مقدمه مقدماتی

عملیات مدرن ماشینکاری فلزی به شدت به روان کننده ها برای کاهش اصطکاک، گرما پراکنده و طولانی تر زندگی ابزار متکی است، مایعات برش مبتنی بر مواد معدنی بر بازار تسلط دارند، اما مشکلات محیطی و بهداشتی آنها به طور فزاینده ای دشوار شده است تا روان شناسان مبتنی بر Bio را نادیده بگیرند - از منابع بیولوژیکی تجدید پذیر - به عنوان یک جایگزین پایدار و پایدار در حال ظهور هستند.این مقاله بررسی ترکیب آنها، مزایای آن، کاربردهای واقعی فلزی و هنوز هم برای مقابله با موانع بیولوژیکی.

لوبرهای مبتنی بر Bio چیست؟

روان کننده های مبتنی بر Bio از خوراک های تجدید پذیر مانند روغن های گیاهی (به عنوان مثال، دانه های تجاوز، سویا، کرچک)، چربی های حیوانی یا استر های مشتق شده گیاهی فرموله می شوند، بر خلاف همتایان مبتنی بر نفت، آنها به طور کلی تجزیه و تحلیل می شوند، سمیت پایین دارند و به دلیل ساختار مولکولی آنها، دارای lubricity بالا هستند.

استفاده از روان کننده های مبتنی بر زیست جدید نیست؛ مایعات ماشینکاری اولیه اغلب از چربی های حیوانی و روغن های گیاهی مشتق شده است.امروز تجدید حیات توسط مقررات زیست محیطی سخت تر، اهداف پایداری شرکت ها و به رسمیت شناختن در حال رشد است که منابع تجدید پذیر می توانند با آن مطابقت داشته باشند یا از عملکرد روغن های معدنی در بسیاری از کاربردها تجاوز کنند.

مزایای لوبریک های مبتنی بر Bio در ماشین آلات

سوئیچ به روان کننده های مبتنی بر زیست مزایای قابل اندازه گیری در ابعاد محیطی، عملیاتی و ایمنی ارائه می دهد.

مزایای زیست محیطی

مایعات برش مبتنی بر روغن معدنی می توانند برای دهه ها در خاک و آب باقی بمانند، اکوسیستم های آلوده کننده و نیاز به دفع پر هزینه را فراهم می کنند. روان کننده های مبتنی بر بیو، در مقابل، به راحتی زیستی مطابق با استانداردهایی مانند OECD 301B، این کاهش مسئولیت طولانی مدت نشت و ساده سازی مدیریت زباله است.

مزایای سلامتی و ایمنی

مایعات فلزی (MWFs) اغلب حاوی بیوکویدها، مهارکننده های خوردگی و مواد افزودنی شدید فشار هستند که می توانند باعث تحریک پوست، مشکلات تنفسی و سایر عوامل شغلی شوند، به ویژه کسانی که از روغن های گیاهی با شدت بالا استفاده می کنند، نوسانات کمتری دارند و تشکیل مه را کاهش می دهند. آنها همچنین مواد افزودنی سمی رایج در فرمول های معمولی را از بین می برند و فروشگاه های امن تر را برای اپراتورهای طبقه امن تر می کنند.

مزایای عملکردی

روان شناسان مبتنی بر Bio، خواص روانکاری مرزی عالی را به دلیل وجود اسیدهای چرب زنجیره ای طولانی نشان می دهند، این مولکول ها یک فیلم بادوام در سطوح فلزی، کاهش اصطکاک و سایش ایجاد می کنند.

  • [در این میان] زندگی ابزار طولانی تر [از این رو]؛ [[۱]] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۱]] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳]] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱]
  • سطح بهبود یافته: روغن بهتر اجازه می دهد برش های تمیز تر، کاهش نیاز به پایان ثانویه.
  • بهره وری: در حالی که همیشه برتر از امولسیون های مبتنی بر آب نیست، بسیاری از روغن های مبتنی بر بیو دارای ظرفیت گرمایی خاص و هدایت حرارتی هستند، کمک به حذف گرما.

به عنوان مثال، یک مطالعه توسط دانشگاه میشیگان نشان داد که مایعات برش روغنی سویا، سایش ابزار را ۱۵ تا ۲۵ درصد در مقایسه با روغن های معدنی در تبدیل عملیات بر روی فولاد سخت کاهش می دهد.

