Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ablagerungsfreies Bearbeiten von Gehäusen aus Magnesium

29.08.2008
Der Trend zum Leichtbau hat in zahlreichen Branchen zur Wiederentdeckung des Magnesiums als Konstruktionswerkstoff geführt. Bedeutsame Vorteile für die zerspanende Bearbeitung des fertigungstechnisch anspruchsvollen Werkstoffs bringt der wassermischbare Kühlschmierstoff Multan 73-30 MG, wie die Serienfertigung von Getriebegehäusen zeigt.

In den Konstruktionsabteilungen der Automobilindustrie arbeitet man seit Jahren verstärkt daran, den klassischen Werkstoff Stahl durch leichtere Materialien wie Aluminium oder technische Kunststoffe zu ersetzen. Besonders interessant ist Magnesium, das rund ein Drittel leichter als Aluminium ist.

Technikhistoriker erinnern daran, dass Magnesium bereits in den dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts auf vielfältige Weise industriell verwendet wurde, sein Einsatz nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs jedoch aus verschiedenen Gründen stark zurückging. Nur im legendären VW Käfer hatte es zur Herstellung der Kurbel- und Getriebegehäuse noch jahrelang Verwendung gefunden.

Magnesiumlegierung erfordert nur geringe Schnittkräfte

Magnesium ist mit seinem geringen spezifischen Gewicht das leichteste Metall, das sich für technische Anwendungen im industriellen Maßstab nutzen lässt. Dabei kommen in der Regel Magnesiumlegierungen zum Einsatz, weil reines Magnesium hinsichtlich der Gießbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und anderer Eigenschaften fertigungs- und anwendungstechnisch problematisch ist.

Der wichtigste Legierungszusatz ist Aluminium. In der gebräuchlichen Magnesium-Druckgusslegierung AZ91 beträgt der Anteil von Magnesium 89%, der von Aluminium 9%. Die Legierung lässt sich sehr gut gießen und ermöglicht die Herstellung von Gussbauteilen mit sehr filigraner Oberflächengestaltung.

Magnesium-Legierung lässt sich leicht spanend verarbeiten

Auch ihre spanende Verarbeitung ist vorteilhaft, weil der Werkstoff nur geringe Schnittkräfte erfordert und hohe Schnittgeschwindigkeiten erlaubt. Dadurch verringert sich der Werkzeugverschleiß erheblich. Die Werkzeugstandzeiten sind im Vergleich zur Aluminiumzerspanung bis zu zehnmal länger.

Außer diesen prinzipiell positiven Eigenschaften von Magnesiumlegierungen gibt es jedoch auch kritische Gesichtspunkte, die bei der industriellen Fertigung zu beachten sind. Dazu zählt vor allem die Explosionsgefahr, weil Magnesium leicht mit Wasserstoff reagiert.

Es muss deshalb bei der Nassbearbeitung mit Kühlschmierstoffemulsionen unbedingt vermieden werden, dass sich in der Anlage kritische Konzentrationen von Wasserstoff bilden. Ein weiteres Problem ist die Belastung der Emulsion durch den Eintrag von gelösten Magnesium-Ionen. Sie bewirken, dass die Wasserhärte stark ansteigt, was die Emulsion aufspaltet und unbrauchbar macht.

Magnesium verursacht hohen Aufwand bei Reinigung und Wartung

Ein gravierendes Problem stellt außerdem der Abrieb dar, durch den sich bei der Verwendung üblicher wassermischbarer Kühlschmierstoffe störende Ablagerungen auf den Werkzeugen und in der Maschine bilden. Dies verursacht einen sehr hohen Aufwand für Reinigung und Wartung.

Die Problematik hoher Ablagerungen betraf auch das Automobilzulieferunternehmen Kaiser, das seit über 25 Jahren auf die Zerspanung und Beschichtung von Metallbauteilen spezialisiert ist. Zu den Schwerpunkten gehört die Serienfertigung von Bremsscheiben und -trommeln sowie Kupplungs- und Getriebegehäusen aus Guss, Stahl, Aluminium und — mit stark wachsender Tendenz — aus Magnesium. Die automatisierte Magnesium-Teilefertigung mit über 60 verketteten Maschinen wurde im Jahr 2003 installiert.

