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Thema: HPC - Kühlmitteltest

  1. #1
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    Standard HPC - Kühlmitteltest

    Hallo,
    ich habe mit meiner MMKS 2 Probleme.
    Verstopfen der Leitungen durch Ausflockungen wassermischbarer Kühlschmierstoffe,
    verdampfen von Kühlmittel und die daraus resultierende Rauchbildung.

    Ich habe zwar eine lokale Absaugung an jeder Maschine,
    dennoch sollte man immer das brauchbarste Schmiermittel verwenden.
    Die Standzeit der Werkzeuge ist zunächst mal sekundär da bei mir die Gesundheit
    an erster Stelle steht. Somit habe ich mir einige Schmiermittel gekauft/ sponsern lassen
    die ohne Lösungsmittel auskommen, und die für Kupfer geeignet sind.

    Warum ohne Lösungsmittel?
    Weil es langfristig das Gehirn schädigt. Filtriert werden Lösungsmittel ausschließlich mit Aktivkohlefilter.
    Die Dinger kostet um die 300€ für meine Absauganlage und nehmen viel Platz weg den ich nicht mehr habe.
    Meine Absauganlage hat als Vorfilter einen G2 Filter, M5 Filter, F9 Filter und als Endfilter ein H13 Filter.
    Die Vorfilter sind auch nötig da die Luftfilteranlage nicht nur Ölnebel absaugen muss, sondern auch Holz-
    und Carbonstäube aus Verbundmaterialien. Würde ich nur einen H13 Filter nutzen, wäre der Filter nach
    wenigen Tagen zu.

    Anbei ein Diagramm welche Filterstufen es bei welchen Aerosolen bedarf:


    Quelle: http://www.bristolfilter.de

    Bei Wiki ist die Leistungsfähigkeit von Filtern beschrieben:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Schwebstofffilter
    H13 = 99,95% Abscheideleistung von Partikelgrößen 0.1-0.3µ

    Das Diagramm beschreibt das Ölnebel damit recht gut gefiltert werden kann.
    Für Ölrauch, den ich vermeiden möchte allerdings nicht. Ölrauch hat eine Partikelgröße bis zu 0.001µ.
    Dem kommt man nur mit Aktivkohlefilter bei.

    Trotz lokale Absaugung, trage ich dennoch bei längeren Aufenthalt eine Atemschutzmaske von 3M
    mit einen Partikelfilter (P3R) in Kombination mit einen Gasfilter ABE1 6057.
    Bisher war der Aufwand kaum nötig da ich mit meiner kleinen HSC Fräse kein Kupfer gefräßt habe
    sondern nur Kunststoffe. Der Rauch entsteht nur bei Metalle mit größeren Werkzeugen. 2mm Werkzeuge
    produzieren keinen Rauch. Bei 3mm Werkzeugen fängt es so langsam an. Allerdings würde ich oft auch
    gerne meine HSC Fräse dazu nutzen Ne Metalle zu fräsen. Somit macht diese ganze Aktion hier Sinn.

    Das grenzt die Schmiermittel schon mal erheblich ein da kein Schwefel im Kühlmittel beigemischt werden darf.
    Mit Schwefel oxidiert das Kupfer nach einigen Tagen extrem. Das bekommt man dann nur noch mechanisch weg.

    Ein weiterer Faktor ist die Frage ob man die Kupferteile nach dem fräsen noch vernickeln kann.
    Wenn das Schmiermittel ungeeignet ist dann sieht das Kupferteil nach den vernickeln so aus:



    Wenn das der Fall ist, dann muss man elektrolytisch entfetten. Ist möglich, wenn man mal 3 Riesen auf Kante hat
    und auch Platz für eine solche Anlage hat. Die Alternative wäre trommeln. Ist nicht billiger und auch nicht leiser.
    Warum manche Schmiermittel so auf das Kupfer reagieren ist mir noch nicht bekannt.
    Normales Feinmechanikeröl gehört dazu. Man kann das Kupferteil reinigen, und es sieht absolut sauber aus,
    dennoch haftet das Nickel nicht gut. Bei diesen Test bleibt diese Aufgabe unberücksichtigt da ich vorerst aus
    gesundheitlichen Gründen, und mangels geeigneter Anlage das vernickeln eingestellt habe. 2021 werde ich mir
    wohl eine Galvanik mit sündhaftteuren Tropfenabscheider bauen. Das ist das letzte Glied in der Kette.
    Die restlichen Komponenten sind schon vorhanden.

    Weiter gehts mit den Kühlmitteln.
    Anbei ein Bild wo man das Ausflocken gut erkennen kann. Irgendwann ist der Filter zu, und es kommt nichts
    mehr aus den Düsen. Aufbauschneide und oder Werkzeugbruch ist die Folge.





