Aluminium verspaning beheersen: Procesbetrouwbaarheid en efficiëntie met het juiste koelsmeermiddel
Leestijd: 8 Min. | 08.05.2025
Aluminium vormt als lichtgewicht, sterk en goed verspaanbaar materiaal sleutelsectoren van lucht- en ruimtevaart en automotive tot medische technologie. Echter, het verspanen van aluminium in productie stelt hoge eisen aan machines, gereedschappen en koelsmeermiddelen (KSM). Dit artikel analyseert de vijf kern uitdagingen van aluminium verspaning, legt de oorzaken en gevolgen uit, en toont u een in de praktijk bewezen oplossingsweg: Systematische procesoptimalisatie gecombineerd met het hoogwaardige koelsmeermiddel rhenus TY 155 L.
Uitdaging: Aluminium verspaning
Of het nu gaat om boren, draaien of frezen – het verspanen van aluminium is een veeleisend verspaningsproces in de metaalverwerkende industrie. Aluminium is lichtgewicht, goed verspaanbaar en dankzij zijn veelzijdigheid een onmisbaar materiaal voor sleutelsectoren – van lucht- en ruimtevaart en automotive tot medische technologie. Maar deze voordelen hebben hun prijs: Bij de verspaning stelt aluminium zeer specifieke eisen aan processen, machines en bedrijfsmiddelen. Zijn hoge thermische geleidbaarheid, neiging tot opbouwrand vorming en gevoelige oppervlakken maken het een materiaal dat geen fouten vergeeft.
Voor productieleiders betekent dit: Succesvol aluminium verspanen vereist niet alleen precisie in gereedschap en machine, maar ook een doordachte koelsmeermiddel strategie. Zelfs kleine zwaktes in het koel- en smeergedrag hebben directe invloed op maatnauwkeurigheid, standtijd en oppervlaktekwaliteit – en daarmee op de efficiëntie en kostenstructuur van de productie.
Wat beïnvloedt kwaliteit en efficiëntie bij aluminium verspaning?
Hoewel aluminium als goed verspaanbaar wordt beschouwd, leiden zijn eigenschappen bij onvoldoende procesbeheersing tot terugkerende fenomenen. Deze brengen kwaliteit en economische efficiëntie in het gedrang. Vijf kernaspecten staan centraal:
Uitdaging 1: Opbouwrandvorming bij aluminium – oorzaken en gevolgen
Wat is precies opbouwrandvorming?
Bij opbouwrandvorming hecht verspaand aluminiummateriaal zich vast aan de snijkant van het gereedschap. Er vormt zich een extra, instabiele “snijkant” van samengeperst materiaal, die ongecontroleerd groeit en weer afbreekt. Dit fenomeen beïnvloedt de processtabiliteit.
Waarom aluminium neigt tot opbouwrandvorming:
De hoge affiniteit van aluminium voor koudlassen is hiervoor een centrale factor. Onder de hoge druk en de temperaturen die aan de snijkant ontstaan, ontwikkelen zich adhesiekrachten tussen gereedschap en werkstukmateriaal. Een ontoereikend of instabiel additievenpakket van het KSM kan deze adhesie niet effectief voorkomen. Met name zachtere, laaggelegeerde of langspanige aluminiumtypes zijn door hun ductiliteit en de vaak continue spaanvorming zeer gevoelig voor dit effect, aangezien een gebrek aan spaanbreking bovendien de contacttijd en wrijving aan de snijkant verhoogt.
Gevolgen voor precisie, oppervlak en gereedschap:
De directe consequenties van opbouwrandvorming zijn ernstig en omvatten maatafwijkingen door de instabiele geometrie van de opbouwrand, verminderde oppervlaktekwaliteit door afbrokkelingen die groeven veroorzaken, alsook een significant verkorte standtijd van het gereedschap door snelle abrasieve slijtage.
De rol van het KSM: Smering tegen adhesie:
Een hoogwaardig KSM zoals rhenus TY 155 L voorkomt opbouwrandvorming door zijn uitstekende smerende eigenschappen. Speciale additieven reduceren effectief de wrijving en de neiging tot adhesie, en onderdrukken daardoor koudlassen.
