naar top
Menu
Logo Print
08/11/2019 - ING. M. DE WIT-BLOK

BELANG VAN GOEDE CONDITIONERING METAALBEWERKINGSVLOEISTOFFEN

Goed onderhoud cruciaal voor langere standtijd

Metaalbewerkingsvloeistoffen zijn essentieel om tijdens het verspanen de juiste productkwaliteit te realiseren bij een minimale bewerkingstijd. Dat hoeven we u niet meer te vertellen. Omdat deze vloeistoffen door diverse factoren gedurende de tijd degraderen, is het evenwel noodzakelijk ze goed te onderhouden. Regelmatig – soms zelfs dagelijks! – meten van de relevante parameters en wéten wat u vervolgens moet doen naar aanleiding van de gemeten waarde, leidt onder andere tot een langere standtijd van de vloeistof én het gereedschap.

Will-Fill toestel voor automatisch  controleren, meten en bijvullen van  koelvloeistoffen. Bij afwijkingen volgt een alarm
Will-Fill toestel voor automatisch controleren, meten en bijvullen van
koelvloeistoffen. Bij afwijkingen volgt een alarm

De meeste metaalbewerkingsvloeistoffen zijn producten waarbij verschillende elementen zijn opgelost in water. Ten eerste uiteraard olie – mineraal of synthetisch – en daarnaast verschillende additieven om de juiste eigenschappen te bereiken. Hierbij valt te denken aan smeeradditieven, emulgatoren, antischuimmiddelen, anti­corrosiemiddelen, additieven die de groei van micro-organismen tegengaan en additieven voor een goede reinigende werking.

DEGRADATIE KOELVLOEISTOFFEN

Juist omdat de functie van metaalbewerkingsvloeistoffen zo cruciaal is voor het eindproduct (en daar draait het uiteindelijk om), is het van groot belang de gewenste samenstelling ervan zo goed mogelijk te handhaven. Niet in de laatste plaats omdat door wet- en regelgeving steeds minder stoffen gebruikt mogen worden die bijdragen aan de biostabiliteit van het product, waardoor goed onderhoud nóg belangrijker wordt. Gebeurt dat niet, dan zal de kwaliteit van de metaalbewerkingsvloeistof relatief snel af­nemen, met ingrijpende gevolgen voor de standtijd en het verbruik van de metaalbewerkingsvloeistof, de efficiëntie van het productieproces, de kwaliteit van het product, de standtijd van het gereedschap, de machine zelf én de gezondheid van de medewerkers; dit laatste vooral ten aanzien van de luchtwegen en huid.

Juiste verhouding

Een belangrijk element waardoor de kwaliteit van een metaalbewerkingsvloeistof achteruitgaat, is de verdamping van water, waardoor de ver­houding tussen water en olie wijzigt. Een te lage concentratie water leidt tot schuimproblemen, een slechtere koeling (meer gereedschapsslijtage) en huidirritatie, terwijl te veel water bijdraagt aan microbiologische groei, een lagere emulsiestabiliteit, een slechtere snijprestatie en corrosieproblemen. Bovendien ver­dampen de mineralen niet en zal het toevoegen van water leiden tot een verhoging van de concentratie mineralen, wat weer problemen kan opleveren zoals corrosie, verzeping en kalk­afzetting.

Verder kunnen metaalbewerkingsvloeistoffen de­graderen door het gebruik van verkeerd water en dan vooral ten aanzien van de hardheid. Wanneer de waterhardheid lager is dan het product vereist, kan de emulsie schuimen; als de waterhardheid te hoog wordt, dan blijft de emulsie niet stabiel of kan die zelfs schiften, wat kan resulteren in vettige afzettingen, vervuiling van de machine en vlekken op het product.

Afname stoffen

Veel additieven in metaalbewerkingsvloeistoffen worden uiteindelijk ‘opgebruikt’ of slijten. Vooral polymeren in het kader van smering slijten door gebruik, maar ook anticorrosiemiddelen die binden aan het metaal, verdwijnen uiteindelijk. Conserveringsmiddelen worden verbruikt doordat vervuiling, zoals bacteriën, schimmels en gisten, in het bad terechtkomt. Om de goede werking te behouden, zullen deze additieven regelmatig worden aangevuld.

