금속 가공 공정에서 바이오 기반 윤활유의 적용

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Bio 기반 윤활유는 무엇입니까?

바이오 기반 윤활유는 식물성 기름 (예 :, rapeseed, 콩, 야자, 캐스터), 동물 지방 또는 식물 파생 에스테르와 같은 재생 가능 사료 주식에서 공식화됩니다. 석유 기반 부품과는 달리, 그들은 일반적으로 생물 분해성, 낮은 독성을 소유하고, 극성 분자 구조로 인해 높은 휘도를 제공합니다. 일반적인 기본 주식은 천연 삼극성 및 화학적으로 변형 된 에스테르를 포함한다.

바이오 기반 윤활유의 사용은 새로운 것은 아닙니다. 초기 가공 유체는 종종 동물성 지방과 식물성 기름에서 파생되었습니다. 오늘날의 재보험은 엄격한 환경 규정, 기업 지속 가능성 목표 및 재생 가능 자원이 많은 응용 분야에서 미네랄 오일의 성능을 일치하거나 초과 할 수 있다는 것을 인식하여 구동됩니다.

금속 가공에 있는 Bio-based Lubricants의 이점

바이오 기반 윤활유로 전환하면 환경, 운영 및 안전 차원의 장점을 제공합니다.

환경 혜택

광유 기반 절단 유체는 수십 년 동안 토양과 물에 지속될 수 있으며 오염 생태계 및 비용으로 처리가 필요합니다. 대조적으로, OECD 301B와 같은 표준에 따라 쉽게 생분해성에 따라 생물 기반 윤활유. 이것은 유출의 장기적인 책임과 폐기물 관리를 단순화합니다. 또한 많은 바이오 기반 제형제에는 피드스탁 스퀘어 CO2 성장 동안 더 낮은 탄소 발자국이 있습니다.

건강과 안전 이점

금속 가공 유체 (MWFs)는 종종 피부 자극, 호흡 문제 및 기타 직업 위험이 발생할 수있는 바이오, 부식 억제제 및 극압 첨가제를 포함합니다. 특히 고분자 식물성 기름을 사용하는 생물 기반 윤활유는 더 낮은 휘발성 및 감소 된 안개 형성을 가지고 있습니다. 그들은 또한 기존의 정립에서 일반 독성 첨가제를 제거하고, 운영자를위한 상점 바닥 안전기를 만드는.

성능 혜택

Bio-based 윤활유는 긴 사슬 지방산의 존재 때문에 우수한 경계 윤활 재산을 전시합니다. 이 분자는 금속 표면에 튼튼한 영화를 형성하고, 마찰과 착용을 감소시킵니다. 기계로 가공 가동에서는, 이 번역합니다:

Longer tool life: 마찰 계수가 마모가 감소하고 절삭 가장자리에 열 로딩이 감소합니다.
Improved 표면 마무리: 더 나은 윤활은, 이차 마무리에 대한 필요 감소를 클리너 절단을 허용한다.
Cooling Efficiency: 물 기반 유화에 항상 우수한 반면, 많은 바이오 기반 오일은 높은 특정 열용량 및 열전도, 열전도도율이 있습니다.

예를 들어 미시간 대학교의 연구는 대유 기반 절단 유체가 경화 된 강철에 대한 가동을 돌리기 위해 15 ~ 25%의 미네랄 오일에 비해 공구 마모를 감소 시켰습니다.

지속가능성 및 규제

전 세계 정부는 휘발성 유기 화합물 (VOCs) 및 위험한 공기 오염 물질에 대한 제한을 강화하고 있습니다. 일반적으로 몇 가지 VOC를 방출하고 분해하기 쉽습니다. 또한, 원형 경제 원칙과 재생 가능 feedstocks 정렬을 사용하여 제조업체는 ISO 14001 또는 cradle-to-cradle 요구 사항과 같은 인증을받을 수 있습니다.

금속 가공 공정의 응용

Bio-based 윤활유는 금속 가공 가동의 범위에 성공적으로 적용되었습니다. 그들의 다예 다제는 공식적인 장치로 확장하기 위하여 계속 특정한 과정을 위한 tailored 제품을 개발합니다.

터닝 및 밀링

회전 및 밀링에서 윤활유는 칩과 공구 레이크 얼굴 사이의 마찰을 줄일 수 있으며 절단 영역을 냉각시킵니다. Canola 또는 고형 해바라기 오일을 기반으로하는 스트레이트 오일은 이러한 응용 분야에서 특히 온건한 절단 속도에서 잘 수행됩니다. 고속의 경우, 물 가용성 바이오 기반 에멀젼은 윤활으로 냉각을 결합하기 때문에 선호됩니다.

훈련 및 태핑

딥 홀 드릴링 및 태핑은 강렬한 열을 생성하고 높은 극압 (EP) 성능으로 윤활유를 필요로합니다. 황 인화 첨가제를 함유 한 바이오 기반 정립은 이러한 요구를 충족시킬 수 있습니다. 자동차 제조 분야 시험은 식물성 오일 기반 태핑 유체가 미네랄 오일 제품에 비해 최대 30 %까지 토크 요구 사항을 감소 함을 보여주었습니다.

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스트레이트 유체는 스트레이트 스트레이프를 플러시하고 열 손상을 방지하기 위해 공작물을 냉각해야합니다. 바이오 기반 물 가용성 유체는 우수한 젖을 제공하고 끈적한 잔류물을 형성하지 않기 때문에이 견인력을 얻는다. 그들의 낮은 거품 추세는 공정 안정성을 향상시킵니다.

