Hoe Elektrostatische Atomisatie de Prestaties van Biolubricanten in Verspaning Verbeterd

Elektrostatische atomisatie biedt een innovatieve benadering om de prestatie van snijvloeistoffen te verbeteren, vooral wanneer het gaat om biolubricanten die in verspaningstoepassingen worden gebruikt. Het verhoogt de effectiviteit van smering, vermindert de wrijving en verbetert de koeling, wat resulteert in een efficiëntere verspaning met minder slijtage van de gereedschappen. Dit wordt bereikt door het laden van de druppels, wat de eigenschappen van de biolubricanten verandert zonder de viscositeit wezenlijk te beïnvloeden, waardoor hun smerende capaciteiten behouden blijven. Het laadproces verbetert ook de prestaties van de biolubricant door de toevoeging van nanodeeltjes. Elektrostatische atomisatie van nano-biolubricanten biedt een aanzienlijke verbetering in zowel smering als koeling, wat resulteert in een meer effectieve en stabiele snijvloeistof tijdens het verspanen.

De penetratie van snijvloeistof in de capillairen van het werkstuk wordt ook aanzienlijk verbeterd door elektrostatische atomisatie. Door een dynamisch model te gebruiken, werd aangetoond dat de penetratielengte van de snijvloeistof in een capillair met 20,1% toenam bij een spanning van -4 kV vergeleken met een niet geladen vloeistof. Dit verbetert de koeling en vermindert de kans op gereedschapsverslechtering. De verstuiving van de druppels zorgt ervoor dat de vloeistof effectief in de snijzone komt, wat bijdraagt aan de lagere wrijvingscoëfficiënt en de lagere temperatuur in het verspaningsgebied.

De grootte en het aantal druppels die worden geproduceerd tijdens het elektrostatische atomisatieproces zijn cruciaal voor de effectiviteit ervan. Kleinere druppels zorgen voor een grotere spreiding en een hogere kans op effectieve warmteoverdracht, terwijl grotere druppels vaak stuiteren of opspatten zonder bij te dragen aan de prestaties. De lading die op de druppels wordt aangebracht, beïnvloedt hun gedrag, waardoor de kans op een efficiënte verspreiding in de verspaningszone toeneemt en de kans op opspatten afneemt. Dit leidt tot betere warmteoverdracht en lagere temperaturen in het werkgebied.

In de praktijk resulteert elektrostatische atomisatie in een aanzienlijke vermindering van de snijkrachten. Onder gecontroleerde omstandigheden werden snijkrachten tot 32% verlaagd in vergelijking met droog snijden, en met een standaard MQL-systeem tot 12%. Dit biedt aanzienlijke voordelen voor de verspaningsindustrie, aangezien lagere snijkrachten de gereedschapslast verlichten en de levensduur van gereedschappen verlengen. De verhoogde koeling en verminderde wrijving dragen verder bij aan de verminderde belasting en slijtage van de gereedschappen.

Een ander belangrijk aspect is de effectiviteit van het koelen en smeren, wat essentieel is voor de prestaties van gereedschappen en het werkstuk. Elektrostatische atomisatie vermindert de temperatuur in het verspaningsgebied, wat bijdraagt aan het behoud van de materiaaleigenschappen en het verminderen van thermische vervormingen. Bij het draaien van AISI-304 bijvoorbeeld, werd de temperatuur in de snijzone met ongeveer 10% verlaagd in vergelijking met conventioneel MQL-machineren. Dit toont aan hoe het gebruik van elektrostatische atomisatie niet alleen de koeling verbetert, maar ook de algehele efficiëntie van het verspaningsproces verhoogt.

Bij het gebruik van biolubricanten, zoals soja-olie, kunnen de resultaten variëren afhankelijk van de aard van de bewerking en het type materiaal. Het gebruik van elektrostatica kan helpen om de smeercapaciteit van dergelijke oliën te verbeteren, vooral wanneer ze worden gecombineerd met natuurlijke additieven zoals lecithine. Dit leidt tot een nog grotere verlaging van de wrijving en een verbeterde filmvorming tussen het gereedschap en het werkstuk, wat de algehele prestaties verder versterkt.