    Fazit:
    Werucon, Hebro, Macron, Vascomill haben eine starke Rauchentwicklung wie im Video zusehen.
    Die Standzeit des Werkzeuges ist auch ziemlich mies.

    Das beste Ergebnis lieferte das Samnos ZM21W. Die geringste Rauchentwicklung bei höchster Werkzeugstandzeit.
    Platz 2 teilt sich aktuell Steidle Aluquick und Blaser BC25MD 10% ( Wassermischbar). Da ich von Wassermischbar
    weg möchte, bleibt nur das Steidle und Samnos übrig.

    Ergänzung:
    Das Werkzeug mit den Steidle Schmiermittel brach vorzeitig weil kein Schmiermittel mehr im Tank war. 100ml
    waren für diesen Test zu wenig. Nun gibt es ein Problem. 5l Aluquick kosten 140€! Das Wassermischbare
    Blaser BC25MD kostet je Liter nur 50cent. Der Preis für das Samnos ist noch recht günstig. 74,30€ @ 10L!
    Damit ist es günstiger als das viel eingesetzte Fenella VD 201 N.

    Anbei noch ein paar technische Daten:

    Werucon MSA - ZM 145
    Viskosität 20°C: 13,0 mm²/s
    Flammpunkt: 70°C

    Steidle Aluquick
    Viskosität 20°C: 2,8 mm²/s
    Flammpunkt: 76°C

    Macron 805 M10 VEG
    Viskosität 40°C: 10,0 mm²/s
    Flammpunkt: 230°C

    HPM Samnos ZM 21W
    Viskosität 20°C: 1,7 mm²/s
    Flammpunkt: über 100°C

    Hebro Less 98-103
    Viskosität 20°C: 60,0 mm²/s
    Flammpunkt: 189°C

    Blaser Vascomill MMS FA 2
    Viskosität 40°C: 32,0 mm²/s
    Flammpunkt: 202°C





    Wichtig:
    Die Viskosität ändert sich nach der Temperatur. 32mm²/s ist relativ dickflüssig. 1,7mm²/s ist relativ dünnflüssig.
    Erhöht man die Temperatur, wird das Schmiermittel flüssiger. Möchte man sehr fein dosieren, braucht man
    Schmiermittel mit einer niedrigen Viskosität. Optimal wäre unter 6mm²/s bei 20°C. Schmiermittel ab einen Wert
    von 20mm²/s lassen sich nicht mehr fein dosieren. Will man mit Kanonen auf Spatzen schießen ( was in der Regel
    sinnfrei ist) also viel Schmiermittel rausballern wegen der höheren Viskosität um die Standzeit von Werkzeugen zu
    erhöhen funktioniert das zwar bedingt, aber es kostet viel Geld. Gerade wenn der Liter 10€ oder mehr kostet.

    Ich selbst verbrauche je nach Setting 1l/5h - 1l/ 3 Tage sofern die Viskosität relativ niedrig liegt.
    Fräse ich auf meine HSC Fräse PMMA und möchte ich das Werkstück schön einsauen brauche ich etwa 2l Schmiermittel/ Arbeitstag.
    Dann sind die Acrylglaskanten wie poliert. Siehe nachfolgendes Video.


    Fräse ich auf einer anderen Maschine Kupfer und möchte auch ordentlich einsauen, liege ich bei 1L Schmiermittel/ Arbeitstag.
    Mit einen gut abgestimmten Setting, beispielsweise mit Wicoform S15 und Fogbuster, reicht 1L auch ohne Probleme 3 Tage
    bei der Kupferzerspanung. Der Grund ist ganz einfach. Das Wicoform S15 hat eine sehr niedrige Viskosität 1,75mm²/s und
    verstopft weder den Filter noch die Düsen des Fogbusters. Nur der kleinste Film genügt um spiegelblanke Kupferfräsflächen
    produzieren zu können, ohne Aufbauschneide. Mein Schmiermittel der Wahl für Ne Metalle, wenn das Schmiermittel
    Lösungsmittelfrei wäre. Der Lösungsmittelanteil liegt bei ca 50%. In diese Richtung des Verbrauchs möchte ich wieder hin.
    Und ich glaube mit den Samnos kann ich das erreichen da es auch sehr dünnflüssig ist und sich sehr gut auftragen lässt.
    Das Steidle ist wegen des Preises raus.