Magnesium-Zerspanung im Hochleistungsbereich

Die Zerspanung findet im Hochleistungsbereich statt und erreicht Drehzahlen bis zu 16000 min—1. Um die Brand- und Explosionsgefahr auszuschließen, sind die Bearbeitungszentren entsprechend den Anforderungen der Berufsgenossenschaft mit modernsten Abluftanlagen und Maschinen-Brandschutzeinrichtungen ausgestattet.

Die Späne werden in eine große Presse abgeführt, wo sie verfestigt und damit unschädlich gemacht werden. In puncto Betriebssicherheit erreicht die Fertigung den höchstmöglichen technischen Standard.

Was ursprünglich jedoch schwer zu schaffen gemacht hat, waren die millimeterdicken Kalkablagerungen. Maschinen, Werkzeuge, Pumpen, Leitungen, Spaltsiebe – alles musste permanent gereinigt werden, um den Betrieb aufrechtzuerhalten. Der Aufwand war immens, das Wartungsteam ist oft kaum nachgekommen.

Verschleiß der Werkzeuge wurde reduziert

Ende des Jahres 2005 entschied sich Kaiser, die Anlagen mit einem neuen Kühlschmierstoff (KSS) von Henkel zu befüllen. Man hatte erfahren, dass Henkel mit der Reihe Multan bereits in der Aluminiumbearbeitung bemerkenswerte Erfolge erzielte.

Die auf einem patentierten Emulgatorkonzept basierenden Kühlschmierstoffe verfügen unter anderem über ausgezeichnete Spüleigenschaften. Dadurch gelingt es, die Späne sehr gut abzuführen, wodurch die Maschinen weniger verschmutzen und der Verschleiß von Werkzeugen reduziert wird.

Neuer wassermischbarer Kühlschmierstoff für die Magnesium-Bearbeitung

Um die Vorteile wassermischbarer Kühlschmierstoffe auch für die Bearbeitung von Magnesium zu nutzen, hat Henkel das neue Produkt Multan 73-30 MG entwickelt. Magnesiumlegierungen stellen besondere Anforderungen an einen wassermischbaren Kühlschmierstoff, was eine spezifische Rezeptur erforderlich macht.

Henkel-Chemiker haben dabei höchste Reinigungsleistung unter Erhaltung der Emulsionsstabilität als Hauptziel definiert. Tatsächlich übertraf der Wechsel des Kühlschmierstoffs die Erwartungen und führte zu den gewünschten Resultaten. Es bildeten sich auf Anhieb keinerlei Ablagerungen mehr und selbst vorhandene Ablagerungen wurden weggespült.

Zudem hat sich die Bearbeitungsqualität erhöht. Weil sich auch an den Werkzeugen keine Ablagerungen mehr bilden, gibt es praktisch keinen Ausschuss mehr.

Problem des hohen Filterverbrauchs gelöst

Positiv beurteilt werden auch der Service und die Problemlösungskompetenz des neuen Kühlschmierstofflieferanten. Anfängliche Geruchsbelästigungen, Stabilitätsprobleme und einen zu hohen Filterverbrauch hat Henkel in den Griff bekommen. Sehr hilfreich sind auch die professionellen Laborkapazitäten von Henkel.

Inzwischen ist Multan 73-30 MG seit über eineinhalb Jahren bei Kaiser erfolgreich im Einsatz. Der jährliche Kühlschmierstoffwechsel erfordert keinen großen Wartungsaufwand mehr. Anstatt der bisher viertägigen Reinigungsarbeiten an den Anlagen muss lediglich die alte Emulsion entsorgt und die neue eingefüllt werden.

Auch die Verbrauchswerte liegen mit einer Konzentration von nur 6% sehr günstig. Im Endeffekt erspart der neue Kühlschmierstoff einen erheblichen Aufwand an Personal, Material, Zeit und Kosten. Dazu bringt er mehr Sicherheit und Qualität in die Fertigung.

Dipl.-Chem. Brian-James Rothwell ist Produktmanager Kühlschmierstoffe und Reiniger der Henkel KGaA in 40191 Düsseldorf.

Brian-James Rothwell | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/index.cfm?pid=1759&pk=142376

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flexiblere Turbomaschinen entwickeln
23.05.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

nachricht WHZ erhält hochmodernen Prüfkomplex für Schraubenverbindungen
23.05.2017 | Westsächsische Hochschule Zwickau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten