Messgeräte zur Überwachung von Kühlschmierstoff (KSS)
Video: Anwendungsmöglichkeiten Refraktometer an Werkzeugmaschinen
Wassergemischte Kühlschmierstoffe ständig unter Kontrolle
Bei der spanenden Fertigung von Werkstücken werden zur Kühlung und zur Schmierung oft ölhaltige Kühlschmierstoffe (KSS) verwendet. Speziell die Zusammensetzung von wassergemischten KSS kann sich während des Gebrauchs stark verändern. Um möglicherweise auftretende Beeinträchtigungen im Bearbeitungsverfahren zu vermeiden, sind regelmäßige Qualitätsprüfungen vorzusehen.
Zudem muss eine Gefährdung der Beschäftigten durch KSS verhindert werden, weshalb gemäß der „Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 611“ und der „DGUV Regel 109-003“ der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) für die Prüfung sowohl des Neuansatzes als auch die Prüfung während des Gebrauchs wassergemischter KSS ein Prüfplan aufgestellt werden muss. Folgende Angaben müssen mindestens enthalten sein:
- Öl-Konzentration
- pH-Wert
- Nitritgehalt
- wahrnehmbare Veränderungen
- Nitratgehalt/Nitritgehalt des Anmischwassers
Der pH-Wert und der Nitritgehalt eines wassergemischten KSS sind gemäß TRGS 611 mindestens wöchentlich zu überprüfen. Ebenso ist wöchentlich die Ölkonzentration im KSS zu ermitteln.
Für den pH-Wert und die Ölkonzentration bietet GIMAT einfach zu bedienende Handmessgeräte an. Mit dem digitalen pH-Handmessgerät PAL-pH Amine und dem digitalen Handrefraktometer PAL-102 S von ATAGO können die Messwerte ohne Hilfsmittel direkt an der Maschine bestimmt werden.
Darüber hinaus ist mit fest in das KSS-Kreislaufsystem integrierten inline-Geräten eine kontinuierliche, automatische Überwachung des KSS möglich. pH-Messgeräte bzw. Prozessrefraktometer wie das CM-BASE α 101-S und das PAN-1 DC von ATAGO bieten die Möglichkeit, die Messwerte in Echtzeit an die Maschinensteuerung oder ein Prozessleitsystem zu übertragen. Einer weiteren Automatisierung und IoT (internet of things) steht somit auch beim KSS zukünftig nichts mehr im Wege.
Echtzeit-Überwachung hilft, KSS-Standzeiten zu verlängern
Die Kompakteinheit LUBRI-CONT ermöglicht eine wirtschaftliche Echtzeit-Kontrolle von wassermischbaren Kühlschmierstoffen (KSS). Es misst automatisch und gleichzeitig den pH- und den Brix-Wert, als Maß für die Öl-Konzentration.
Das LUBRI-CONT ist für den Dauerbetrieb geeignet, alle Messwerte werden vor Ort angezeigt und ständig aktualisiert. Der Anwender kann somit sofort reagieren, z. B. durch Zugabe von Konzentrat und/oder Zusätzen.
Das System bitet die Möglichkeit, für das Öl-Konzentrat den entsprechenden Umrechnungs- bzw. Refraktometerfaktor einzugeben. Die Brix-Messwerte werden somit anwenderfreundlich direkt als Öl-Konzentration ausgegeben. Ein lästiges und fehlerbehaftetes Umrechnen von Brix in die tatsächliche KSS-Konzentration entfällt somit beim LUBRI-CONT.
Zusätzlich werden die Messwerte über zwei geräteintegrierte Stromausgänge als 4-20 mA ausgegeben. pH-Werte und Öl-Konzentrationen können somit in Echtzeit an eine externe Steuerung übertragen werden. Angebunden an eine Steuerung kann ferner die Zugabe von Ansetzwasser und frischem Öl damit problemlos automatisiert werden.
Das LUBRI-CONT bietet Anwendern ferner den Vorteil, die Messdaten gemäß TRGS 611 zu dokumentieren. Optional steht für das LUBRI-CONT auch ein Modul zur Datenfernübertragung (DFÜ) zur Verfügung, wodurch die Messwerte kabellos übertragen werden können (LoRa / LoRaWAN).
Ständige, konsequente Überwachung kann die Standzeit eines wassergemischten Kühlschmierstoffs beträchtlich verlängern. Das spart dem Unternehmen Kosten für den Neuansatz der KSS-Emulsion und die teure Entsorgung von KSS. Zusätzlich leistet eine höhere Standzeit einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit, reduziert den Ressourcenverbrauch und dient damit dem Umweltschutz.
Das LUBRI-CONT bietet Anwendern somit die Vorteile eines modernen Fluidmanagements: Immer ein einwandfreier KSS-Zustand, dadurch hohe Qualität der Bearbeitung bei gleichzeitiger Kostenersparnis.
Kontrolle der Leitfähigkeit beugt Korrosion vor
Viele günstige Eigenschaften von Metallbearbeitungsflüssigkeiten werden durch eine chemische Reaktion mit den im Wasser gelösten Ionen eliminiert.
Chlorid, Sulfat und Nitrat sind Bestandteile, die die schützenden Eigenschaften eines KSS beeinträchtigen oder gänzlich beseitigen. Das bekannteste Beispiel für einen „Korrosionsbeschleuniger“ ist die Wasserhärte, d. h. der Kalzium- und Magnesiumgehalt im Anmischwasser.
Die elektrische Leitfähigkeit ist eine bewährte Methode, die Summe aller im KSS gelösten Ionen zu bestimmen. Diese können Sie schnell und zuverlässig mit dem mobilen Handmessgerät PAL-EC ermitteln. Der Einsatz einer kontinuierlichen Leitfähigkeitsmessung, bestehend aus dem Sensor LF Pt 100 und zugehörigem Messumformer, meldet automatisch, wenn die Leitfähigkeit einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Auf diese Weise können Sie sofort eingreifen und schwerwiegende Probleme rechtzeitig verhindern.
Temperatur-Messung hilft, Bildung von Nitrosaminen vorzubeugen
Erhöhte Temperaturen begünstigen die Bildung von Nitrosaminen und sollten daher vermieden werden.
Nach der TRGS 611 sollte bei der spanenden Bearbeitung die Temperatur des KSS 40°C nicht übersteigen. Mit einer kontinuierlichen Messung mit einem pT 100-Sensor aus dem Hause GIMAT kann ein Temperaturanstieg im KSS-System rechtzeitig erkannt werden. Dadurch können Rückschlüsse auf entsprechende Betriebsbedingungen der Werkstückbearbeitung gezogen werden, um der Bildung von Nitrosaminen vorzubeugen.
Mit Füllstandsmessung KSS-Menge auch zentral im Blick
Die Überwachung der in einem KSS-System vorhandenen Menge kann aufwendig sein. Anwender können den Füllstand in der Regel zwar an der Maschine ablesen, in Altanlagen ist der KSS-Füllstand aber selten zentral einsehbar.
Das bedeutet viele, häufig unnötige Wege für die Instandhaltung und im Extremfall droht ein Maschinenstillstand wegen niedrigem KSS-Stand. Der berührungslose Füllstandssensor USS 80 hilft dabei, die notwendige KSS-Menge auch zentral immer im Blick zu behalten. Dadurch, dass der Sensor nicht mit dem Medium in Kontakt kommt, ist eine Wartung nicht erforderlich.