    Reinigung:
    Umso dünnflüssiger ein Schmiermittel ist, desto besser lässt es sich reinigen. Umso dünnflüssiger ein Schmiermittel ist,
    desto weniger Schmiermittelanteil hat das Fluid. Umso dünnflüssiger ein Schmiermittel ist, desto ergiebiger ist es.
    Die These: hoher Schmiermittelanteil ( also dickflüssiger) desto höher die Werkzeugstandzeit, konnte ich nicht verifizieren.
    Was ich gelernt habe, was sich in diesen Test auch bestätigt ist: Umso niedriger die Viskosität, desto besser die
    Werkzeugstandzeit und desto besser die Reinigung.

    Viele nutzen Ethanol als Schmiermittel/Kühlmittel. Die Viskosität von Ethanol liegt bei 1,52mm²/s bei 20°C. Der Flammpunkt
    allerdings bei nur 13°C. Letzteres ist auch ein Grund warum ich das niemals testen werde, obwohl kaum jmd. damit Probleme hat
    (Flammenwerfer). Es ist bekannt das Ethanol ein Lösungsmittel ist. Auch deswegen nutze ich es nicht.

    Ich reinige meine Kupferteile zuerst mit einen Bodenreiniger Buzil G440. 200ml@ 10L. Hinzu kommt ein Spritzer Natronlauge
    bis das Gemisch einen PH Wert von 13 hat. Basische Reinigungsmittel haben eine hervorragende Fettlöslichekraft. Besser als saure Reiniger.
    Danach nutze ich Cillitbang Kalk und Schmutz (rot) um die Oxidationen vom Kupfer zu entfernen (sauer). Danach gehts nochmal ins basische
    Reinigungsbad um das Kupfer zu neutralisieren. Anschließend wird mit Wasser gespült. Ohne Neutralisation würde das Kupfer bin in Stunden
    anlaufen.

    Perfekt gereinigtes Kupfer sieht so aus, und bleibt auch so über Jahre, sofern man es nur ins Wohnzimmer legt!


    Viele legen Priorität auf die Reinigung. Ethanol und Fenella VD201N sind in diese Richtung sehr gut. Man muss nur mit einen Lappen drüber wischen
    und das Teil kann in den Versand. Allerdings hat man speziell bei Alu und Acryl nicht so schöne Fräsoberflächen. Sie sind eher matt.
    Grund der guten Reinigung: Das Schmiermittel verdampft in der Luft und bleibt nicht auf dem Teil. Zumindest ein großer Teil.

    Tricky wirds mit engen schlitzen. Die bekommt man mit einfach darüber wischen nicht sauber. Da muss mann dann doch wieder auf Ultraschall
    oder Bürste zurückgreifen. Was bei mir häufig der Fall ist. Also, muss ich so oder so richtig reinigen, anstatt nur einfach so drüber wischen.
    Daher ist es mir egal wie hoch der Reinigungsaufwand ist. Er ist ohne hin im US-Bad weitgehend gleich. Also gibt es für mich keinen Grund auf
    Fenella oder Ethanol bzgl. der Reinigung zu setzen.

    Cnc Maschine:
    ca. 55Kg aus Stahl und Aluminium
    Verfahrweg XYZ: 300x240x85
    Verfahrgeschwindigkeit: 6m/min
    Kugelumlaufspindel 16x10 / 16x5
    Linearführungen größe 20 und Größe 15
    Frässpindel: 1.2Kw Chinaspindel , 60.000U/min, ER11 Werkzeugaufnahme
    Endstufen: Wantei DQ860MA
    Werkzeugschmierung: Dynacut MDE mit Doppeldüse



    Werkzeugstandzeit wurde mittels Frästest mit einen 0.7mm Fräser, 2 Schneider ermittelt.
    Frästiefe 3mm. Material: Of-Cu. F600 @ 60.000U/min. Zugestellt 0,16mm

    Vielen Dank fürs Lesen.

    Gruß Marc
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  2. #2
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    Hallo,

    interessanter Vergleich.
    Ist die Rauchentwicklung eventuell einfach unnötig starker Erwärmung durch (zu) hohe Drehzahlen geschuldet?
    Die Schnitte im Video erscheinen mir recht flach wodurch ein Missverhältnis zwischen reibenden, nach dem eintauchen nur noch wärme produzierenden Stirnschneiden und spanerzeugenden Umfangschneiden entsteht.

    Hab nicht viel Erfahrung mit Kupfer, doch meine Erfahrung mit schmierenden Alusorten ist: bloß nicht zu vorsichtig, da muss ein ordentlich dicker Span genommen werden.

    Also eventuell Drehzahl runter, Vorschub / Zustellung rauf / Wirbelfräsen etc.?

