Messwert [°Brix] × Fref [Vol. %/°Brix] = Kühlschmierstoffkonzentration [Vol. %]
Um Messfehler zu vermeiden ist es unbedingt erforderlich zuerst einen Nulllinienabgleich mit Wasser durchzuführen. Korrekturen sind mit Hilfe einer Justierschraube am Vorderteil des Handrefraktometers möglich.
Ähnlich wie der pH-Wert, kann auch Nitrit mit ausreichender Genauigkeit mit einem Messstäbchen bestimmt werden. Innerhalb weniger Sekunden liegt ein verlässliches Ergebnis vor.
Genauso funktioniert auch die Bestimmung von Nitrat im Ansetzwasser. Allerdings ist hier zu beachten, dass der Nitratgehalt nur dann zu ermitteln ist, wenn kein Nitrit in der Probe vorhanden ist.
Gut ausgestattete Labore von Kühlschmierstoffherstellern haben etliche weitere Möglichkeiten, den Kühlschmierstoff unter Berücksichtigung der jeweiligen Problemstellung zu prüfen. Hierzu gehören u. a.:
- Konzentrationsbestimmung mittels Säurespaltung (DIN 51368)
- Konzentrationsbestimmung mittels Alkalität/ HCl-Titration
- Bestimmung der Wasserhärte
- Bestimmung der Leitfähigkeit
- Bestimmung der Gesamtkeimzahl bzw. Hefenund Schimmelpilzkontamination
- Bestimmung der Oberflächenspannung
- Bestimmung des Korrosionsschutzes, z. B.Kontaktkorrosion (Herbert-Test, DIN 51360/1) oder Späne-Test (DIN 51360/2)
- Bestimmung des Schaumverhaltens
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe benötigen einen sehr geringen Überwachungsaufwand. Fehlmengen durch Ausschleppungen oder Verdampfung sind durch Frischölzusatz regelmäßig zu ergänzen, da nur der optimale Füllstand ein sicheres Arbeiten garantiert. Fremdöleintrag ist möglichst zu vermeiden. Zwar sind Hydraulik- und Bettbahnöle gut mit den nichtwassermischbaren Produkten verträglich und bilden meistens homogene Gemische, aber die Produktionssicherheit wird geringer, da diese Fremdöle die Viskosität verändern und den Additivspiegel absenken.
Prüfparameter und -methoden
Die Analyse von gebrauchten nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen erfolgt ausschließlich im Labor, da dort geeignete Methoden zur Verfügung stehen.
Wichtige Parameter, die in den Laboren der Hersteller überprüft werden können, sind:
- Viskosität
- Additivspiegel (z. B. Schwefel, Phosphor, Zink über RFA oder ICP-OES)
- Infrarot-Spektrum (IR)
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