מבוא

פעולות מכיני מתכת מודרניים מסתמכות רבות על lubricants כדי להפחית את החיכוך, חום מופרז, להאריך את חיי כלי.במשך עשרות שנים, נוזלי חיתוך המבוססים על שמן מינרלים שלטו בשוק, אבל החסרונות הסביבתיים והבריאות שלהם הפכו קשים יותר ויותר להתעלם.ביו מבוססי לומריקנטים - שמקורם ממקורות מתחדשים - מתעוררים כמציאותיים, בר קיימא.

מה הם לוברינטים מבוססי ביו?

לובריקים המבוססים על ביולוגית מפורשים מזין מתחדשים כגון שמנים צמחיים (למשל, אונס, סויה, דקל, צל, צלק), שומנים בעלי חיים, או אסטרים בעלי צמחים. בניגוד למקביליהם המבוססים על נפט, הם בדרך כלל biodegradable, יש רעילות נמוכה, ומציעים שפע גבוה בשל המבנה המולקולרי שלהם.

השימוש ב lubricants מבוסס ביולוגית אינו חדש; נוזלים מוקדמים של יונקים נגזרו לעתים קרובות משומן בעלי חיים ושמן צמחי.ההתחדשות היום מונעת על ידי תקנות סביבתיות קפדניות יותר, מטרות קיימות ארגוניות, והכרה גוברת כי משאבים מתחדשים יכולים להתאים או לעלות על הביצועים של שמנים מינרלים ביישומים רבים.

היתרונות של Lubricants מבוסס ביולוגית ב Metal Machining

מעבר ל lubricants מבוסס ביולוגית מציע הטבות למדידה על פני ממדים סביבתיים, תפעוליים ובטיחות.

יתרונות סביבתיים

נוזלים מבוססי שמן מינרלים יכולים להימשך באדמה ומים במשך עשרות שנים, זיהום מערכות אקולוגיות ודורשים סילוק יקר. lubricants מבוסס bio-indegrade בהתאם לסטנדרטים כגון OECD 301B. זה מקטין את האחריות ארוכת הטווח של פיסות וסימולציות ניהול פסולת. בנוסף, לנוסחאות המבוססות על ביו-בסיס יש טביעת רגל נמוכה יותר כי המזינים שלהם COquest2 צמיחה.

בריאות ובטיחות יתרונות

נוזלי מתכת (MWFs) לעתים קרובות מכילים biocides, מעכבי קורוזיה, ותוספים מדכאים קיצוניים שיכולים לגרום לגירוי בעור, בעיות נשימה, וסיכוןים אחרים של כיבוש.ביו מבוסס lubricants, במיוחד אלה המשתמשים שמנים צמחיים גבוהים, יש תנודתיות נמוכה יותר ולהפחית היווצרות לקויה.

יתרונות ביצועים

לוברינטים מבוססי ביו-קו מציגים תכונות מצוינות של סיכה גבול בשל נוכחות של חומצות שומן ארוכות שרשרת.מולקולות אלה מהוות סרט עמיד על משטחי מתכת, צמצום החיכוך והלבוש.

  • (ב) ,0) חיי כלי כלי ארוך: 1FLT:1 יעיל נמוך יותר של חיכוך מפחית ללבוש חודרני וטעינה תרמי על חיתוך הקצוות.
  • (ב) ,0) ,החלפה של פני השטח: כפל 1: 1 (התחילה) מאפשרת קיצוץ נקי יותר, צמצום הצורך בהשלמת משנית.
  • יעילות:0 (Cooling יעילות: 1) בעוד לא תמיד מעל לגוון מבוסס מים, שמנים המבוססים על ביו רבים יש יכולת חום מסוימת ו מוליכות תרמית, סיוע להסרת חום.

לדוגמה, מחקר שנערך על ידי אוניברסיטת מישיגן מצא כי נוזלי חיתוך מבוססי שמן סויה מופחתים ללבוש על ידי 15-25% בהשוואה שמנים מינרלים בהפעלה של פעולות על פלדה קשיחה.

אחריות ושיקום

ממשלות ברחבי העולם מדקות הגבלות על תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) ומזהמים אוויריים מסוכנים. lubricants מבוסס ביולוגי פולטים בדרך כלל פחות VOCs וקלים יותר להיפטר מהם.יתר על כן, באמצעות הזנות מתחדשות מתיישרות עם עקרונות כלכלה מעגלית ויכולות לסייע ליצרנים להשיג אישורים כגון ISO 14001 או דרישות מכוערות.

