Výrazné úspory energie při tváření závitů za studena pomocí aplikace polymerů

Exquisite Energy Savings at Cold Metal Forming of Threads through the Application of Polymers

journal article in Web of Science

en

One of the global problems today is energy—its production and distribution. As the human population grows, the consumption of energy rises simultaneously. However, the natural sources are limited, and so the focus on power savings becomes more and more important. One of the ways to reduce consumption is the use of effective lubricants and tribological fluids in industry, especially in processes with high demands on energy but high quality of products as well. Forming is a typical example of such technology, and the application of polymers seems to be a very important challenge, because the application of straight oils or lubricant with extreme pressure additives seems to be prevailing in that field. Nevertheless, the polymer lubricant should fulfill all European standards as well as the environmental and ecological limitations with respect to health and the natural environment and its recycling and disposal. This paper is focused on the forming technology of threads and the application of selected polymers to the forming process. The measured and quantified criteria are torque and force loadings, energy consumption, and quality of the produced surfaces. Kistler dynamometers, scanning electron microscopy, and advanced surface topography with the use of Alicona IF-G5 were applied to assess all aspects of the tribological and energy aspects of six modern process fluids, three lubricating pastes, and two fluid modifications. The results show that the polymer synthetic lubricant (at volume concentration 20% in water) can reduce the total energy consumption by up to 40% per forming cycle (in mean values) at average surface roughness below 0.8 μm

Jedním z globálních problémů současnosti je energie – její výroba a distribuce. Jako lidská populace roste, současně roste i spotřeba energie. Nicméně přírodní zdroje jsou omezené, a tak se zaměření na úspory energie stává stále důležitějším. Jeden ze způsobů, jak snížit spotřebu, je používání účinných maziv a tribologických kapalin v průmyslu, zejména v procesech s vysokými nároky na energii, ale i na vysokou kvalitu výrobků. Tváření je typickým příkladem takové technologie a aplikace polymerů se zdá být velmi důležitou výzvou, protože aplikace přímých olejů nebo maziv s přísadami pro extrémní tlaky v této oblasti převládá. Přesto by polymerní mazivo mělo splňovat všechny evropské standardy a také environmentální a ekologická omezení s ohledem na zdraví a životní prostředí přírodní prostředí a jeho recyklaci a likvidaci. Tento článek je zaměřen na technologii tváření aplikací vybraných polymerů do tvářecího procesu. Měřenými a kvantifikovanými kritérii jsou krouticí moment a silové zatížení, spotřeba energie a kvalita povrchů. Dynamometr Kistler, rastrovací elektronová mikroskopie a pokročilá povrchová topografie s použitím Alicona IF-G5 byly použity k posouzení všech aspektů tribologických a energetických aspektů ze šesti moderních procesních kapalin, tří mazacích past a dvou modifikovaných kapalin. Výsledky ukazují, že polymerní syntetické mazivo (při objemové koncentraci 20 % ve vodě) může snížit celkovou spotřebu energie až o 40 % na jeden tvářecí cyklus (ve středních hodnotách) při průměrné drsnosti povrchu pod 0,8 μm.

One of the global problems today is energy—its production and distribution. As the human population grows, the consumption of energy rises simultaneously. However, the natural sources are limited, and so the focus on power savings becomes more and more important. One of the ways to reduce consumption is the use of effective lubricants and tribological fluids in industry, especially in processes with high demands on energy but high quality of products as well. Forming is a typical example of such technology, and the application of polymers seems to be a very important challenge, because the application of straight oils or lubricant with extreme pressure additives seems to be prevailing in that field. Nevertheless, the polymer lubricant should fulfill all European standards as well as the environmental and ecological limitations with respect to health and the natural environment and its recycling and disposal. This paper is focused on the forming technology of threads and the application of selected polymers to the forming process. The measured and quantified criteria are torque and force loadings, energy consumption, and quality of the produced surfaces. Kistler dynamometers, scanning electron microscopy, and advanced surface topography with the use of Alicona IF-G5 were applied to assess all aspects of the tribological and energy aspects of six modern process fluids, three lubricating pastes, and two fluid modifications. The results show that the polymer synthetic lubricant (at volume concentration 20% in water) can reduce the total energy consumption by up to 40% per forming cycle (in mean values) at average surface roughness below 0.8 μm

polymer; tváření; závit; energie; kvalitní

polymer; forming; thread; energy; quality

08.03.2022

MDPI

Basel

2073-4360

14

6

1–17

17