VDI 3397 Blatt 1-2007 Metalworking fluids.pdf

1、ICS 75.100 VDI-RICHTLINIEN Mai 2007 May 2007 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Khlschmierstoffe fr spanende und umformende Fertigungsverfahren Metalworking fluids VDI 3397 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German versio

2、n of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktionstechnik (ADB) Ausschuss Khlschmierstoffe VDI-Handbuch Betriebstechnik, Teil 4: Betriebsberwachung/Instandhaltung VDI-Handbuch Umwelttechnik Vervielflti

3、gung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet/Reproduction evenfor internaluse notpermittedFrhere Ausgabe:05.95; 09.05, Entwurf, deutschFormeredition: 05/95; 09/05 Draft, inGerman onlyZubeziehen durch/ Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten /AllrightsreservedVereinDe

4、utscherIngenieuree.V.,Dsseldorf 2007Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung. 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Grundlagen. 2 2.1 Aufgaben der Khlschmierstoffe. 2 2.2 Arten der Khlschmierstoffe. 4 3 Anforderungen an den Khlschmierstoff 5 3.1 Technische Anforderungen . 5 3.2 Arbeitssicherheit und Gesundheitss

5、chutz 16 3.3 Umweltschutz, rechtliche Anforderungen . 18 3.4 Entsorgung verbrauchter Khlschmierstoffe . 20 Schrifttum . 21 Preliminary note 2 1 Scope 2 2 Fundamental principles . 2 2.1 Tasks of metalworking fluids . 2 2.2 Types of metalworking fluid 4 3 Requirements applicable to the metalworking fl

6、uid . 5 3.1 Technical requirement . 5 3.2 Industrial safety and health protection. 16 3.3 Environmental protection and legal requirements. 18 3.4 Disposal of used metalworking fluids 20 Bibliography 21 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI 3397 Blatt 1 / Part 1 A

7、lle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter sorgfltiger Bercksichtigung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei

8、auf diesem Wege herzlich gedankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks, der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokopie), der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der bersetzung, auszugsweise oder vollstndig. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie als konkrete Ar-beitsunterlage ist unter Wahrun

9、g des Urheberrech-tes und unter Beachtung der VDI-Merkbltter 1 bis 7 mglich. Ausknfte dazu, sowie zur Nutzung im Wege der Datenverarbeitung, erteilt die Abtei-lung VDI-Richtlinien im VDI. Preliminary note The content of this guideline has been developed under thorough consideration of the requiremen

10、ts and recommendations of guideline VDI 1000. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. All rights reserved including those of reprinting, reproduction (photocopying, microcopying), stor-age in data processing systems, and translation, either of the full text o

11、r of extracts. This VDI gui-deline can be used as a concrete project document without infringement of copyright and with regard to VDI notices 1 to 7. Information on this, as well as on the use in data processing, may be obtained by the VDI Guidelines Department at the VDI. 1 Anwendungsbereich In de

12、r Richtlinie VDI 3397 werden ausschlielich Khlschmierstoffe (KSS) fr die spanende und umformende Metallbearbeitung bercksichtigt. In Blatt 1 wird der Khlschmierstoff hinsichtlich seiner Aufgaben, seiner Eigenschaften und seiner arbeitsschutz- sowie umweltschutzrelevanten Auswirkungen beschrieben. Bl

13、att 2 beinhaltet die Pflege des KSS, das heit es wird eine Anleitung gegeben, wie aus konomischer und kologischer Sicht unter Beachtung aller Rechtsvorschriften eine optimale Standzeitverlngerung der verschie-denen Khlschmierstoffsorten erzielt werden kann. Letztendlich wird in Blatt 3 ber prozesssi

14、-chere Entsorgungsverfahren informiert. Fr den Anwender von KSS gilt allgemein, dass bereits im Vorstadium der Wahl des KSS nicht der Preis fr den KSS selbst, sondern auch die Kosten fr Pflege und insbesondere fr die Entsorgung entscheidende wirtschaftliche und technologische Kriterien sein sollten.

15、 1 Scope Guideline VDI 3397 is concerned solely with me-talworking fluids (MWFs) used in cutting or for-ming metals. In Part 1 the metalworking fluid is examined with regard to the tasks it must perform, its properties and its relevance to work safety and to the environment. Part 2 deals with care o

16、f the metalworking fluid in other words, instructions are provided on how from the economic and eco-logical points of view the service life of various types of MWF can be optimally extended while taking the relevant legislation into account. Finally, Part 3 provides information on reliable disposal

17、methods. In general it is true to say that even at an early stage in selecting the MWF it is not only the price of the MWF itself but also the costs of care and in particular of disposal which should be the decisive economic and technical criteria for the user of the metalworking fluid. 2 Grundlagen

