Chemikalien in der Metallbearbeitung

Die Metallbearbeitungsbranche zeichnet sich durch eine sehr inhomogene Struktur aus, in deren Betrieben einerseits einzelne hochspezialisierte Verfahren zum Einsatz kommen und andererseits viele große Firmen ein oder zwei Dutzend unterschiedliche Verfahren in ihrem Repertoire haben.

Die Metallbearbeitungsbranche zeichnet sich durch sehr unterschiedliche Abwässer, Abfälle und Abluftbelastungen aus. Charakteristische Betriebsstrukturen - mit Ausnahme der hier nicht betrachteten Galvanikbetriebe - haben sich kaum ausgebildet. Fast jedes Unternehmen hat sich spezialisiert und setzt Verfahrenskombinationen ein, die nur selten in einem zweiten Betrieb ebenfalls angetroffen werden.

In der Metallbearbeitung werden Metallstücke zur Formgebung durch Trennprozesse mittels sogenannter spanender bzw. spanabhebender Verfahren behandelt [320, 377, 398, 525]. Die geometrische Gestalt der Werkstücke wird hierbei durch Abtrennen von Werkstoffteilen auf mechanischem Wege geändert. Die spanenden Verfahren lassen sich einteilen in Zerspanungsverfahren, bei welchen der Spanabtrag mit geometrisch definierten Schneiden von Werkzeugen erfolgt, und Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, d.h. Spanabtrag mittels Vielkornwerkzeugen mit gebundenem Korn. Die verschiedenen spanenden Verfahren unterscheiden sich im wesentlichen hinsichtlich der Geometrie verwendeter Werkzeuge sowie der Führung von Werkzeug und Werkstück während des Arbeitsvorgangs.

Herkömmliche Werkstoffe können den gestiegenen Anforderungen an die Festigkeit oder den Widerstand gegen Verschleiß und Korrosion nicht immer gerecht werden. Daher wird eine Aufteilung der Gesamtfunktion eines Bauteils in mehrere Funktionsträger angestrebt. Im Falle der Schichtverbundwerkstoffe wird die Oberflächenfunktion von einer hochwertigen Beschichtung übernommen, während das Grundwerkzeug aus einem preiswerten Werkstoff besteht. Die metallischen Werkstücke werden zum Schutz vor Abrieb und oxidativem Angriff durch Sauerstoff oder schwefel- oder stickstoffhaltige Verbindungen mit metallischen oder keramischen Stoffen, Hartstoffen, Cermets oder polymeren organischen Schichten überzogen. Beschichtungen, die z.B. mittels thermischer Spritzverfahren, mittels Dünnschichttechnologien, wie Chemical Vapour Deposition (CVD) oder Physical Vapour Deposition (PVD), oder mittels Auftragschweißverfahren aufgebracht werden, bieten den geforderten Korrosions- und Verschleißschutz und zeichnen sich durch hervorragende tribologische Eigenschaften aus [504, 505].

Bei den heutigen Kühlschmierstoffen handelt es sich um Mehrkomponentensysteme, deren Zusammensetzungen - je nach Verwendungszweck - in Art und Menge an Zusatzstoffen erheblich differieren können. Eine systematische Beurteilung ist daher schwierig [467].

Die Abwasserbehandlung in der metallbearbeitenden Industrie ist traditionell durch Filtrationsverfahren charakterisiert, die - je nach konkretem Anwendungsfeld - durch weitere Techniken ergänzt werden (Abbildung 63).