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Kühlschmiermittel zum Bohren, Sägen, Drehen und Fräsen von Metallen 

Moderne Sägeblätter, Metallbohrer und Fräsköpfe sind mit speziellen Beschichtungen versehen und so konstruiert, dass sie hohe Temperaturen vertragen und sich sogar selbst kühlen. Allerdings funktionieren die Innovationen nur bis zu einem bestimmten Punkt. Sind massive Werkstücke zu bearbeiten, ist es in der Regel unerlässlich, eine zusätzliche Kühlung zu nutzen. Dann kommen wie seit jeher Kühlschmiermittel zum Einsatz, die je nach auszuführender Arbeit eine andere Zusammensetzung aufweisen. Kühlschmierstoffe sind umgangssprachlich auch als Bohrmilch oder Bohremulsion bekannt und werden teils sogar unter diesen Namen im Handel angeboten. Was du beim Kauf eines Kühlschmiermittels beachten solltest und welche Produkte für welche Anwendungen geeignet sind, erkläre ich in  diesem Heimwerker-Report.

Metallbearbeitung hohe Temperaturen Funken

Moderne Sägeblätter, Metallbohrer und Fräsköpfe sind so konstruiert, dass sie hohe Temperaturen vertragen und sich sogar selbst kühlen. Ab einem bestimmten Punkt sind eine zusätzliche Kühlung unerlässlich.

 

Kühlschmiermittel in der Metallbearbeitung – materialschonendes Arbeiten

Beim Bohren, Drehen, Sägen und Fräsen von Metallen geht es heiß zu. Die Härte des zu bearbeitenden Materials, die Reibung durch das Werkzeug und das Zerspanen selbst erzeugen Temperaturen im Bereich von mehreren 100° C. Bei dünneren Werkstücken kann dies bis zu einem gewissen Grad vernachlässigt werden, weil die Einwirkung derart hoher Temperaturen nur für eine sehr kurze Zeitspanne besteht. Je stärker das Material ist, desto problematischer wird die Wärmeabfuhr. Ab einer gewissen Materialstärke ist der Einsatz von Bohrmilch unerlässlich. Wann dieser Punkt erreicht ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • ist das Material eisenhaltig,
  • wie hart ist das Material,
  • wie groß die die Bearbeitungsfläche, das Bohrloch die Schnittlänge,
  • wie hoch ist die Drehzahl der Maschine,
  • wie hoch ist die Umgebungstemperatur.

 

Wird trotz der Notwenigkeit eines Kühlschmiermittels auf die Bohremulsion verzichtet, treten in der Regel diese nachteiligen Erscheinungen auf:

  • das Material verfärbt sich,
  • trotz modernster Werkzeuge entstehen Grate,
  • das Werkstück überhitzt und verformt sich,
  • das Werkstück bricht,
  • das Werkzeug neigt dazu, sich im Material zu verklemmen und zu brechen,
  • das Werkzeug überhitzt,
  • das Werkzeug verschleißt deutlich schneller,
  • es entsteht für gewöhnlich ein extrem starker Funkenflug.
  • die bearbeitete Oberfläche ist rauer und kann Riefen und Kratzer aufzeigen, weil die entstehenden Späne nicht von einem Kühlschmiermittel weggespült wurden.
Kühlschmiermittel in der Metallbearbeitung

Kühlschmiermittel muss kühlen und zugleich schmieren. Wasser als Hilfsmittel zu verwenden lohnt sich nicht, da es bei derart hohen Temperaturen gar nicht bis zur Bearbeitungsfläche vordringen kann, weil es vorher bereits verdunstet ist.

 

Diese Eigenschaften muss ein Kühlschmiermittel in der Metallbearbeitung mitbringen

Wie der Name es bereits sagt, muss ein Kühlschmiermittel kühlen und zugleich schmieren. Versuchst du dieses Hilfsmittel durch Wasser zu ersetzen, wirst du fast immer einen Fehlschlag erleben. Grund dafür ist, dass bei derart hohen Temperaturen ein simples Wasser gar nicht bis zur Bearbeitungsfläche vordringen kann, weil es vorher bereits verdunstet ist. Genau deshalb kannst du im Handel wasserhaltige und damit mit Wasser mischbare Kühlflüssigkeiten kaufen, aber auch solche, die eben kein Wasser enthalten.

Gute Bohremulsionen verdunsten kaum, weshalb sie direkt an der zu bearbeitenden Fläche wirken und effizient Wärme ableiten. Zudem besitzen diese Mittel die Eigenschaft, sich schnell zu erhitzen, aber sich auch sehr schnell wieder abzukühlen. Obendrein schmieren sie. Durch den Schmiereffekt wird die Reibung reduziert und damit die Temperatur gesenkt. Außerdem können gute Kühlschmiermittel ein Verklemmen oder Festfressen des Werkzeugs im Werkstück wirksam verhindern. Auf diese Weise wird sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug geschont. Außerdem sind die Arbeitsergebnisse sichtbar besser, weil erheblich feiner und präziser, im Vergleich zum Arbeiten ohne Kühlschmiermittel.

 

Zusammensetzung der gängigen Kühlschmiermittel

Generell werden zwei Arten von Kühlschmiermitteln hergestellt. Dies sind die mit Wasser mischbaren Mittel und die, die eben nicht mit Wasser vermischt werden können. Beide Kühlschmiermittel sind für besondere Einsatzgebiete vorgesehen.

