16.09.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Termiska, reologiska och tribologiska insikter om skärvätskor med NETZSCH analysinstrument
Oavsett om det gäller fordonsindustrin, flygplanstillverkning eller tillverkning av precisionsmaskindelar har skärvätskor alltid spelat en viktig roll för att förhindra värmerelaterade skador och säkerställa att komplexa tillverkningsprocesser fungerar smidigt. Skärvätskornas termiska, reologiska och tribologiska egenskaper är avgörande för att optimera processtabilitet och produktivitet. Läs mer om hur NETZSCH instrument kan hjälpa till här.
Vätskor för metallbearbetning (MWF) är idag en förutsättning för modern maskinbearbetning. De förlänger verktygens livslängd, förbättrar ytfinheten, ökar processeffektiviteten och underlättar en effektiv värmehantering.
I takt med att tillverkningsprocesserna blir allt mer krävande, särskilt i höghastighets- och precisionsmiljöer, är det viktigt att förstå skärvätskornas termiska, reologiska och tribologiska prestanda för att optimera processtabiliteten och produktiviteten.
I en ny studie, som publicerades i tidskriften Lubricants (MDPI), görs en jämförande utvärdering av skäroljor och vattenbaserade MWF:er under simulerade bearbetningsförhållanden. Studien syftade till att ge användbara insikter om vätskeformulering, smörjprestanda och värmeavledning vid metallbearbetning.
Karaktärisering med flera parametrar med NETZSCH lösningar för termisk analys och reologi
Studien omfattade tolv kommersiellt relevanta metallbearbetningsvätskor som utvärderades med hjälp av högprecisionsinstrument från NETZSCH-Gerätebau GmbH.
Testerna var utformade för att exakt simulera de påfrestningar som normalt förekommer i verkliga bearbetningsoperationer - t.ex. skjuvning, kontakttryck och termisk belastning - och därmed möjliggöra en grundlig utvärdering av varje vätskas egenskaper.
Reologiska mätningar utfördes med NETZSCH Kinexus Pro+ rotationsreometer.
Resultaten visade en tydlig kontrast: Vattenbaserade skärvätskor uppvisade ett skjuvtunnande beteende, med minskande viskositet när skjuvhastigheten ökade. Dessa egenskaper gör dem väl lämpade för dynamiska höghastighetsoperationer där det krävs anpassningsförmåga till förändrade förhållanden. Skäroljorna hade däremot en mer newtonsk profil med stabil viskositet under varierande skjuvförhållanden, vilket är fördelaktigt i processer med stabila förhållanden eller vid finbearbetning.
MWF:ernas tribologiska prestanda utvärderades med hjälp av en tribo-cell monterad på samma Kinexus-plattform. Resultaten visade att skäroljor hade bättre smörjprestanda under blandade och fullfilmsförhållanden, särskilt vid förhöjda temperaturer. Vattenbaserade vätskor uppvisade dock stabilare friktionsegenskaper över ett bredare spektrum av hastigheter och kontakttryck, vilket indikerar deras mångsidighet i variabla bearbetningsuppställningar.
Mätning av friktionskoefficienten (COF) gav ytterligare insikter: skäroljor visade större COF-reduktion under förhållanden med höga temperaturer och hög belastning, medan vattenbaserade kylvätskor upprätthöll en mer konsekvent COF, vilket tyder på tillförlitlig prestanda i olika bearbetningsmiljöer.
MWFs termiska beteende analyserades med hjälp av flera NETZSCH instrument.
Med hjälp av DSC 204 F1 Phoenix® identifierade forskarna specifika värmekapaciteter och fasövergångar, inklusive en tydlig övergång från fast till flytande form runt 0°C i vattenbaserade vätskor.
Detta är särskilt relevant i tillämpningar som omfattar lagring vid låg temperatur eller kryobearbetning.
Den termogravimetriska analysatorn TG 209 F1 Libra® bekräftade att skäroljor motstår termisk nedbrytning bättre än vattenbaserade formuleringar och bryts ned vid högre temperaturer - en fördel vid långa bearbetningscykler eller högupphettade zoner.
Slutligen mättes värmediffusivitet och Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga med LFA 467 HyperFlash®, vilket visade att vattenbaserade MWF:er överträffar skäroljor i båda mätningarna. För att kunna hålla processtemperaturen under kontroll och undvika värmerelaterade skador på verktyg och detaljer krävs denna överlägsna värmeöverföringsförmåga.
Samarbete mellan olika institutioner
Studien är resultatet av ett nära samarbete mellan NETZSCH-Gerätebau GmbH och Leibniz University of Hannover.
Medförfattare från NETZSCH bidrog med teknisk expertis inom termisk analys och reologisk karakterisering, vilket stödde utvecklingen av en robust metodik och ramverk för datatolkning. Synergin mellan akademisk forskning och industriell instrumentering underlättade en omfattande jämförelse av kylvätskeegenskaper och smörjstrategier för metallbearbetning.
Denna studie erbjuder en värdefull datauppsättning och metodreferens för yrkesverksamma som är involverade i vätskeval för bearbetning, kylvätskeutveckling eller simulering av skärprocesser.
För att utforska fullständiga metoder, data och resultat, se hela artikeln, som finns tillgänglig via open access:
TECH TALK - Banbrytande innovationer inom material- och batteritestning
Delta i vårt NETZSCH TECH TALK - 30 minuter, fullspäckat med insikter: termisk analys förenklad med de nya DSC-funktionerna, intelligent programvara, reologi, brandprovning och reaktionskalorimetri presenteras av våra fyra experter.
Michael Müller, vår välrenommerade chef för programvaruavdelningen på NETZSCH Analyzing & Testing, kommer att moderera evenemanget och skapa förutsättningar för en dynamisk och insiktsfull upplevelse.
- Live online-session onsdagen den 10 december 2025
- Sessioner kl. 9.00 och kl. 16.00 (CET - centraleuropeisk tid)
Koppla upp dig och få de senaste uppdateringarna på bara en halvtimme!
