Auswirkungen des mikrobiellen Befalls von wassergemischten Kühlschmierstoffen auf das Zerspanergebnis (Teil 2)
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T. Koch
Kurzfassung
Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist in der spanenden Fertigung der Metall verarbeitenden Industrie gängige Praxis. Sie vermeiden ein Überhitzen von Werkstück und Werkzeug, reduzieren die Reibung und befördern den Spantransport. Wassergemischte Kühlschmierstoffe unterliegen in der Anwendung einer mikrobiellen Besiedlung. Das Wachstum von Mikroorganismen, hierzu zählen Bakterien, Pilze und Hefen, führt zu technischen und hygienischen Schwierigkeiten. Mikroorganismen finden gute Wachstumsbedingungen in wassergemischten Kühlschmierstoffen vor. Nahezu alle Inhaltsstoffe können den Mikroorganismen als Nahrungs- und Energiequelle dienen. Die mikrobielle Verwertung führt zu deutlichen Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Kühlschmierstoffe. Technische und chemische Eigenschaften des Kühlschmierstoffs werden verändert, z.B. der pH-Wert oder die Korrosionsschutzeigenschaften. Dadurch entstehen Probleme im Bezug auf die technische Leistungsfähigkeit wie beispielsweise ein stärkerer Verschleiß der Werkzeuge oder ungenau gefertigte Werkstücke. Der Verschleiß der Kühlschmierstoffe geht einher mit einem erhöhten Verbrauch an Grundstoffen und steigenden Abfallmengen. Die Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT führte in Kooperation mit der Universität Bremen Langzeituntersuchungen durch, welche die mikrobiellen Einflüsse detaillierter beschreiben und die mikrobielle Besiedlungsstrukturen in Kühlschmierstoffen dokumentieren. Die Veröffentlichung basiert auf Teilen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die IGF finanzierten Forschungsvorhabens 14056 N/1 der Universität Bremen, Fachbereich 04, Fachgebiet Fertigungsverfahren, unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. E. Brinksmeier, sowie der amtlichen Materialprüfungsanstalt MPA, Geschäftsbereich der Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT, unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch. Die hier vorgestellten mikrobiologischen Analysen wurden freundlicher- und dankenswerterweise von Dr. rer. nat. A. Rabenstein durchgeführt. Das Forschungsvorhaben wird in einer Veröffentlichungsfolge von insgesamt drei Beiträgen in der HTM vorgestellt.
Abstract
The use of metalworking fluids is common practice in metalworking industry. Metalworking fluids prevent an overheating of the workpiece and the tools, reduce the friction by lubricating the contact zone and promote the chip flow. Especially the water miscible metalworking fluids are susceptible to the attack and the growth of microorganisms. The growth of microorganisms leads to technical and hygienic problems. The water miscible metalworking fluids give good conditions for the progeny of bacteria, molds and fungi. A wide range of the components of the metalworking fluid can function as a nutrient and energy source. The degradation of these components leads to drastic changes in the chemical composition. It also alters technical and chemical properties e.g. decrease in pH value or the corrosion prevention capacity. Concerning to the performance of the metalworking fluids problems arising are an increase of tool wear and inadequate workpieces. The premature breakdown of the emulsion is associated with a high consumption of metalworking fluids and cumulative amounts of waste emulsions. Investigations at the Foundation Institute for Material Science (IWT) and the University Bremen led to a better understanding of the described processes and documented changes in bacterial diversity patterns in longterm investigations. This paper is part of the research project 14056 N/1 founded by the Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie administrated by the IGF. The research work was carried out at the University Bremen, department 04, faculty of production engineering under direction of Prof. Dr.-Ing. habil. E. Brinksmeier in cooperation with the Bremen Institute for Materials Testing, a Division of the Foundation Institute for Materials Science under direction of Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch. The author thanks Dr. rer. nat. A. Rabenstein for his kindly performed microbiological research. The research project will be presented in three articles in this and following issues in HTM.
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© 2008, Carl Hanser Verlag, München
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