Korrosionsprobleme und Prüfung von Metallbearbeitungsflüssigkeiten

Bearbeitungsöle und -flüssigkeiten werden häufig in Metallverarbeitungs- und -behandlungsprozessen eingesetzt. Die Verhinderung von Metallkorrosion und Rost ist ein entscheidender Leistungsindikator für Metallbearbeitungsflüssigkeiten.

Zur Vereinfachung der Erklärung weisen die technischen Ingenieure von Gami darauf hin, dass der im Folgenden verwendete Begriff „Metallbearbeitungsöl“ sowohl Öle und Flüssigkeiten umfasst, die bei der Metallbearbeitung als auch bei Metallbearbeitungsprozessen verwendet werden. Der Begriff „Korrosion“ umfasst hier sowohl das Rosten von Eisen und Stahl als auch die „Korrosion“ anderer Metalle.

Problem mit der „Rostbildung“ der Werkzeugmaschine:

Korrosion ist eine chemische Reaktion, die zu einem teilweisen oder vollständigen Abblättern, Auflösen oder Erweichen der Metalloberfläche führt. Unter „Rosten“ versteht man insbesondere die Korrosion von Eisen und Stahl. „Korrosion“ umfasst nicht nur Eisenmetalle, sondern auch andere Nichteisenmetalle. Daher geht es in diesem Artikel nicht nur um die Korrosion (Rostbildung) von Eisen und Stahl.

Metallbearbeitungsöle müssen zwei Aspekte der Korrosion berücksichtigen: die Verhinderung der Korrosion der bearbeiteten Metallgegenstände und die Verhinderung der Korrosion von Maschinenteilen (Metallteilen, die die Bearbeitungsaufgabe erfüllen). Vier Arten von Metallen kommen in der Industrie am häufigsten vor: Stahl, Aluminium, Magnesium und Titan. Wir werden sie im Folgenden einzeln besprechen.

Welche Faktoren verursachen Metallrost und Korrosion?

Zu den Faktoren, die die Korrosion beeinflussen, gehören nicht nur die Zusammensetzung des Metallbearbeitungsöls selbst, sondern auch Feuchtigkeit/Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Luftqualität, ob das Öl verunreinigt ist (Säuren, Salze, andere Flüssigkeiten wie chemische Flüssigkeiten, andere Öle usw.), Bakterien, Wasserqualität, falsche Konzentration der Bearbeitungsflüssigkeit oder ungleichmäßige Konzentration der Bearbeitungsflüssigkeit, was zu ungleichmäßigem Konzentrationskontakt in verschiedenen Bereichen der Metalloberfläche, Rissen oder Kerben auf der Metalloberfläche oder galvanischer Korrosion zwischen unterschiedlichen Metallen führt.

Eisen:

Eisen und Stahl sind die gebräuchlichsten Metalle, preiswert und stabil, haben aber den Nachteil, dass sie leicht korrodieren (rosten). Im Labor wird ASTM D4627 verwendet, um die Rostschutzleistung zu testen. Zu den üblichen Rostschutzmitteln in Metallbearbeitungsölen gehören Aminverbindungen, die für den Rostschutz von entscheidender Bedeutung sind. Achten Sie beim Testen auf die Überprüfung des Amingehalts. Zu den Faktoren, die diese Leistung in der Praxis beeinflussen, zählen unter anderem eine schlechte Wasserqualität, ein hoher Bakteriengehalt, eine hohe Luftfeuchtigkeit und ein Säuregehalt in der Luft. Aluminium:

Aluminium ist leichter als Eisen und hat nur etwa ein Drittel der Dichte von Eisen. Sein Vorteil besteht darin, dass es nicht leicht korrodiert. Unter bestimmten Umständen kann Aluminium jedoch korrodieren, beispielsweise bei Kontakt mit bestimmten Metallsalzen (z. B. Chloriden), bei hohen pH-Werten oder bei Kontakt mit anderen Metallen, was zu galvanischer Korrosion führt.

