Naslov Hlađenje vrtložnom cijevi u kombinaciji s MQL tehnikom podmazivanja pri tokarenju martenzitnog nehrđajućeg čelika : doktorska disertacija
Naslov (engleski) Vortex tube cooling combined with MQL technique of lubrication when turning of martensitic stainless steel : doctoral thesis
Autor Graciela Šterpin Valić
Mentor Goran Cukor (mentor)
Član povjerenstva Zoran Jurković (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Duško Pavletić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Dražen Bajić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Tehnički fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2020-05-14, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Strojarstvo
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 62 - Inženjerstvo. Tehnika. Tehnologija
Sažetak Konvencionalne tekućine za obradu metala na osnovi mineralnih ulja su štetne za okoliš i
zdravlje ljudi te unose velike dodatne troškove u proizvodnju. Zbog toga su i prepoznate kao
glavni neodrživi element procesa strojne obrade pa se sve više razvijaju alternativne tehnike
hlađenja i/ili podmazivanja. U tom smislu, jedan od razvojnih pravaca predstavlja i strategija
kombiniranja različitih alternativnih tehnika koje se međusobno mogu nadopunjavati
prevladavajući ograničenja svake. Ovdje je istražena primjena MQL tehnike podmazivanja u
kombinaciji s hlađenjem vrtložnom cijevi kao mogućeg ekološki prihvatljivog rješenja za
tokarenje martenzitnog nehrđajućeg čelika X20Cr13. Cilj je bio utvrditi tehnološku i
ekonomsku održivost predloženog rješenja u usporedbi s konvencionalnom primjenom
emulzije za obradu metala. MQL tehnika podmazivanja, poznata i kao gotovo suha obrada,
dostavlja ekstremno male količine biorazgradive tekućine za obradu metala mjerene u
mililitrima po satu u zonu rezanja umjesto korištenja konvencionalnih cirkulirajućih
poplavnih sustava s emulzijom. Privlači veliku pažnju istraživača jer poštuje jedinstvenu
filozofiju "više nije uvijek bolje". S druge strane, zrak kao rashladni medij je potpuno
prirodan pa je ova tehnika hlađenja najčišća i ekološki najprihvatljivija. Statistička analiza
rezultata eksperimenata prema Taguchijevoj metodi te u kombinaciji s entropijom
ponderiranom sivom relacijskom analizom i dobivenim regresijskim modelima hrapavosti
obrađene površine i postojanosti reznog alata, omogućila je izvođenje zaključaka o
tehnološkoj učinkovitosti istraživanih načina hlađenja i/ili podmazivanja. Utvrđen je pozitivan
utjecaj MQL tehnike podmazivanja podržane hlađenjem vrtložnom cijevi na hrapavost
obrađene površine i postojanost reznog alata. Troškovna evaluacija je omogućila izvođenje
zaključaka o ekonomskoj učinkovitosti. Utvrđeno je da je MQL tehnika podmazivanja
podržana hlađenjem vrtložnom cijevi troškovno povoljnija u odnosu na konvencionalno
hlađenje emulzijom. Zaključuje se da je prijelaz s emulzija na osnovi mineralnih ulja na
kombinaciju MQL tehnike podmazivanja i hlađenja vrtložnom cijevi dobar korak prema
održivom tokarenju martenzitnog nehrđajućeg čelika X20Cr13 koji rezultira značajnim
smanjenjem ekološkog opterećenja i opasnosti za zdravlje ljudi, pri čemu može ponuditi i
značajnu ekonomsku korist.
Sažetak (engleski) Conventional mineral oil-based metalworking fluids are detrimental to the environment and
human health, and they bring significant additional costs to production. As a result, they are
also recognized as a major unsustainable element of the machining process, and alternative
cooling and/or lubrication techniques are increasingly being developed. In this regard, one of
the development directions is the strategy of combining different alternative techniques that
can complement each other by overcoming the limitations of each. The application of the
MQL lubrication technique in combination with the vortex tube cooling as a possible
environmentally friendly solution for turning martensitic stainless steel X20Cr13 is explored
herein. The aim was to determine the technological and economic viability of the proposed
solution compared to the conventional application of a metalworking emulsion. The MQL
lubrication technique, also known as near-dry machining, delivers extremely small amounts of
biodegradable metalworking fluid, measured in millilitres per hour, into the cutting zone
instead of using conventional circulating emulsion flood systems. It attracts a lot of attention
of researchers because it respects the unique philosophy of "more is not always better". On
the other hand, air as a cooling medium is completely natural, so this cooling technique is the
cleanest and most environmentally friendly. The statistical analysis of the results of the
experiments by the Taguchi method and in combination with the entropy-weighted gray
relational analysis, and the obtained regression models of the surface roughness and the tool
life, made it possible to draw conclusions about the technological efficiency of the studied
cooling and/or lubrication methods. The positive influence of the MQL lubrication technique
supported by the vortex tube cooling on the surface roughness and the tool life was
determined. The cost evaluation made it possible to draw conclusions on economic efficiency.
It has been found that the MQL lubrication technique supported by the vortex tube cooling is
more cost-effective than conventional emulsion cooling. It is concluded that the transition
from mineral oil-based emulsions to a combination of MQL lubrication and vortex tube
cooling is a good step towards the sustainable turning of martensitic stainless steel X20Cr13,
resulting in a significant reduction in environmental load and human health hazards, which
can offer significant economic benefits.
Ključne riječi
tokarenje
martenzitni nehrđajući čelik
podmazivanje minimalnom količinom
vrtložna cijev
entropijom ponderirana siva relacijska analiza
Taguchi metoda
Ključne riječi (engleski)
turning
martensitic stainless steel
minimum quantity lubrication
vortex tube
entropy-weighted grey relational analysis
Taguchi method
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:190:289930
Datum promocije 2020
Studijski program Naziv: Poslijediplomski doktorski studij iz područja Tehničkih znanosti, polja Strojarstva, Brodogradnje i Temeljnih tehničkih znanosti i Interdisciplinarnih tehničkih znanosti Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg V, 135 str ; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2020-10-20 13:49:14