Uitdaging 2: Vlekvorming op aluminium – oorzaken en preventie
Verschijningsvormen van oppervlaktevlekken:
Matte vlekken, strepen, watervlekken of plaatselijke verkleuringen op het bewerkte aluminiumoppervlak vormen een significant visueel defect. Ze zijn bijzonder kritisch bij zichtdelen en kunnen leiden tot afkeur van het gehele component.
KSM-gerelateerde oorzaken voor vlekvorming:
De oorzaken hiervoor zijn divers en vaak te vinden in het koelsmeermiddel zelf. Hiertoe behoren ten eerste instabiele emulsies die door ongelijkmatige verdeling van additieven of ongelijkmatige bevochtiging lokale verschillen in de oppervlaktechemie creëren. Ten tweede kunnen ongeschikte additieven (zoals agressieve corrosie-inhibitoren of bepaalde emulgatoren) chemisch reageren met het aluminiumoppervlak. Ten derde leidt een ongunstig residu- of drooggedrag tot zichtbare afzettingen of ongelijkmatige droging. Ten vierde kunnen ook pH-waarde afwijkingen het gevoelige aluminiumoppervlak aantasten.
Impact op kwaliteit en verdere verwerking:
De gevolgen zijn vaak uitval of kostbare nabewerking. Bovendien kunnen vlekken volgende processen zoals anodiseren, lakken of verlijmen negatief beïnvloeden en zijn ze een frequente oorzaak voor kwaliteitsgebreken.
KSM-eigenschappen voor vlekvrije resultaten:
Een geoptimaliseerd KSM zoals rhenus TY 155 L verzekert vlekvrije oppervlakken door een combinatie van belangrijke eigenschappen: hoge stabiliteit, geselecteerde materiaal compatibele additieven, een geschikte pH-waarde, alsook een geoptimaliseerd residu- en drooggedrag.
Uitdaging 3: Corrosie aan aluminiumcomponenten – oorzaken en beschermende maatregelen
Corrosierisico’s bij aluminium:
Ondanks zijn natuurlijke oxide laag is aluminium gevoelig voor bepaalde types corrosie zoals witte roest of contactcorrosie. Triggers zijn vaak koelsmeermiddelen die ongeschikt zijn voor het proces of ongunstige opslagomstandigheden.
Hoe KSM corrosie kan bevorderen:
Verschillende factoren in het KSM kunnen corrosie bevorderen: pH-instabiliteit, waarbij de waarde afdrijft naar kritische bereiken, tast de oxide laag aan. Agressieve ingrediënten, zoals hoge chloride- of sulfaatgehaltes of ongeschikte biociden, kunnen eveneens corrosief werken. Verder kan elektrochemische (contact-)corrosie optreden door contact met edelere metalen in het KSM-systeem. Ten slotte kan ook onvoldoende tijdelijke corrosiebescherming door het KSM tijdens tussenopslag tot problemen leiden.
Gevolgen van corrosie:
De consequenties reiken van visuele aantasting zoals witte roest tot functionele problemen door een veranderde oppervlaktestructuur, en in extreme gevallen, verzwakking van het materiaal.
Corrosiebescherming door het juiste KSM:
rhenus TY 155 L voorkomt corrosie door gerichte maatregelen: De formulering waarborgt pH-stabiliteit in het optimale bereik, vermijdt corrosie bevorderende componenten en maakt gebruik van een synergetisch inhibitorpakket om het aluminiumoppervlak te beschermen. Goede filtreerbaarheid helpt bovendien om corrosie bevorderende deeltjes te verwijderen.
Uitdaging 4: Schuimvorming in KSM – achtergronden en gevolgen
Wanneer en waarom schuim ontstaat:
Overmatige schuimvorming is een veelvoorkomend probleem bij interne koelsmeermiddeltoevoer (IKT) met hoge drukken of hoge turbulentie in het KSM-systeem. De emulgatoren en oppervlakte-actieve stoffen in het KSM neigen onder schuifspanning of bij luchtinslag tot de vorming van stabiel schuim. Dit wordt vaak verergerd door factoren zoals zacht water, een hoge KSM-concentratie, een ongunstig systeemontwerp of verontreinigingen.