Wie kann man testen, ob Metallbearbeitungsflüssigkeit Aluminiummetall angreift? Die Methode ist wie folgt:

Nehmen Sie ein Stück Aluminium, gießen Sie etwas Metallbearbeitungsflüssigkeit in einen Becher und tauchen Sie die Hälfte des Aluminiumstücks in die Flüssigkeit. Überprüfen Sie am nächsten Tag die Korrosion des Aluminiumstücks durch die Flüssigkeit. Eine weitere komplexere Methode ist der ASTM F1110-Korrosionstest (Standard Test Method for Sandwich Corrosion Test), auch bekannt als Boeing-Sandwichtest, bei dem ein mit Metallbearbeitungsflüssigkeit getränktes Filterpapier verwendet wird, das Papier dann zwischen zwei Aluminiumstücke gelegt und sieben Tage lang erhitzten und feuchten Bedingungen ausgesetzt wird.

Unter den gleichen Versuchsbedingungen besteht der Unterschied darin, dass zum Einweichen des Filterpapiers entionisiertes Wasser verwendet wird und die Korrosion des Aluminiumstücks nach 7 Tagen überprüft wird. Beim Vergleich dieser beiden Versuchsreihen wird davon ausgegangen, dass die Metallbearbeitungsflüssigkeit eine unbefriedigende Korrosionsbeständigkeit aufweist, wenn die Korrosion in der Versuchsgruppe mit Metallbearbeitungsflüssigkeit schwerwiegender ist als die in der Versuchsgruppe mit entionisiertem Wasser. Bei der Prüfung sollte sowohl die Korrosion der konzentrierten Metallbearbeitungsflüssigkeit (Mutterflüssigkeit) als auch die Korrosion nach der Verdünnung (verdünnt auf die empfohlene Konzentration) getestet werden. Zu den üblichen Korrosionsinhibitoren für Aluminium-Metallbearbeitungsflüssigkeiten gehören Silikate und Phosphate.

Magnesium:

Magnesiummetall hat eine noch geringere Dichte als Aluminium (2/3 von Aluminium), aber eine gute Festigkeit. Magnesium hat zwei Nachteile: Es ist brennbar und chemisch reaktiv und reagiert mit Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas, das brennbar und explosiv ist. Dies ist besonders wichtig bei der Verwendung wasserbasierter Verarbeitungsflüssigkeiten. Die Nachweismethode kann die Reaktion der Metallbearbeitungsflüssigkeit mit einem Magnesiumstück, das Sammeln und Messen des erzeugten Wasserstoffgasvolumens umfassen, um so die Stärke der Reaktion zwischen der Metallbearbeitungsflüssigkeit und Magnesium zu bestimmen. Auch der Korrosionsgrad des Magnesiumstücks sollte beachtet werden.

Titan:

Die Vorteile von Titan sind seine geringe Dichte, hohe Festigkeit und das höchste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht unter den Metallen sowie seine Korrosionsbeständigkeit. Allerdings hat Titan eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, was zu einer schlechten Wärmeableitung führt. Während der Bearbeitung und des Schneidens konzentriert sich die Wärme tendenziell auf der Schnittfläche und der Kontaktfläche. Titanmetall verfügt über eine ausgezeichnete Elastizität, was bedeutet, dass das Titanmaterial während der Verarbeitung dazu neigt, zurückzufedern und sich zu verformen, sofern es keiner erheblichen Kraft ausgesetzt wird. Titanmetall ist korrosionsbeständig, ist jedoch unter Hochtemperaturbedingungen anfällig für Spannungskorrosion und Rissbildung. Die Testmethode für dieses Problem ist ASTM F945.

Schlussfolgerung: Dieser Artikel bietet eine kurze Analyse der Eigenschaften von vier gängigen Metallen, erörtert die Metallkorrosionsprobleme, die durch die Verwendung von Metallbearbeitungsflüssigkeiten verursacht werden, und die Testmethoden für die Korrosivität von Metallbearbeitungsflüssigkeiten auf Metallen. Jedes Metall hat unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften; Daher sollten Korrosionsprobleme auf der Grundlage der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Metalls während der Verwendung angegangen werden.