18、 2.1 Aufgaben der Khlschmierstoffe Khlschmierstoffe (KSS) sollen dazu beitragen, das Zeitspanvolumen zu erhhen, die Standzeiten der Werkzeuge zu steigern und die Oberflchen-qualitt der Werkstcke zu verbessern (siehe auch DIN 51385), das heit Khlschmierstoffe sollen u. a. die Wrme mglichst schnell vo

19、n der Wirkstel-le abfhren, das heit khlen, damit die Werk-stoffeigenschaften des Werkstckes und des Werkzeuges nicht verndert werden 2 Fundamental principles 2.1 Tasks of metalworking fluids Metalworking fluids (MWFs) should make a contribution to increasing the rate of metal rem-oval, extending the

20、 service lives of the tools, and improving the surface quality of the workpieces (see also DIN 51385). In other words, metalwor-king fluids should among other things: dissipate the heat from the action point as fast as possible i.e. provide cooling so that the material properties of both the workpie

21、ce and the tool are not changed B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 3397 Blatt 1 / Part 1 3 durch Schmierung die Reibung verringern, um den Verschlei der Werkzeuge und die Erwr-mung der Werks

22、tcke sowie den Energiebedarf zu vermindern die anfallenden Spne und andere Feststoffe von der Bearbeitungsstelle splen und trans-portieren 2.1.1 Khlen Die zur Wirkstelle gefhrte mechanische Leistung der Hauptteil der Antriebsleistung wird nahezu vollstndig in Wrme umgesetzt. Die Khlwir-kung ist von

23、verschiedenen Faktoren abhngig: von dem an die Wirkstelle zugefhrten Volu-menstrom (siehe auch Richtlinie VDI 3397 Blatt 2, Abschnitt 4) von der Strmungsgeschwindigkeit, von der Form und der Richtung des Khlschmierstoff-strahls zur Wirkstelle von der Viskositt und von der Art und Temperatur des Khls

24、chmier-stoffs 2.1.2 Schmieren Khlschmierstoffe fr extreme Beanspruchungen enthalten Wirkstoffe, die unter hohen Drcken und Temperaturen an der Wirkstelle mit dem zu bearbeitenden Werkstoff reagieren knnen. Da-durch wird bei der Metallbearbeitung verhindert, dass die Rauheitsspitzen sich gegeneinande

25、r be-wegender Oberflchen verschweien. Gleichzeitig wird die Oberflchenqualitt des Werkstckes verbessert. Bei der Auswahl dieser Wirkstoffe mssen die erforderlichen Prozesstemperaturen und -drcke bercksichtigt werden. Derartige Wirkstoffe in Khlschmierstoffen wer-den auch AW- und EP-Wirkstoffe (Antiw

26、ear- und Extreme-Pressure-Wirkstoffe) genannt. 2.1.3 Splen und Transportieren Das Splvermgen und der Transport von Spnen und Feststoffen von der Bearbeitungsstelle sind weitere Aufgaben des Khlschmierstoffes. Diese Eigenschaften sind einerseits von der Art des Khlschmierstoffes abhngig, wobei besond

27、ers die Viskositt und grenzflchenaktiven Substan-zen von Bedeutung sind und andererseits von der Art der Spne (Werkstoff, Gestalt, Gre) und anderen Feststoffen. Hauptkriterien fr Splwir-kung und Spnetransport sind Volumenstrom und Khlschmierstoffdruck. Das Tragevermgen des Khlschmierstoffes richtet

28、sich nach den Bearbei-tungsverfahren, den anlagentechnischen Gegeben-heiten und der Art des Khlschmierstoffes. by lubricating reduce the friction, thereby re-ducing not only wear on the tools and heating of the workpieces but also energy requirements flush and carry away chips and other solids from

29、the machining point 2.1.1 Cooling Virtually all of the mechanical power the main component of the power required brought to the action point is converted into heat. The cooling effect depends on various factors: the flow rate of the MWF brought to the action point (see also guideline VDI 3397 Part 2

30、, Sec-tion 4) the current velocity, the form, and the direction of the stream of MWF with respect to the ac-tion point the viscosity, and the type and temperature of the metalworking fluid 2.1.2 Lubrication Extremely heavy-duty metalworking fluids con-tain additives (active ingredients) which can re

31、act with the material being processed should there be high pressures and temperatures at the action point. During metalworking this prevents welding together of points of roughnesor asperities of the surfaces moving against each other. At the same time the surface quality of the workpiece is im-prov

32、ed. In selecting these additives the required process temperatures and pressures will need to be taken into account. Additives of this kind in metalworking fluids are also known as anti-wear and extreme-pressure additives (AW and EP additives). 2.1.3 Flushing and removal Flushing and the removal of

33、chips and solids from the machining point are further tasks of the me-talworking fluid. On the one hand these properties depend on the type of metalworking fluid - here the viscosity and the substances active at boundary surfaces are of particular importance - and on the other hand on the nature of

