Effect concentratie en gebruikte emulsie op productiviteit en reinheid behoorlijk

Je kunt Max Verstappen in de snelste F1 bolide zetten: als de olie en banden van de wagen niet optimaal zijn afgestemd op zijn racetalenten, klopt het plaatje niet. En zal resultaat uitblijven. In de verspaning is het niet anders. Het effect van bijvoorbeeld koelsmeermiddelen op het freesproces is groter dan menigeen denkt. Net zoals ook alle andere details moeten kloppen. Dat is één van de conclusies uit het project Verspanen: Criteria voor een perfect product.

Wat in 2014 is begonnen met kleinschalige praktijktesten op een DMG Mori bewerkingsmachine, is uitgegroeid tot een project dat voorlopig geen einde kent. De eerste resultaten worden tijdens Verspanen 2020 gepresenteerd.

Uitkomst Verspanen: Criteria voor een perfect product; succes eist dat alle details kloppen

Concentratie emulsie en snijparameters

Vier leden van het met Mikrocentrum High Tech Platform hebben 3 jaar geleden het initiatief genomen om de betekenis van koelsmeermedia in het totale verspaningsproces te onderzoeken. Aanleiding was dat 2-S en Petrofer zagen dat boorzuur, in de toekomst naar verwachting verboden door REACH-wetgeving, negatieve invloed heeft op de RGA-meting van high tech aluminium 5083 en RVS componenten, die moeten voldoen aan de GSA 07 2210 eisen. Door de samenwerking aan te gaan, kennis te delen en de krachten te bundelen zijn in 2015 de eerste testrondes uitgevoerd bij het Teclab in Eindhoven. Sindsdien zijn er tal van testen gedaan onder dezelfde condities met betrekking tot de frees, reinheid machine en de dezelfde concentratie van de verschillende emulsies (altijd in vergelijk met de referentie emulsie) met uiteenlopende materialen. Een van de conclusies is dat de concentratie van de emulsie nauw samenhangt met de weerstand die de frees in het materiaal ondervindt. En sommige additieven hebben een negatieve invloed op de reinheid, zelfs na het uitstoken.

Concentratie bij AL frezen

In eerste instantie is getest met de aluminiumlegeringen AL 5083 en de AL 7075 uit dezelfde batch. De eerste conclusies waren hoe meer weerstand bij het frezen, hoe belangrijker de concentratie van de emulsie is. Oftwel 5 % ten op zichte van 10% geeft bij AL 5083 minder verschillen dan bij AL 7075. Een andere conclusie is dat de toevoer van de emulsie bij moeilijke verspaanbare materialen met een zeer stabiele, constante vloeistofstroom met de juiste druk moet gebeuren. Daarnaast hebben de platformleden met onafhankelijke smeertesten (Tapping Torque) op laboratoriumschaal aangetoond dat er verschillen ontstaan in oppervlaktekwaliteit van het materiaal en standtijd van het gereedschap bij 5% en 10% concentratie en de verschillende emulsies. Deze testen geven een correlatie naar de praktijk.

Vingerafdruk van de emulsie

Koelsmeermiddelen hebben dus een behoorlijke invloed op het verspaningsproces. Daarom is het noodzakelijk inzicht te krijgen in de huidige toestand van het bad om problemen met standtijden en nauwkeurigheden te voorkomen. De samenstelling van de emulsie is als ‘vingerafdruk’ te meten en te vergelijken met die van het oorspronkelijke verse bad (wanneer een bewerking optimaal gebeurt). De meetmethode, ontwikkeld door 2-S en gebaseerd op infraroodspectometrie, meet de concentratie van de afzonderlijke bestanddelen. Belangrijker echter is om te weten of de verhouding tussen de verschillende bestanddelen nog goed is. Daartoe wordt de concentratie van de bestanddelen gemeten, waaronder olie, emulgatoren en esters. Als het smerend bestanddeel, de esters, in het bad kleiner wordt, zien we dat direct terug in de verhoudingen. Door wekelijks een nieuwe meting te doen en deze te vergelijken met het uitgangspunt, krijg je snel inzicht in de kwaliteit van het bad en kun je ingrijpen voordat de verandering invloed heeft op het verspaningsproces. (lees ook dit artikel in Made-in-Europe digimagazine)

Effect op technische reinheid

Afgelopen jaar is vooral getest om het effect van het koelsmeermedium op de technische reinheid in beeld te brengen. Uit de testen werd bijvoorbeeld duidelijk wanneer er wel en wanneer geen vlekvorming optreedt bij aluminium. Het project werd verder uitgebreid met materialen die de high tech industrie gebruikt, zoals zuurstofvrij koper, Inconel 7018 en titanium grade 5. Innovar toonde de verschillen in reinheid middels het uitstoken van de materialen en de RGA-metingen aan. De negatieve invloed van additieven kwam hierbij duidelijk naar voren. Vlekvorming op bijvoorbeeld aluminium. Het gebruik van boorzuur en bepaalde synthetische esters hebben een negatieve en of positieve invloed op de grade 2 RGA-meting. Boorzuur in de emulsie heeft bij aluminium bijvoorbeeld een negatieve invloed op de RGA-metingen.

Juiste balans vinden

Het draagvlak voor het project en het enthousiasme van de betrokken leden van het Hightech Platform van het Mikrocentrum hebben ervoor gezorgd dat er nu een onafhankelijk platform is dat voor de high tech verspaning testen kan doen. Uiteindelijk kan hiermee de juiste balans worden gevonden. Kampioenen in deze tak van sport bundelen 3 k’s: kennis, kwaliteit en krachtenbundeling. Meer resultaten van het project Verspanen: Criteria voor een perfect product worden op 24 januari tijdens Verspanen 2020 in Veldhoven bekend gemaakt.

Aanmelden voor Verspanen 2020 en Teclab-theater kan hier