브로치 및 기어 절단

이 높은-스톡-제거 작업 수요 높은 휘도 및 EP 보호. 합성 에스테르를 가진 특수 바이오 기반 오일은 기존 유황 오일의 밑에 사망률을 늘리고, 수명을 연장하고 마찰 계수를 감소 시키는 효과적인 입증되었습니다.

Real-World Adoption 및 사례 연구

바이오 기반 윤활유로의 전환은 이론적이지 않습니다. 몇몇 저명한 제조업체들은 성공적인 배포를 문서화했습니다.

Aerospace Components Manufacturer: 알루미늄 합금의 CNC 밀링에 대한 고형 캐놀라 오일 기반 절단 유체로 전환 한 후 유럽 항공 공급 업체는 공구 비용의 20 % 감소 및 유체 소비의 40 % 감소를보고했습니다. 유체의 생물 분해성 자연은 또한 비싼 폐수 처리를 위해 필요성을 제거했습니다.

Automotive Forging Plant: Midwest의 Tier 1 자동차 공급 업체는 캐스터 오일 파생물과 미네랄 오일 기반 도면 화합물을 대체했습니다. 바이오 기반 윤활유는 18% 감소 및 표면 품질을 개선하기 위해 불량률을 낮춘다. 또한 플랜트 비용에서 연간 $50,000을 절감했습니다.

일반 가공 작업 가게:] 작은 작업 가게 가공 탄소 강철 부품은 모든 회전 및 밀링 작업에 대 한 콩 오일 및 합성 에스테르의 혼합을 채택 했다. 2 년 이상, 공구 수명 12%의 평균 증가, 그리고 연산자 중 피부 자극 사례가 0에 떨어졌다.

이러한 예제는 생물 기반 윤활유는 녹색 손상이 아니라 무형 조작상의 이점을 제공 할 수 있다는 것을 보여줍니다.

도전과제

명확한 이익에도 불구하고, 몇몇 장벽은 더 넓은 채용을 방해합니다.

산화 안정성 및 열 한계

자연적인 트리글리세라이드는 껌, 진창 대형에 지도하는, 고열에 산화에 머리말을 붙이고, 윤활유 생활을 감소시킵니다. 공기, 습기 및 금속 이온 촉매 탈gradation에 노출하십시오. 산화를 억제하는와 같은 화학 수정이 증가하는 동안, 생물 근거한 액체는 여전히 고열 신청에 있는 무기물 기름 보다는 더 빈번한 보충을 요구할지도 모릅니다.

찬 Weather 성과

많은 식물성 기름은 높은 붓점이 있고 저온에서 유동성 문제점을 일으키는 저온에서 고체화할 수 있습니다. 공식적인 것은 낮은 점성 합성 에스테르로 혼합해서 이 또는 더 높은 oleic 내용을 가진 유전적으로 변경된 기름을 사용하여 이 주소를, 그러나 이 추가합니다 비용을입니다.

비용 경쟁력

바이오 기반 윤활유는 종종 1.5 ~ 3 배의 기존의 미네랄 오일보다 비싸지 만 리터 기준입니다. 그러나 총 소유 비용의 경우 감소 된 처리 비용, 낮은 건강 관련 비용 및 더 긴 도구 수명을 포함하여 고려됩니다. 농업 가공의 규모와 발전의 경제는 꾸준히 프리미엄을 감소시킵니다.

Existing Systems와 호환

바이오 기반 유체는 특정 탄성체 (사물, 가스켓) 및 일부 페인트의 붓 또는 분해를 일으킬 수 있습니다. 호환성 테스트는 전체 스케일 채택 전에 필요합니다. 많은 현대식 정립은 드롭 인 교체가 설계되지만, 유해 물질은 필수적입니다.

미래 전망과 연구 방향

금속 가공에 있는 생물 근거한 윤활유를 위한 trajectory는 긍정적입니다. R&D를 양도하는 것은 위에 집중합니다:

노벨베이스 주식: 조류유, 일반적으로 고분자 작물을 수정, 폐기물 식용유 정제는 더 지속 가능한 안정적인 공급을 제공합니다.
Nanoparticle 첨가제: graphene, MoS2, 또는 6각형 붕산 질화물과 같은 나노 입자를 통합하는 것은 생물 분해성 없이 극적으로 압력 성능을 향상시킬 수 있습니다.
Hybrid 정립: 재생 가능한 합성 에스테르와 바이오 기반 오일을 결합하여 광유의 온도 범위에서 매치 또는 초과하는 유체를 생성합니다.
Smart Monitoring: 실시간으로 유체 분해를 측정하기 위한 센서를 통합하여, 폐기물을 줄이고 공정 신뢰성을 개선할 수 있습니다.

환경 규정은 EU의 REACH 및 미국 EPA의 Safer Choice 프로그램과 같은 강화로 제조 업체는 위험한 화학 사용을 줄이기 위해 압력을 증가시킵니다. 바이오 기반 윤활유는 직장 안전을 개선하면서 실질적인 경로를 제공합니다.

산업 협력 및 정부 인센티브는 채택을 가속화하고 있습니다. 예를 들어, USDA의 BioPreferred Program은 최소 바이오 기반 콘텐츠 임계 값을 충족하며, 구매자가 정보를 제공하는 옵션을 돕습니다. DMG Mori 및 Haas와 같은 주요 장비 빌더는 기계 도구에서 사용하기위한 바이오 기반 유체를 선택하기 시작했습니다.