    3 Schmiermittel würden mich noch interessieren falls du die Zeit dafür findest:
    • Wie schlägt sich banales, destilliertes Wasser? Schmiert zwar nicht, kühlt dafür sehr gut, ist gesundheitlich unbedenklich und kann großzügig dosiert werden.
    • Babyöl (ernsthaft) - zumindest das billige Zeug ist einfach Paraffinöl - der Hauptbestandteil vieler Sprühschmierstoffe.
      Billig, schmiert... und gesundheitlich... na ja... zwar nicht zum einatmen gedacht, doch allzu wild dürfte es auch nicht sein.
    • Kernseife (auch ernsthaft) - weniger zum sprühen, denn das dürfte schnell verstopfen, sondern vor Bearbeitung als Paste aufgepinselt.
      Seifen werden beim Drahtziehen als Schmierstoff eingesetzt und seit einer Weile auch beim Stanzen als ab Werk aufgebrachter Trockenschmierstoff - allerdings keine Ahnung was da sonst noch alles drin ist.
      Macht allerdings keinen Sinn wenn mehrere Tiefenzustellungen nötig sind weil das nur bei der 1. Zustellung wirkt.


    Christian
    CAM Software: http://www.estlcam.de
    Depron, EPP und Carbon: http://www.epp-versand.de
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  3. #3
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    Hallo,
    der Fräser ist vielleicht 40°C warm. Also recht kühl. Das Werkstück kälter.
    Fz erhöhen macht keinen Sinn. Der ist schon etwa um Faktor 2 höher als empfohlen.
    Mehr Zustellung macht die Spindel nicht mit. Ich könnte es mal mit meine Ibag probieren.
    Die dreht bis 50.000U/min und hat 1,8kw.

    Ich habe gemerkt, das Drehzahlen über 30.000U/min das Racuhverhalten stark begünstigen.
    Die meisten haben damit eher kein Problem da die Chinaspindeln bei 24.000/Min aufhören.

    Reines WAsser fördert die Korision. Würde ich nicht empfehlen.
    Kernseife lässt sich zwar auf die Oberfläche auftragen, bei 3mm tiefen und 0.7mm breiten Nuten
    gelangt aber kein "Schmierstoff mehr an das Werkzeug ab der zweiten Zustellung.

    Babyöl sollte gut schmieren. Das der Schmieranteil aber nicht wirklich wichtig ist zeigt das Ergebnis.
    Wichtig ist auch das die Schmiermittel nicht harzen. Ich weiß nicht ob Babyöl auf Dauer harzt.
    Die Gesundheitliche Schiene sollte man mal mit einen Arzt (Pulmologe oder Betriebsarzt) besprechen.

    Das Samnos ist grün. Wie ich gelesen habe auf Wasserbasis. Was schon mal nicht ganz so schlecht ist.

    Wenn wirklich Kühlung das Problem ist, ist oftmals die Schnittdaten falsch. Zu geringer Vorschub/zu hohe Drehzahl.

    Trocken fräsen geht bedingt auch. Aber bei mir nicht mit einen 0.7mm Werkzeug. Das schafft nicht mal eine Nut.
    Vorteilhaft ist es das Material kühl zu halten, weil umso wärmer es wird, anfängt zu schmieren.
    Kupfer gehört dazu sowie einige Alulegierungen und auch Acrylglas. Bei diesen Test war wie erwähnt Temperatur nicht das große Problem.
    Zumindest nicht das Werkstück oder das Werkzeug selbst.
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  4. #4
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    Blaser meint das ausflocken kann so nicht sein. Entweder stimmt etwas am Schmiermittel nicht, oder beim mischen.
    Mischen vermutlich nicht.

    Ich habe eine 1l Flasche.
    Kippe da 50ml Konzentrat rein, gebe 500ml Wasser hinzu und schüttel kräftig.
    Den Rest der Flasche wird dann nochmals mit Wasser aufgefüllt und ordentlich geschüttelt.
    Das sollte eigentlich so funktionieren.

    Für mich heist das jetzt. Alle Tanks reinigen und es a nochmal mit Blaser probieren ( neues Schmiermittel),
    oder gleich auf Samnos umstellen.

    Ich frage beim Samnos mal an ob man auch Konzentrat bekommt. Wird sicher nochmal günstiger.

    Falls jmd. noch Vorschläge hat für Schmiermittel, ist es gerne willkommen.
    Ich kann das bei Zeiten beschaffen und testen. Dieses Jahr aber nicht mehr.
    Habe neue Frässpindeln bekommen die ich alle noch testen muss.
    Darunter ist auch eine 3,2Kw Spindel ( 14kilo) für die Aluzerspanung.
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  5. #5
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    Ich bin gerade beim aufräumen und habe einen früheren Test mit den Wilke Wicoform S15 gefunden.
    Das ist das bisher beste Ergebnis, aber es hat halt ca 50% flüchtige Lösungsmittel. Daher fällt es raus.
    Es ist aber eine gute Referenz wo man hingelangen möchte.

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