Industrieel clean verspanen: het probleem dat niemand zo noemt
Coatingfouten die pas bij de eindklant opvallen. Hechtingsproblemen bij lijmen die niemand kan verklaren. Lasdefecten, corrosie na assemblage, onverwachte wrijvingswaarden bij passingen. In al deze gevallen is de oorzaak vaak dezelfde: restcontaminatie van het koelsmeermiddel op het werkstukoppervlak.
Dit zijn problemen die zelden als ‘reinheidsproblemen’ worden benoemd, maar dat wél zijn. En de oplossing begint niet aan het einde van het proces, bij de reinigingsinstallatie. Ze begint aan het begin: bij de keuze van het koelsmeermiddel.
De Weak Boundary Layer: het onzichtbare probleem dat uw coating doet falen
Een schoon metaaloxide-oppervlak heeft een hoge oppervlakte-energie: 40 tot 70 mN/m of hoger. Dat is de natuurlijke staat van aluminium, staal of titanium na verspaning. Een dunne oliefilm, zelfs een monolaag koolwaterstof van slechts enkele nanometers dik (niet waarneembaar met het blote oog), verlaagt de oppervlakte-energie tot 20–30 mN/m.
Het gevolg: lijm, coating of lak parelt op, of vormt een binding met de oliefilm in plaats van met het substraatmateriaal. De coating hecht niet aan het werkstuk maar aan een instabiele tussenlaag. Dit is de Weak Boundary Layer (WBL), de meest voorkomende oorzaak van hechtingsfalen in de industrie.
Hoe het koelsmeermiddel de WBL veroorzaakt
Conventionele koelsmeermiddelen, zowel minerale emulsies als semi-synthetische vloeistoffen, deponeren bij het verspanen een organisch-anorganische film op het werkstukoppervlak. Deze film bestaat uit basisolie-residuen, additiefdecompositieproducten, emulgatoren en corrosie-inhibitoren.
Na verdamping van het water blijft een dun maar persistent residu achter dat als klassieke Weak Boundary Layer fungeert. De samenstelling verschilt per vloeistoftype:
- Minerale emulsies: de zwaarste filmische belasting. Lange koolwaterstofketens (C15–C40) die sterk hechten aan het metaaloxide-oppervlak en moeilijk te verwijderen zijn.
- Semi-synthetisch: iets lichter, maar nog steeds minerale componenten aanwezig.
- Volledig synthetisch: dunner residu, maar additievenset (emulgatoren, corrosie-inhibitoren) kan alsnog een WBL vormen.
De contacthoek als diagnostisch instrument
De Weak Boundary Layer is meetbaar. De contacthoek van een waterdruppel op het werkstukoppervlak is een directe maat voor de oppervlakte-energie en daarmee voor de aanwezigheid van organische contaminatie.
Een schoon metaaloxide-oppervlak heeft een contacthoek onder 30 graden: water spreidt zich uit. Een oliefilm verhoogt de contacthoek naar 60–90 graden: water parelt op.
Contacthoekmetingen zijn eenvoudig, snel en goedkoop uit te voeren, ook op de werkvloer. Ze bieden een onmiddellijke indicatie of een werkstuk ‘coating-ready’ is zonder dat een volledige VDA 19-analyse noodzakelijk is.
Toch worden ze in de industrieel clean markt nog nauwelijks ingezet als standaard kwaliteitscontrole. Dat is een gemiste kans.
Onze whitepapers
KSM heeft drie zeer interessante whitepapers over Clean Verspanen ontwikkeld. Deze zijn te downloaden via onderstaande button.
Voor meer informatie kunt u altijd contact opnemen.
Volg KSM op LinkedIn
Meteen op de hoogte zijn van o.a. nieuwe producten en/of oplossingen, KSM nieuws en interessante artikelen/video’s? Volg ons dan via LinkedIn en ontvang automatisch updates.
Wilt u ook maximaal produceren tegen minimale kosten?
KSM heeft haar jarenlange ervaring en kennis, topkwaliteit producten én veelzijdige service gebundeld in de RCL (Reliability Centered Lubrication) methode. Hierdoor wordt stapsgewijs, zowel op product- als procesniveau, de klant begeleid naar het maximaal produceren tegen minimale kosten door middel van optimaal (smeertechnisch) onderhoud.
Het resultaat: productiemaximalisatie, een verlaging van risico’s en tot wel 30% kostenbesparingen.
