Bij verspanen voorkomt koelvloeistof, ondanks een ruwer oppervlak van de frees, dat er zich materiaal aan het verspanende gereedschap hecht. Koelvloeistof kan hierdoor een bijdrage leveren aan standtijd en proceszekerheid. Door de juiste keuze van emulsie ontstaat een betere oppervlaktekwaliteit. Dat blijkt uit onderzoek van vier leden van het Mikrocentrum High Tech Platform naar de betekenis van koelsmeermedia in het totale verspaningsproces.
Tijdens het onderzoek is vanuit drie invalshoeken gekeken naar de verspaande producten: vanuit gereedschap (standtijd), oppervlakte ruwheid en reinheid (RGA-meting). Vanuit het gereedschap heeft koelvloeistof meerdere functies: (1) koelen (snijkant en spaan op de juiste temperatuur, (2) spaan afvoer (spanen wegvoeren van de snijzone), (3) smeren (gereedschap beschermen tegen abrasieve invloeden, en (4) isoleren (gereedschap beschermen tegen chemische en mechanische invloeden).
Wanneer gereedschap en spaan op de juiste temperatuur worden gehouden, zorgt dit voor een correcte spaanvorming, interne koelkanalen en een juiste bewerkingsstrategie. De onderzoekers hebben onderzocht wat de invloed is van koelvloeistof bij het nafrezen in diverse materialen, zoals aluminium 5083, aluminium 7075, inconel 718, koper (99%) en Titaan grade 5 (TiAI6V4).
Ruwheid aluminium 5083
Er is gekeken naar de ruwheid op verschillende plekken aan gefreesde blokken aluminium 5083. Bij deze test is gebleken dat ondanks een ruwer oppervlak van de frees, de koelvloeistof voorkomen heeft dat er zich materiaal aan het verspanende gereedschap hecht. Een koelvloeistof kan met andere woorden een bijdrage leveren aan standtijd en proceszekerheid door te voorkomen dat materiaal zich aan het verspanende gereedschap hecht.
Ook werd de invloed van verschillende concentraties en smerende eigenschappen (middels synthetische esters) van de verschillende emulsies op standtijd gereedschap en oppervlakte kwaliteit bij Alu 5083 onderzocht. Uit de resultaten bleek dat er een duidelijk verschil aanwezig was tussen de verschillende merken en concentraties vloeistoffen. De verschillen qua koppel dat werd gevraagd (zelfde materiaal, zelfde frees) waren duidelijk zichtbaar. Uit deze tests is eveneens gebleken dat waar een optimale spoeling is, de oppervlaktekwaliteit beter is.
Aanleiding onderzoek
Aanleiding voor het onderzoek was dat 2-S en Petrofer zagen dat boorzuur en formaldehyde (donoren), 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 dezelfde concentratie van de verschillende emulsies (altijd in vergelijk met de referentie emulsie) met uiteenlopende materialen.