Negatieve effecten van schuim in het proces:
De gevolgen van hevige schuimvorming zijn divers: Het vermindert het koelend en smerend vermogen, kan sensoren blokkeren, leiden tot overlopende tanks of zelfs machinestilstand, en kwaliteitsproblemen veroorzaken door ongelijkmatige koeling.
KSM-formulering tegen schuim:
rhenus TY 155 L is ontworpen als een uitstekend laagschuimende formulering met goed luchtafscheidend vermogen. Speciale, laagschuimende systemen geven ingeslagen lucht snel vrij en voorkomen de vorming van stabiel schuim, wat procesbetrouwbaarheid garandeert, zelfs onder veeleisende omstandigheden.
Uitdaging 5: Effectief spanenbeheer bij aluminium verspaning
De uitdaging van aluminiumspanen:
Aluminium genereert vaak grote spaanvolumes. De spanen zijn frequent lang, taai en neigen tot verstrengeling, wat de afvoer uit de bewerkingszone en de machine bemoeilijkt.
Oorzaken van ongunstig spaangedrag:
De lage hardheid en hoge taaiheid van veel aluminiumlegeringen maken een korte spaanbreuk moeilijk. Dit wordt verergerd door ongeschikte gereedschapsgeometrieën, ongepaste snijparameters of onvoldoende koeling en smering. De lange spanen kunnen zich dan om gereedschappen wikkelen of transportsystemen blokkeren.
Gevolgen van ontoereikend spanenbeheer:
Dit leidt vaak tot machinestilstand door geblokkeerde spanentransporteurs, kan oppervlaktebeschadiging veroorzaken door meegesleepte spanen, de koeling en smering aan de snijkant belemmeren en vereist een aanzienlijke reinigingsinspanning.
Hoe het KSM het spanenbeheer ondersteunt:
Een geschikt KSM ondersteunt het spanenbeheer significant, hoewel het de spaanbreuk slechts beperkt beïnvloedt. rhenus TY 155 L verzekert effectieve spaanafvoer door zijn hoge spoelwerking, mogelijk gemaakt door geoptimaliseerde viscositeit en bevochtigingseigenschappen. Zijn goede filtreerbaarheid maakt bovendien een efficiënte reiniging van het KSM mogelijk. Aanvullende proces technische maatregelen om gecontroleerde spaanbreuk te bevorderen blijven belangrijk.
De cumulatieve gevolgen: Waarom de juiste KSM-keuze doorslaggevend is
De beschreven fenomenen versterken elkaar vaak. Verminderde standtijd verhoogt kosten en stilstand. Kwaliteitsproblemen verhogen uitval en nabewerking. Proces instabiliteiten reduceren de Overall Equipment Effectiveness (OEE). Uiteindelijk leiden onvoldoende beheerste aluminiumprocessen tot hogere stukkosten en verminderd concurrentievermogen. De KSM-keuze is daarom een strategische beslissing met directe impact op het bedrijfsresultaat.
De systematische oplossingsweg: Procesanalyse en KSM-selectie
Word de uitdagingen meester via een tweetraps aanpak: Optimaliseer procesparameters en selecteer het geschikte KSM.
Factor 1: Het verspanings proces holistisch analyseren en optimaliseren
Belang van analyse:
Voordat specifieke maatregelen zoals KSM-selectie worden genomen, is een strategische beoordeling van het gehele verspanings systeem essentieel. Optimalisatiepotentieel ligt vaak in de complexe wisselwerkingen van individuele componenten.
Specifieke analysegebieden:
Voor maximale procesbetrouwbaarheid bij aluminium is het evalueren van de complexe wisselwerkingen cruciaal. Valideer de afstemming tussen de specifieke legering en de toegepaste gereedschapstechnologie, inclusief de gekozen procesparameters. Beoordeel kritisch de dynamische systeemstijfheid van de machine en opspanning. Verzeker u ten slotte van een consequent geoptimaliseerd KSM-beheer – van toevoer en toestand bewaking tot filtratie en waterkwaliteit.
Doel van analyse:
Een stabiel, reproduceerbaar proces door optimaal op elkaar afgestemde componenten.
Factor 2: De specifieke eisen aan een aluminium-koelsmeermiddel begrijpen
Centrale rol van het KSM:
Het KSM is multifunctioneel bij aluminium verspaning. Een ongeschikte formulering verergert problemen. Selectie vereist specifieke prestatiecriteria.