יישומים ב- Metal Machining Processes

לובריטיס המבוססים על ביולוגית כבר מיושם בהצלחה על פני מגוון של פעולות עיבוד מתכת.הגמישות שלהם ממשיכה להתרחב כמו פורמולטורים לפתח מוצרים מותאמים לתהליכים ספציפיים.

סובבו ו- Milling

בתורו ו- מילימטר, lubricant חייב להפחית את החיכוך בין השבב לבין הכלי גרף הפנים בעת קירור אזור חיתוך. ישר שמנים המבוססים על canola או שמן שיזוף גבוה סגול ביצועים טובים ביישומים אלה, במיוחד במהירויות חיתוך בינוניות.

קידומת ו-Tapping

תרגיל עמוק חרק וברזל לייצר חום אינטנסיבי ודורשים lubricants עם ביצועים בלחץ גבוה (EP) . ניסוחים המבוססים על ביו המכילים תוספי ulfur-phosphorus יכול לענות לדרישות אלה.ניסויים שדה בייצור רכב הראו כי נוזלי ברז המבוססים על שמן צמחי להפחית את דרישות מומנט על ידי עד 30% בהשוואה למוצרי שמן מינרלים.

גידול

נוזלי חיתוך חייבים לשפשף את הswarf ולקרר את העבודה כדי למנוע נזק תרמי.נוזלים מבוססי מים מבוססי bio-מיציקויים לצבור כאן כי הם מספקים לחות מעולה ואינם יוצרים שאריות מקלות.נטייתם הנמוכה של קצף משפרת עוד יותר את יציבות התהליך.

חתיכה ו-Gear Cutting

פעולות אלה בעלות גבוהה-הנעה דורשות שפע גבוה והגנה על EP. שמנים מבוססי ביו מיוחד עם esters סינתטי הוכיחו יעיל, לעתים קרובות מרחיבים את חיי המוות ולהפחית משככי חיכוך מתחת לאלה של שמנים מסורתיים מפוצצים.

אימוץ עולמי ומקרה מחקרים

המעבר ל- lubricants מבוסס ביולוגית אינו תיאורטי.כמה יצרנים בולטים תיעדו פריסות מוצלחות.

(FLT:0)Aerospace Components היצרן:03FLT:1) לאחר המעבר נוזל חיתוך שמן סגול עבור CNC סגסוגת אלומיניום, ספק אווירוקל אירופי דיווח ירידה של 20% בעלויות כלי והפחתה של 40% בצריכת נוזל.הטבע הביו-ממדרד של הנוזל גם ביטל את הצורך עבור טיפול שפכים יקר.

(FLT:0) מנוע פורינג צמחים:FLT:1 ; A Tier 1 ספק רכב במערב התיכון החליף את מתחם הציור מבוסס שמן מינרלים עם נגזרת שמן מטילה.ה lubricant מבוסס הביו מופחת ללבוש על ידי 18% ו דחיית מחירים בשל איכות פני השטח משופרת.הצמח גם הציל 50,000 $ בשנה בתשלומים.

(FLT:0) כללי Machining Job Shop:FLT:1 חנות עבודה קטנה המכשילה חלקי פלדה פחמן אימצה תערובת של שמן סויה ו esters סינתטי עבור כל פעולות התפנית וההילה.

דוגמאות אלה מראות כי lubricants מבוסס ביולוגית אינם רק פשרה ירוקה אלא יכולים לספק יתרונות תפעוליים מוחשיים.

אתגרים ומגבלות

למרות יתרונות ברורים, כמה מחסומים מעכבים אימוץ נרחב.

Oxidative Stability and Thermal Limits

טריגליצרידים טבעיים נוטים חמצון בטמפרטורות גבוהות, המוביל לנפיחות, היווצרות סלפט, ולהפחית את חיי סיכה. חשיפה לאוויר, לחות, וצלומי מתכת קטאזות השפלה. בעוד שינויים כימיים כגון esterification ותוספת נוגדי חמצון לשפר את יציבות, נוזלים המבוססים על ביולוגית עשויים עדיין לדרוש יותר החלפת מאשר שמנים מינרלים ביישומים עתירי זמן גבוהה.

