Wisura Fuchs

Ausnutzung der Tribologie fürs Umformen, Stanzen und Feinschneiden

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Mechanismus 1 und 2 finden an ein und derselben Molekülgruppe (Hydroxide) statt und stehen somit in einer gewissen Konkurrenz (antagonistischer Effekt) bzw. beide Mechanismen unterstützen sich zumindest nicht gegenseitig. Liegen auf einer Metalloberfläche sowohl Hydroxidgruppen und oxydische Gruppen vor, sollten sich Mechanismus 1 und 3 beziehungsweise Mechanismus 2 und 3 gegenseitig unterstützen, das heißt da sich die Mechanismen 1 und 3 beziehungsweise Mechanismus 2 und 3 jeweils mit unterschiedlichen Gruppierungen arrangieren, sollte ein synergistischer Effekt zu beobachten sein.

Die häufig diskutierte Frage der Temperatur

Eine weitere Frage ist, wie viel Zeit einem Additivmolekül in der Metallbearbeitungsflüssigkeit bleibt, im eigentlichen Prozess der Metallbearbeitung mit der Metalloberfläche in Wechselwirkung zu treten. Deshalb sollte, wenn über Wechselwirkung von Additiven nachgedacht wird, stets die zu Verfügung stehende Zeit einkalkuliert werden. Metallbearbeitungsprozesse sind mehr oder weniger schnell, das heißt die für chemische Reaktionen von Additiven aus Flüssigkeiten mit Metalloberflächen ist relativ kurz. Auch die hohen Temperaturen haben nur geringen Einfluss. Eine durchschnittliche Bearbeitungsgeschwindigkeit von 60 m/min vorausgesetzt bedeutet, dass 1 mm Oberfläche 1 ms im Eingriff ist, wenn das Werkzeug einen Querschnitt von 1 mm hat. In einer ms entsteht also 1 mm frische Oberfläche. Oder um es auf die Größenordnung „Nano“ zu beziehen, 1000 nm sind bei der oben genannten Bearbeitungsgeschwindigkeit genau eine millionste Sekunde im Eingriff. Die Zeit die einem Schmierstoffadditiv-Molekül zur Verfügung steht ist also eher kurz.

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Praktiker könnten jetzt sicher einwenden, dass die Temperaturen in der Metallbearbeitung sehr hoch sind und chemische Reaktionen auch deutlich schneller ablaufen können. Diese Aussage stimmt auf den ersten Blick. Deshalb ist die Frage nach den Temperaturen, die bei der Berührung von zwei Flächen auftreten können, und die Zeitdauer dieser „erhöhten“ Temperatur eine der in der Tribologie am meist diskutierten Fragen. Zum einen gehen viele davon aus, das Additive von Schmiermitteln eine Aktivierungsenergie benötigen, um mit der Metalloberfläche zu reagieren. Zum anderen sollte aber in Betracht gezogen werden, dass Reaktionsschichten, wenn sie denn überhaupt entstehen, nur bis zu ihrem Schmelzpunkt wirksam sind. Hohe Temperaturen bewirken auf der anderen Seite aber etwas ganz anderes. Jeder, der schon mal mit einer heißen Bratpfanne zu tun hatte, kennt den Effekt, dass ein Öltropfen in dieser Situation nichts eiligeres zu tun hat, als sich aus der heißesten Zonen (Mitte der Pfanne) in kältere Gefilde, also an den Rand zu bewegen. Dieser Effekt (Maragoni-Effekt) wird von Herrn Stehr eingehend in seinem Buch „Die Bratwurst und der Lagerschaden“ eingehend beschrieben. Von diesen neuen Theorien ausgehend gelang es der Fuchs Wisura GmbH eine neue Generation von Feinschneidölen zu konzipieren, frei von Chlorparaffinen und klassischen Schwefeladditiven. Die ersten Tests erfolgten bei der Feintool Technologie AG in Lyss, schon auf dem Kundenwerkzeug. Das Ergebnis war überraschend, gleich beim ersten Mal gelang es die neuen rein theoretischen Erkenntnisse zur Wechselwirkung von Additiven mit Metalloberflächen in der Praxis positiv bestätigt zu bekommen. Auch der Uhrenhersteller zeigte sich zufrieden und führte das neue Produkt als Standardsorte in sein Unternehmen ein. Verbrauchsvolumina in der Uhrenindustrie sind gering. So wurde nach weiteren Absatzmöglichkeiten gesucht. Es stellte sich heraus, dass das neue Produkt nicht nur zum Feinschneiden, sondern auch für die Umformung geeignet ist. Durch seine hohe Leistungsdichte ist es auf der einen Seite möglich auch schwer umzuformende Materialien, wie rostfreie Edelstähle, zu verformen. Auf der anderen Seite werden aber empfindliche Metalle, wie Buntmetalle oder Aluminium, nicht verfärbt.

Zahlreiche weitere Einsatzfälle in der Praxis bestätigten, dass die konsequente Anwendung und Ausnutzung von tribologischen Erkenntnissen zu deutlich höheren Werkzeugstandzeiten führt und damit ein ökonomisch wichtiger Faktor ist.

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