In conclusie, elektrostatische atomisatie biedt aanzienlijke voordelen voor verspaningsprocessen door de smering te verbeteren, de wrijving te verlagen en de koeling te optimaliseren. Het gebruik van geladen druppels en nano-biolubricanten opent nieuwe mogelijkheden voor het verbeteren van de prestaties van snijvloeistoffen en het verlengen van de levensduur van gereedschappen. Dit proces heeft echter beperkingen die moeten worden begrepen en geëvalueerd afhankelijk van de specifieke bewerkingsomstandigheden.

Wat is de rol van biologisch afbreekbare snijvloeistoffen in moderne productietechnologie?

Biologisch afbreekbare snijvloeistoffen worden steeds belangrijker in de moderne productie-industrie. Deze vloeistoffen, die doorgaans op plantaardige basis worden geproduceerd, bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele synthetische snijvloeistoffen, vooral op het gebied van milieu-impact en gezondheidsrisico's. Ze spelen een cruciale rol bij het smeren en koelen van gereedschappen tijdens bewerkingsprocessen, zoals draaien, frezen en slijpen.

De laatste jaren is er toenemende interesse in het gebruik van nanotechnologie in snijvloeistoffen. Nanodeeltjes kunnen de smerende eigenschappen van de vloeistof aanzienlijk verbeteren, wat resulteert in een hogere gereedschapslevensduur en een betere oppervlaktekwaliteit van het werkstuk. Onderzoek heeft aangetoond dat de toevoeging van nanodeeltjes aan plantaardige oliën, zoals glycerol, kan leiden tot betere prestaties dan conventionele vloeistoffen, vooral bij het bewerken van moeilijk te bewerken materialen zoals titaniumlegeringen. Dit biedt niet alleen voordelen voor de productiviteit, maar ook voor de duurzaamheid van de producten en de gezondheid van de werkers.

De rol van biologisch afbreekbare snijvloeistoffen gaat verder dan alleen de technische aspecten van het snijproces. Vanwege de milieuvriendelijke aard kunnen deze vloeistoffen helpen om de vervuiling van waterbronnen te verminderen, wat een steeds belangrijker aspect is voor de industrieën die zich bezighouden met productie op grote schaal. Het gebruik van dergelijke vloeistoffen kan ook de afvoer van gevaarlijke stoffen naar de omgeving beperken, wat bijdraagt aan het naleven van strengere milieuregels.

Naast de ecologische voordelen zijn er ook gezondheidsaspecten die niet over het hoofd mogen worden gezien. Traditionele synthetische snijvloeistoffen bevatten vaak schadelijke chemicaliën die kunnen leiden tot huidirritaties of ernstigere gezondheidsproblemen bij langdurige blootstelling. Biologisch afbreekbare vloeistoffen, die minder agressief zijn voor de huid, bieden hier een significante verbetering. Dit verlaagt het risico op ziektes en verhoogt het welzijn van de werknemers die regelmatig met deze stoffen werken.

Naast de chemische samenstelling van de vloeistoffen, speelt ook de methode van aanbrengen een belangrijke rol in de effectiviteit van de snijvloeistof. De opkomst van technologieën zoals "minimum quantity lubrication" (MQL) heeft de manier veranderd waarop snijvloeistoffen worden gebruikt. MQL maakt gebruik van minimale hoeveelheden vloeistof, wat niet alleen leidt tot kostenbesparingen, maar ook tot een vermindering van de hoeveelheid afval die wordt geproduceerd. Deze methode heeft zijn effectiviteit bewezen bij het bewerken van diverse metalen, waaronder roestvrij staal en titanium, en biedt een groenere, duurzamere oplossing in vergelijking met traditionele koelmethoden die grote hoeveelheden vloeistof vereisen.

Verder is het belangrijk te benadrukken dat de keuze voor snijvloeistoffen in veel gevallen afhankelijk is van de specifieke eisen van het productieproces. De aard van het te bewerken materiaal, de snelheid en de temperatuur tijdens de bewerking kunnen allemaal invloed hebben op de prestaties van de snijvloeistof. Bij bijvoorbeeld het bewerken van harde materialen of het gebruik van hoge snijsnelheden, kunnen sommige vloeistoffen beter presteren dan andere. Het is dan ook van belang dat de juiste vloeistof wordt gekozen in verhouding tot de te bewerken omstandigheden.