Een koelvloeistofreservoir met veel schuim duidt op problemen met betrekking tot de conditionering van de betreffende vloeistof
Een koelvloeistofreservoir met veel schuim duidt op problemen met betrekking tot de conditionering van de betreffende vloeistof

Vervuiling

Verder is vervuiling van de metaalbewerkingsvloeistof een belangrijke oorzaak van degradatie. Daarbij is een onderscheid te maken tussen vervuiling door lekolie, spanen en bacteriën of schimmels. Kijken we naar lekolie, dan is deze onder meer afkomstig van hydraulische olie of leibaanolie. Deze olie beïnvloedt de verhouding van het concentraat en het water. Spanen afkomstig van het bewerkingsproces zijn praktisch onvermijdelijk en komen in de machine en de metaalbewerkingsvloeistof terecht. Bij het verspanen van verschillende metalen (bijvoorbeeld koper, aluminium, rvs en staal) ontstaan er door de spanen potentiaalverschillen (kleine batterijtjes). Het minst edele metaal wordt dan opgeofferd en lost op, waardoor er putcorrosie op het bed kan ontstaan. Wanneer de allerkleinste spaantjes niet worden afgevoerd, ontstaat zogenaamd verspaningsslib. Dit slib slaat neer in het bad en vormt daar een laag op de bodem waar het de kans op bacteriegroei en roestvorming vergroot. Een laatste bron van vervuiling is de mens zelf. Onderhoudsmedewerkers kennen allemaal wel de verhalen van vervuiling van metaalbewerkingsvloeistoffen met koffie, broodjes, doekjes, urine (!) en zelfs sinaasappelschillen.

Stress

Tot slot noemen we als oorzaak van degradatie de term ‘stress’. Evenals in hydraulische instal­laties heeft de wens om machines steeds compacter te bouwen geleid tot steeds kleinere vloeistoftanks. Dit betekent dat het betreffende medium onvoldoende tijd krijgt om tot rust te komen en af te koelen. Dit leidt tot hogere temperaturen, waardoor de kans op corrosie, bacteriegroei en schuimvorming toeneemt. Eenzelfde effect ontstaat door hoge vloeistofsnelheden en drukken die nodig zijn voor smering door het gereedschap.

CONDITIONERING

Om de kwaliteit van de metaalbewerkingsvloeistof te behouden, is het noodzakelijk om regelmatig bovenstaande effecten te monitoren. Dit gebeurt door het meten van verschillende parameters, waarvoor diverse instrumenten en methoden beschikbaar zijn. Voor het monitoren van de verhouding tussen olie en water zijn bijvoorbeeld een handrefractometer, een digitale refractometer, chemische titratie of teststrips beschikbaar. Ook analyse in een laboratorium behoort tot de mogelijkheden.

Vrij antieke viscositeitsmeter die nog maar sporadisch wordt gebruikt
Vrij antieke viscositeitsmeter die nog maar sporadisch wordt gebruikt

Zuurtegraad

Een tweede belangrijke parameter om in de gaten te houden is de zuurgraad die eenvoudig te meten is met een lakmoespapiertje (pH-strookje) of automatisch. De meeste watermengbare metaalbewerkingsvloeistoffen hebben een zuurgraad die varieert van 8,5 tot 9,4. Er zijn echter ook volsynthetische metaalbewerkingsvloeistoffen die een pH hebben van 7,0-7,5. Voordat een conclusie wordt getrokken met betrekking tot de waarde, is het dus belangrijk om te weten wat deze per metaalbewerkingsvloeistof moet zijn. Een dalende pH kan een indicatie zijn voor verschillende problemen, zoals ranciditeit (het zuurder worden van de vloeistof door bijvoorbeeld de aanwezigheid van bacteriën), roestvorming en instabiliteit. Een vloeistof die verzuurt, is ook te herkennen aan de ontwikkeling van stank. Daarentegen kan een hoge pH de mildheid van de vloeistof aantasten en bovendien agressief zijn voor non-ferro’s. Een dergelijk hoge pH (alkalisch) is vaak het gevolg van het gebruik van reinigingsmiddelen.