پایداری و تنظیم مقررات

دولت های سراسر جهان محدودیت های مربوط به ترکیبات آلی فرار (VOC) و آلاینده های هوا خطرناک را تشدید می کنند. روان شناسان مبتنی بر Bio معمولا VOC های کمتری را منتشر می کنند و آسان تر از آن هستند، با استفاده از خوراک های تجدید پذیر با اصول اقتصاد مدور سازگار هستند و می توانند به تولید کنندگان کمک کنند تا به گواهینامه هایی مانند ISO 14001 یا برای رفع نیازهای.

برنامه های کاربردی در پردازش های ماشین آلات متال

روان شناسان مبتنی بر Bio با موفقیت در طیف وسیعی از عملیات های فلزی کار می کنند. تطبیق پذیری آنها همچنان به گسترش به عنوان فرمول ها توسعه محصولات مناسب برای فرآیندهای خاص است.

چرخش و چرخش

در چرخش و فرز، روان کننده باید اصطکاک بین تراشه و ابزار را کاهش دهد در حالی که خنک کننده منطقه برش. روغن های راست بر اساس کانولا یا روغن آفتابگردان با سرعت بالا به خوبی در این برنامه ها، به ویژه در سرعت های برش متوسط، برای سرعت های بالاتر، امولسیون های مبتنی بر زیستی مبتنی بر آب ترجیح می دهند زیرا آنها با خنک کننده ترکیب می شوند.

حفاری و Tapping

حفاری عمیق و استفاده از گرما شدید ایجاد می کند و نیاز به روان کننده با عملکرد فشار شدید (EP) دارد. فرمول های مبتنی بر Bio شامل مواد افزودنی گوگرد- فسفاتوروس می توانند این خواسته ها را برآورده کنند. کارآزمایی های میدانی در تولید خودرو نشان داده اند که مایعات مصرف کننده روغن گیاهی، نیاز به گشتاور را تا 30٪ نسبت به محصولات روغن معدنی کاهش می دهد.

⁇

مایعات باید swarf را تخلیه کرده و تکه کاری را خنک کنند تا از آسیب های حرارتی جلوگیری کنند. مایعات آب آشامیدنی مبتنی بر بیو در اینجا به دست می آیند زیرا آنها مرطوب کننده عالی هستند و بقایای چسبنده را تشکیل نمی دهند. تمایل کم فوم آنها باعث بهبود ثبات روند بیشتر می شود.

دانلود بازی Broaching و Gear Cut

این عملیات با سرعت بالا خواستار lubricity بالا و EP Protection هستند. روغن های ویژه زیستی با استر های مصنوعی موثر بوده اند، اغلب عمر مرگ را گسترش داده و ضریب های اصطکاک را در زیر روغن های گوگرد سنتی کاهش می دهند.

پذیرش واقعی و مطالعات موردی

انتقال به روان کننده های مبتنی بر زیست نظری نیست، چندین تولید کننده برجسته، استقرار موفقیت آمیز را مستند کرده اند.

تولید کننده قطعات Aerospace: پس از تغییر به یک مایع برشی مبتنی بر کانولا برای آسیاب CNC از آلیاژهای آلومینیوم، یک تامین کننده هوافضا اروپایی گزارش داد که 20٪ کاهش در هزینه های ابزار و کاهش 40٪ در مصرف مایع است.

کارخانه فورگینگ خودکار: یک تولید کننده خودرو در غرب میانه جایگزین ترکیب نقاشی مبتنی بر روغن معدنی خود را با مشتق روغن کرچک. روان کننده مبتنی بر زیست محیطی کاهش می یابد و کاهش نرخ به دلیل بهبود کیفیت سطح. این گیاه همچنین 500.000 دلار در هزینه های دفع صرفه جویی کرد.

فروشگاه کار ماشین آلات عمومی: یک فروشگاه کوچک ماشینکاری قطعات فولاد کربن یک مخلوط از روغن سویا و استر مصنوعی برای تمام عملیات چرخش و فرزاد را به تصویب رساند.

این مثال ها نشان می دهند که روان کننده های مبتنی بر زیست محیطی صرفاً یک سازش سبز نیستند بلکه می توانند مزایای عملیاتی ملموس را ارائه دهند.

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم مزایای روشن، موانع متعددی مانع پذیرش گسترده می شوند.

ثبات و محدودیت های حرارتی

تری گلیسیرید های طبیعی مستعد اکسیداسیون در دمای بالا هستند، که منجر به ایجاد آدامس، اندازه گیری کم، و کاهش زندگی روان کننده می شود.در معرض هوا، رطوبت و یون های فلزی تخریب شده است.در حالی که تغییرات شیمیایی مانند استریزاسیون و اضافه شدن آنتی اکسیدان ها باعث بهبود ثبات می شود، مایعات مبتنی بر زیست هنوز هم ممکن است نیاز به جایگزینی مکرر بیشتر از روغن های معدنی در کاربردهای دمای بالا داشته باشند.