ביצועים קרים-Weather

שמנים צמחיים רבים יש נקודות לשפוך גבוהות ויכולים לייצב בטמפרטורות נמוכות, מה שגורם לבעיות של משאבה באקלים קר יותר. פורמולטורים להתמודד עם זה על ידי ערבוב עם esters סינתטיים בעלי רגישות נמוכה או באמצעות שמנים מהונדסים גנטית עם תוכן אולטרה סגול, אבל אלה מוסיפים עלות.

תחרותיות

עם זאת, כאשר העלות הכוללת של בעלות נחשבת לעתים קרובות 1.5 עד 3 פעמים יותר יקר מאשר שמנים מינרליים קונבנציונליים על בסיס ליטר.עם זאת, כאשר העלות הכוללת של בעלות נחשבת – כולל עלויות מופחתות, הוצאות נמוכות יותר הקשורות לבריאות, וחיי כלי ארוך יותר - הפערים הצרים.

תאימות עם מערכות קיימות

נוזלים המבוססים על ביו עשויים לגרום לנפיחות או השפלה של אלסטומרים מסוימים (אלים, כרטיסי גז) וכמה צבעים. בדיקת תאימות היא הכרחית לפני אימוץ בקנה מידה מלא. ניסוחים מודרניים רבים נועדו להיות חלוצים, אבל עקב דיאליגנטיות נשאר חיוני.

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

המסלול של lubricants מבוסס ביולוגית במותג מתכת הוא חיובי. Onמתמשכים R & D מתמקד:

  • (FLT:0) , Novel Base Stocks: FLT:1 Algae שמנים, גידולים אולטרה סגוליים מהונדס גנטית, ופסולת בישול שמן מזון מנקה מציעים יותר בר קיימא ויציב.
  • (FLT:0)Nanoparticle תוספים:FLT:1 שילוב חלקיקים כגון גרפן, MoS2, או hexagonal boron nitride יכול לשפר באופן דרמטי את ביצועי הלחץ הקיצוני מבלי להתפשר על ביודות.
  • (FLT:0) ניסוחים של Hybrid:FLT1 משלב שמנים המבוססים על ביולוגית עם esters סינתטיים מתחדשים יוצר נוזלים שמתאימים או עולים על ביצועי שמן מינרלים בטווח טמפרטורה רחב יותר.
  • (FLT:0) ניטור חכם: חיישנים אינסטלציה:1 כדי למדוד את ההידרדרות הנוזלית בזמן אמת יכול להתאים את מרווחי שינוי, צמצום הפסולת ושיפור האמינות התהליך.

כמו למשל ה-REACH של האיחוד האירופי ותוכנית הבחירה הבטוחה של EPA - מסובבים יתמודדו עם לחץ גובר על מנת להפחית את השימוש הכימי המסוכן.

שיתופי פעולה בתעשייה ותמריצים ממשלתיים הם גם מאיצים אימוץ.לדוגמה, תוכנית הביו-P המועדפת של USDA לאשר מוצרים העומדים בפני סף תוכן מבוסס-ביו מינימלי, ומסייעים לרוכשים לקבל החלטות מושכלות.מבנים ציוד מרכזיים כמו DMG מורי והאס החלו לאשר נוזלים מבוססי-ביו נבחרים לשימוש בכלי המכונות שלהם.

מסקנה

לובריקים המבוססים על הביולוגי אינם מגמה חולפת אלא פתרון אמין ובעל ביצועים גבוהים למניפסט המתכת.הם מספקים הטבות סביבתיות, משפרים את בטיחות העובד, ויכולים לשפר את חיי הכלים ואת איכות החלקים. אתגרים כגון יציבות חמצון ועלויות ראשוניות להישאר, אך ההתקדמות המתמשכת בכימיה ומיזוג הם בהתמדה סגירת פער הביצועים.עבור יצרנים מחויבים לקיימות ללא הקרבה, רווחי ביו-קרבה מייצגים חכם, צופה קדימה השקעות.

כדי ללמוד עוד על קריטריונים הסמכה, בקר בתוכנית הביו-PLT:0USDA BioP מועדפת (FLT:1) או לחקור משאבים טכניים מן FLT:2Society of Tribologist ומהנדסי Lubricationmentation EngineersFLT 3 עבור נתונים עצמאיים ביצועים, FLT:4 National Technical Information ServiceFLT:5 דוחות על בדיקות מיקרו-בסיסיות ביישומים של ביו-נוזלים.