34、the chips (material, shape, quantity) and the other solids. The main criteria for flushing and chips removal are flow rate and MWF pressure. The carrying capacity of the metalworking fluid will depend on the machin-ing process, the characteristics of the equipment used, and the type of metalworking

35、fluid. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI 3397 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 2.1.4 Weitere Aufgaben Zu den drei beschriebenen Hauptaufgaben eines Khlschmierstoffes Khlen, Schmieren sowie Splen und Tra

36、nsportieren, mssen weitere Auf-gaben erfllt werden. Einige dieser Aufgaben sind in Abschnitt 2 beschrieben. 2.2 Arten der Khlschmierstoffe Khlschmierstoffe sind nach DIN 51385 Stoffe, die beim Trennen und Umformen von Werkstof-fen zum Khlen und Schmieren eingesetzt wer-den. Fr spanende und umformend

37、e Fertigungs-verfahren wird zwischen nichtwassermischbaren und wassermischbaren Khlschmierstoffen unter-schieden. Weiterhin kommen Multifunktionsle zum Ein-satz, die sowohl fr mindestens zwei unterschied-liche Anwendungen eingesetzt werden (z. B. Hyd-raulik/Zerspanung, Zerspanung/Korrosionsschutz, M

38、aschinenschmierung/Umformung, mehrere Zer-spanungsverfahren), als auch kompatible Produkt-familien umfassen, mit denen Vermischungsprob-leme vermieden werden. 2.2.1 Nichtwassermischbare Khlschmier-stoffe Nichtwassermischbare Khlschmierstoffe knnen nach Art und Menge der schmierwirksamen Zu-stze in f

39、olgende Gruppen unterteilt werden: Basisle Basisle mit chemisch aktiven Wirkstoffen Basisle mit schmierfilmbildenden Wirkstof-fen Basisle mit chemisch aktiven und schmier-filmbildenden Wirkstoffen Basisle knnen z. B. sein: Mineralle natrliche und synthetische Esterle synthetische Kohlenwasserstoffe

40、Polyglykole Die chemisch aktiven Wirkstoffe sind vorwiegend organische Verbindungen, die Schwefel oder Phosphor einzeln oder nebeneinander enthalten. Schwefel wird auch in elementarer Form zuge-setzt. Schmierfilmbildende Wirkstoffgruppen sind u. a. natrliche und synthetische Fettsuren, natr-liche un

41、d synthetische Ester, Fettalkohole sowie deren Alkylenoxid-Verbindungen. Die genannten Gruppen nichtwassermischbarer Khlschmierstoffe knnen u. a. enthalten: Korrosionsinhibitoren Schauminhibitoren 2.1.4 Other tasks In addition to the three principle tasks we have described cooling, lubricating and a

42、lso flushing and removal a metalworking fluid has other jobs to perform. Some of these tasks are dealt with in Section 2. 2.2 Types of metalworking fluid According to DIN 51385 metalworking fluids are substances which are used for cooling and lubrica-tion when materials are being cut or formed. In b

43、oth the cutting and forming manufacturing pro-cesses a distinction is drawn between non-water-miscible and water-miscible metalworking fluids. In addition, multifunctional oils are employed which not only can be used for at least two differ-ent applications (such as hydraulic system/ machining, mach

44、ining/corrosion protection, ma-chine lubrication/forming, multiple machining processes) but also include mutually compatible product families thereby avoiding mixing prob-lems. 2.2.1 Non-water-miscible metalworking fluids Depending on the type and quantity of additives with a lubricating capability,

45、 non-water-miscible metalworking fluids can be subdivided into the following groups: base oils base oils with chemically active additives base oils with additives which create a lubricat-ing film base oils with additives which are both chemi-cally active and create a lubricating film Base oils may b

46、e, for example: mineral oils natural and synthetic ester oils synthetic hydrocarbons polyglycols The chemically active additives are mostly orga-nic compounds which contain the sulphur or phosphorus atoms separately or side by side. Sulphur in its elemental form is also added. Groups of additive whi

47、ch create a lubricating film include natural and synthetic fatty acids, natural and synthetic esters, fatty alcohols as well as their alkylene oxide compounds. The aforementioned groups of non-water-miscible metalworking fluids may include: Corrosion inhibitors Foaming inhibitors B55EB1B3E14C22109E9

48、18E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 3397 Blatt 1 / Part 1 5 Oxidationsinhibitoren (Antioxidantien) Antinebelzustze 2.2.2 Wassermischbare Khlschmierstoffe Wassermischbare Khlschmierstoffe sind nach DIN 51385 Pro

49、dukte, die vor ihrer Anwendung mit Wasser gemischt werden. Hierbei werden durch Einmischen von Konzentraten in Wasser l-in-Wasser-Emulsionen oder Lsungen herge-stellt. Eine l-in-Wasser-Emulsion wird durch grenzflchenaktive Stoffe (Emulgatoren) erzeugt. Basisle knnen z. B. Mineralle, natrliche und synthetische Esterle, synt