عملکرد سرد-Weather Performance

بسیاری از روغن های گیاهی دارای نقاط پر آب و جوش هستند و می توانند در دماهای پایین تثبیت شوند، باعث مشکلات پمپ در آب و هوای سرد تر می شوند. فرمولها با ترکیب با استر های مصنوعی کم مشاوره یا استفاده از روغن های اصلاح شده ژنتیکی با محتوای کم رنگ تر، اما این هزینه اضافه می کنند.

هزینه رقابت

روان شناسان مبتنی بر بیو اغلب 1.5 تا 3 برابر گران تر از روغن های معدنی معمولی بر اساس هر لیتر هستند، با این حال، زمانی که هزینه کل مالکیت در نظر گرفته می شود - از جمله کاهش هزینه های مربوط به دفع، هزینه های مرتبط با سلامت پایین تر و عمر ابزار طولانی تر - شکاف محدود می شود.

سازگاری با سیستم های موجود

مایعات مبتنی بر بیو ممکن است باعث تورم یا تخریب برخی از elastomerها (هیدها، واشرها) و برخی از رنگ ها شود. تست Compatibility قبل از تصویب کامل در مقیاس ضروری است. بسیاری از فرمول های مدرن طراحی شده اند تا جایگزین های قطره ای شوند، اما به دلیل تلاش هنوز ضروری است.

چشم انداز آینده و مسیر تحقیقات

مسیر روان کننده های مبتنی بر زیست محیطی در ماشینکاری فلزی مثبت است. Ongoing R & D بر روی:

  • ذخایر پایه novel: روغن آلگا، محصولات با سرعت بالا اصلاح شده و پالایش روغن پخت و پز مواد غذایی پایدارتر و پایدار تر را ارائه می دهد.
  • مواد افزودنی ذرات را پشتیبانی می کند: نانوذرات درون سازمانی مانند گرافن، MoS2 یا هگزان بولید می توانند به طور چشمگیری عملکرد فشار شدید را بدون به خطر انداختن بی سوادی بهبود بخشند.
  • [FLT: 1] ترکیب روغن های مبتنی بر زیست با استر مصنوعی تجدید پذیر مایعاتی ایجاد می کند که با استفاده از عملکرد روغن معدنی در محدوده دمای گسترده تر مطابقت داشته یا از آن تجاوز می کنند.
  • نظارت هوشمند: سنسورهای یکپارچه سازی برای اندازه گیری تخریب مایع در زمان واقعی می تواند فواصل تغییر را بهینه سازی کند، کاهش ضایعات و بهبود قابلیت اطمینان فرآیند.

از آنجایی که مقررات زیست محیطی سخت تر می شوند – مانند REACH اتحادیه اروپا و برنامه انتخاب ایمن تر EPA – مانوکوررها با فشار فزاینده ای برای کاهش استفاده شیمیایی خطرناک مواجه خواهند شد. روانگردان های مبتنی بر Bio یک مسیر عملی برای انطباق در هنگام بهبود ایمنی محل کار ارائه می دهند.

همکاری های صنعت و مشوق های دولتی نیز تسریع در پذیرش است، به عنوان مثال، برنامه BioPreferred USDA محصولات را با حداقل آستانه محتوای مبتنی بر زیست محیطی ملاقات می کند، کمک به خریداران برای انتخاب تجهیزات اصلی مانند DMG Mori و Haas شروع به اثبات کردن مایعات مبتنی بر زیست برای استفاده در ابزارهای ماشین خود کرده اند.

نتیجه گیری

روان شناسان مبتنی بر Bio یک روند گذرا نیستند، بلکه یک راه حل معتبر و با کارایی بالا برای ماشینکاری فلزی هستند.آنها مزایای زیست محیطی را ارائه می دهند، ایمنی کارکنان را بهبود می بخشند و می توانند زندگی ابزار و چالش های کیفیت بخشی مانند ثبات اکسیداتیو و هزینه های اولیه باقی بمانند، اما پیشرفت های مداوم در شیمی و ترکیب به طور پیوسته شکاف عملکرد را برای تولیدکنندگان متعهد به پایداری بدون قربانی کردن، روان شناسی، سرمایه گذاری هوشمند، نشان می دهد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد معیارهای صدور گواهینامه، از برنامه BioPreferred بازدید کنید یا منابع فنی را از Tribology و مهندسان حرارتی بررسی کنید.