Gedetailleerde KSM-eisen voor aluminium:
Een hoogwaardig KSM voor aluminium moet de volgende eigenschappen combineren:
- Uitstekend smeervermogen: Drukstabiele film (bijv. door esteroliën, EP/AW-additieven) tegen wrijving, adhesie en opbouwrandvorming
- Hoge materiaalcompatibiliteit: Neutrale tot licht alkalische, stabiele pH-waarde; vermijden van schadelijke ingrediënten
- Residu-arm gedrag: Snelle, vlekvrije droging door uitgebalanceerde formulering
- Effectieve corrosiebescherming: Tijdelijke beschermfilm via specifieke aluminiuminhibitoren
- Lage schuimneiging en goed luchtafscheidend vermogen: Voor stabiele processen bij hoge turbulentie/interne KSM-toevoer
- Goede spoelwerking en filtreerbaarheid: Voor efficiënt spanentransport en KSM-reiniging
- Hoge stabiliteit: Constante prestaties, ook bij wisselende waterkwaliteit/verontreinigingen
- Milieu- en gebruikersvriendelijkheid: Gekenmerkt door goede huidverdraagzaamheid en idealiter vrij van GHS-symbolen. Vermijden van boor wordt vaak geprefereerd; formuleringen zonder formaldehydedepots kunnen de arbeidsveiligheid extra ondersteunen.
De technologische oplossing: Hoogwaardig KSM rhenus TY 155 L
Wij hebben rhenus TY 155 L ontwikkeld, een watermengbaar KSM, precies afgestemd op de complexe eisen van aluminiumverspaning. Zijn geavanceerde formulering pakt de uitdagingen gericht aan voor maximale procesbetrouwbaarheid en economische efficiëntie.
Aluminiumuitdagingen aanpakken met rhenus TY 155 L
De prestaties van rhenus TY 155 L zijn gebaseerd op synergiën die verspanings uitdagingen met aluminium direct vermijden. Zijn extreem drukstabiele EP-additievenpakket gaat opbouwrandvorming tegen, verzekert maatnauwkeurigheid en verlengt de standtijden. De hoge emulsiestabiliteit, optimale pH-waarde en het geoptimaliseerde residu-gedrag helpen tegen vlekvorming, en verzekeren perfecte oppervlakken. Een speciaal inhibitorpakket samen met pH-stabiliteit beschermt het aluminiumoppervlak betrouwbaar tegen corrosie. De uitstekende laagschuimende en lucht afscheidende eigenschappen garanderen een stabiele werking, zelfs bij hoge druk, en werken tegen schuimvorming. En voor goed spanenbeheer zorgen de geoptimaliseerde viscositeit en bevochtigingseigenschappen voor een excellente spoelwerking.
Extra voordelen voor veeleisende toepassingen
Naast de oplossingen biedt rhenus TY 155 L verdere doorslaggevende voordelen:
- Mineraalolievrij en boorvrij: Voor hoge milieu- en Arbo standaarden
- Vrij van Si, P, Zn, Sn: Zeer zuivere formulering, ideaal voor gevoelige sectoren zoals de halfgeleiderindustrie
- Universele toepasbaarheid: Voor een breed scala aan verspanings processen op aluminium en non-ferrometalen
Handel nu: Verhoog uw efficiëntie in aluminium verspaning
Aluminium verspaning hoeft geen uitdaging te blijven. Systematische procesanalyse en de keuze voor een technologisch toonaangevend KSM zoals rhenus TY 155 L leiden duurzaam tot hogere procesbetrouwbaarheid, betere componentkwaliteit en verhoogde economische efficiëntie.
“Met rhenus TY 155 L bieden wij een mineraalolievrij koelsmeermiddel aan, dat voldoet aan de specifieke eisen van vlekgevoelige aluminiumlegeringen en maximale procesbetrouwbaarheid in de verspaning waarborgt.”
Joachim Clausen, Hoofd Productmanagement KSM bij Rhenus Lub
Benut het potentieel van rhenus TY 155 L voor uw productie. Onze experts ondersteunen u graag:
Trefwoorden