Kühlschmiermittel Gesundheit

Es sollte auch die Zusammensetzung der Kühlschmiermittel geachtet werden. Bestimmte Zusätze können das Kühlschmiermittel durch den Arbeitsprozess vernebeln und dann mit der Atmung in die Lunge gelangen, was höchst gesundheitsschädigend wäre.

Diese Kühlmittel zur Metallbearbeitung bestehen in ihrer Grundlage aus einem Mineralöl. Meist werden Paraffinöle verwendet. Es gibt aber auch Kühlschmiermittel, die aus anderen Mineralölen bestehen und dann naphtenische oder aromatische Kohlenwasserstoffe in unterschiedlicher Konzentration enthalten. Gelegentlich werden sogar synthetische Öle als Basis verwendet.

Auch bei der Bohrmilch ist der Öko-Gedanke eingezogen. Inzwischen sind nachhaltige Kühlschmierstoffe erhältlich. Deren Öle sind nachhaltig, denn sie stammen beispielsweise vom Raps. Gelegentlich wird auch Rapsmethylester eingesetzt. Zusammen mit Wasser wird aus dem Rapsöl als Grundlage eine stabile Emulsion mit ausgezeichneten Schmier- und Kühleigenschaften hergestellt.

Zudem müssen Bohremulsionen einen bestimmten pH-Wert besitzen, je nach Einsatzgebiet und Metall. Um diesen zu erreichen, werden dem Kühlschmiermittel Härteregulierer beigegeben. Überdies enthält eine Bohrmilch Zusätze, die das Vernebeln der Flüssigkeit unterbinden. Dies ist aus gesundheitlichen Gründen wichtig. Ohne diese Zusätze kann das Kühlschmiermittel durch den Arbeitsprozess vernebeln und dann mit der Atmung in die Lunge gelangen, was höchst gesundheitsschädigend wäre.

 

Anwendungsbereiche der Kühlschmiermittel bei der Bearbeitung von Metallen

Wie effizient ein Kühlschmiermittel Wärme ableitet, hängt von seiner spezifischen Wärmekapazität, der Wärmeleitfähigkeit sowie der Verdampfungswärme ab. Diese drei Faktoren sind beim Wasser sehr hoch. Genau deshalb sind wasserhaltige Kühlschmierstoffe besser in der Lage, Wärme abzuleiten, zu kühlen.

Allerdings ist dies nicht ausreichend, denn Wasser besitzt keine Schmiereigenschaften. Hier kommen die Öle ins Spiel, die je nach Kühlschmiermittel die Reibung drastisch reduzieren. Zugleich besitzt das Schmiermittel eine geringe Viskosität, sodass die Flüssigkeit in jeden Bereich vordringen und der Kühlkreislauf mit hoher Geschwindigkeit ablaufen kann.

Aus diesen Gründen werden im Umkehrschluss rein ölhaltige Kühlschmierstoffe dort eingesetzt, wo hohe Temperaturen bei geringen Arbeitsgeschwindigkeiten entstehen. Dies gilt beispielsweise für Tiefbohrungen in Metall und beim Schneiden von Gewinden. Bei derartigen Arbeitsvorgängen steht die Schmierung im Vordergrund, während das Kühlen eine sekundäre Rolle spielt.

Bei beiden Arten von Kühlschmiermitteln wird ein Korrosionsschutz hinzugegeben, sodass das Werkstück nicht in Mitleidenschaft gezogen wird.

Kühlschmiermittel Bearbeitung von Metallen

Wie effizient ein Kühlschmiermittel Wärme ableitet, hängt von ihrer spezifischen Wärmekapazität, der Wärmeleitfähigkeit sowie der Verdampfungswärme ab. Diese drei Faktoren sind beim Wasser sehr hoch.Aus diesem Grund sind wasserhaltige Kühlschmierstoffe besser in der Lage, Wärme abzuleiten und zu kühlen.

 

Keimfreiheit der Kühlschmierstoffe beachten

Es mag auf den ersten Blick skurril vorkommen, aber Kühlschmierstoffe sollten weitgehend keimfrei sein. Durch die mineralischen Öle neigt die sogenannte Bohrmilch oder Bohremulsion dazu, umzukippen. Dann pumpst du als Kühl- oder Schmiermittel eine Säure auf das Werkstück, was folglich für das Ergebnis fatal sein kann. Um eine optimale Keimfreiheit zu erreichen, ist das korrekte Anmischen der Bohrmilch wichtig. Kühlschmierstoffe werden für gewöhnlich als Konzentrat angeboten und müssen demnach fast immer verdünnt werden. Um ein Verkeimen zu vermeiden, sollte destilliertes Wasser zum Verdünnen verwendet werden.

 

Weitere Infos zu Kühlschmiermitteln in der Metallbearbeitung

Schlussgedanken zum Thema Kühlschmiermittel

Kaum jemand macht sich Gedanken über Kühlschmiermittel, denn schließlich ist diese Flüssigkeit nur zum Kühlen und Schmieren in der Metallbearbeitung vorgesehen. Dass in diesem Produkt geballte Forschung und eine unglaubliche Masse von Know How steckt, wissen die wenigsten Handwerker. Und wie effizient Bohrmilch wirkt siehst du, wenn du ein Werkstück mit und ohne Kühlschmiermittel bearbeitest, denn die Unterschiede sind mit bloßem Auge erkennbar.

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