Verspaningsslib

Spanen van groot tot klein kunnen uit de metaalbewerkingsvloeistof worden verwijderd middels filtratie. Hiermee zou het percentage van vaste bestanddelen in de vloeistof tot maximaal 0,1% mogen oplopen. Hogere waarden zijn veelal een indicatie van onvoldoende filtratie of moeilijkheden met het filtersysteem. De hoeveelheid spanen is te meten door de vloeistof te laten bezinken of te centrifugeren.

Vreemde olie

De hoeveelheid ‘vreemde’ olie die in een metaalbewerkingsvloeistof aanwezig mag zijn, is af­hankelijk van het type product dat wordt gebruikt in combinatie met de toepassing. Wanneer het toegestane percentage bekend is, kan de gebruiker dit vaak niet eenvoudig handmatig controleren. Dit gebeurt daarom meestal in het laboratorium. Het verwijderen is mogelijk met een bandskimmer (hiervan zijn verschillende uitvoeringen beschikbaar en het is de meest gebruikte methode) wanneer de olie tot rust is gekomen.

testkitBacteriën en micro-organismen

De totale aanwezigheid van micro-organismen is relatief eenvoudig te bepalen door middel van plaatjes of dipvoedingsbodems en nog eenvoudiger door te ruiken. Bacteriën geven de olie een scherpe, onwelriekende geur. De meeste metaalbewerkingsvloeistoffen tolereren een aanwezigheid van 100.000 micro-organismen per ml. Ook schimmels kunnen leiden tot een scherpe geurontwikkeling en zijn te meten via een ‘fungitelling’. Hoewel schimmels de verspaningscondities negatief beïnvloeden, zijn ze niet eenvoudig te meten via de metaalbewerkingsvloeistoffen zelf, aangezien zij zich vooral hechten aan de verschillende oppervlakken in een systeem.

Geleidbaarheid

Tot slot is de geleidbaarheid – of conductiviteit – een indicatie voor het gehalte aan opgeloste mineralen en andere materialen in de metaal­bewerkingsvloeistof. Bijvoorbeeld calcium, mag­nesium, natrium en verschillende soorten chloriden. Met de tijd zal de conductiviteit toenemen, waarbij de snelheid van toename onder andere afhankelijk is van het type en kwaliteit van het water en een eventuele vervuiling met andere materialen zoals vreemde oliën. Een hoge geleidbaarheid kan leiden tot onoplosbare afzettingen, een instabiele mix en een lager rendement, en moet dus in de gaten worden gehouden. Ook hier geldt dat vooraf bekend moet zijn wat de gewenste geleidbaarheidswaarde is voordat conclusies kunnen worden getrokken over de meetwaarde.

GOED ONDERHOUD

Tot slot draagt ‘goed onderhoud’ bij aan een goede conditionering van metaalbewerkingsvloeistoffen. Dit betekent het verwijderen van spanen en lekolie, het regelmatig goed en volledig reinigen van de machine, het toepassen van een goede filtratie-unit (en het regelmatig controleren van de filterelementen) en het zorgen voor voldoende circulatie van de vloeistof. Dit laatste is ook belangrijk wanneer de machine niet in gebruik is.

Tevens dient de onderhoudsafdeling het niveau van de emulsie in het reservoir op peil te houden. Te weinig vloeistof betekent dat er (nog) minder gelegenheid is om de broodnodige rust te krijgen. En tot slot: gebruik altijd een systeemreiniger voor het reinigen van de machine. Dus geen industriële reiniger of spoelmiddel. Deze doden namelijk niet de bacteriën in de leidingen, waardoor de machine bij het opnieuw afvullen al direct problemen kan opleveren.