Published January 1, 2024 | Version v1
Publication

Performance evaluation of hybrid biodegradable oils as a lubricant during cylindrical turning of AISI 304 austenitic stainless steel

  • 1. University of Ibadan
  • 2. University of Johannesburg
  • 3. Northumbria University

Description

In the engineering sector, machining plays a significant role. The ability of the cutting zone to dissipate heat has grown in importance for the machining industry's sustainability. Government legislation is pushing the industry to use fewer conventional lubricants as concerns about the effects on the environment and human health grow. This shifts attention to Minimum Quantity Lubrication (MQL) and biodegradable oils. The purpose of this study is to show how well two vegetable oils, in their raw forms, perform as cutting fluids during the MQL turning process of AISI 304 stainless steel. Each vegetable oil's physiochemical and lubricating qualities were examined separately. After that, the two oils that comprised the hybrid vegetable oil were blended at a ratio of 0.5:0.5. During machining with an external threading tool, the hybrid vegetable oil was compared to its equivalent mineral-based oil in terms of cutting temperature and surface roughness. The Taguchi L9 orthogonal array was used in the study. According to the data, the cutting temperature was lowest when cutting with mineral oil, and highest when cutting with a hybrid mixture. In general, the mineral oil produced a reduced surface roughness compared to the vegetable oil mixture by about 68.6%. The combo of palm kernel and yellow orleander oil marginally outperformed mineral by about 2.3% when it came to cutting temperature. The significance of this study is to develop a more sustainable and environmentally friendly lubricants for industrial applications.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

<ملخص> <ص>في القطاع الهندسي، تلعب الآلات دورًا مهمًا. نمت قدرة منطقة القطع على تبديد الحرارة من حيث الأهمية لاستدامة صناعة الآلات. تدفع التشريعات الحكومية الصناعة إلى استخدام عدد أقل من مواد التشحيم التقليدية مع تزايد المخاوف بشأن الآثار على البيئة وصحة الإنسان. هذا يحول الانتباه إلى الحد الأدنى من كمية التشحيم (MQL) والزيوت القابلة للتحلل الحيوي. الغرض من هذه الدراسة هو إظهار مدى جودة أداء اثنين من الزيوت النباتية، في أشكالهما الخام، كسوائل قطع أثناء عملية تحول MQL من الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 304. تم فحص كل من الصفات الفيزيائية الكيميائية والتشحيمية للزيوت النباتية بشكل منفصل. بعد ذلك، تم خلط الزيتين اللذين يتألف منهما الزيت النباتي الهجين بنسبة 0.5:0.5. أثناء التشغيل الآلي باستخدام أداة لضم خارجية، تمت مقارنة الزيت النباتي الهجين بالزيت المعدني المكافئ له من حيث درجة حرارة القطع وخشونة السطح. تم استخدام مصفوفة Taguchi L9 المتعامدة في الدراسة. وفقًا للبيانات، كانت درجة حرارة القطع أقل عند القطع بالزيت المعدني، وأعلى عند القطع بمزيج هجين. بشكل عام، أنتج الزيت المعدني خشونة سطح منخفضة مقارنة بخليط الزيت النباتي بنحو 68.6 ٪. تفوق مزيج نواة النخيل وزيت البرتقال الأصفر بشكل هامشي على المعدن بحوالي 2.3 ٪ عندما يتعلق الأمر بدرجة حرارة القطع. تكمن أهمية هذه الدراسة في تطوير مواد تشحيم أكثر استدامة وصديقة للبيئة للتطبيقات الصناعية.

Translated Description (French)

Dans le secteur de l'ingénierie, l'usinage joue un rôle important. La capacité de la zone de coupe à dissiper la chaleur a pris de l'importance pour la durabilité de l'industrie de l'usinage. La législation gouvernementale pousse l'industrie à utiliser moins de lubrifiants conventionnels alors que les préoccupations concernant les effets sur l'environnement et la santé humaine augmentent. Cela porte l'attention sur la lubrification en quantité minimale (MQL) et les huiles biodégradables. Le but de cette étude est de montrer comment deux huiles végétales, sous leurs formes brutes, fonctionnent comme fluides de coupe pendant le processus de tournage MQL de l'acier inoxydable AISI 304. Les qualités physiochimiques et lubrifiantes de chaque huile végétale ont été examinées séparément. Après cela, les deux huiles qui constituaient l'huile végétale hybride ont été mélangées dans un rapport de 0,5:0,5. Lors de l'usinage avec un outil de filetage externe, l'huile végétale hybride a été comparée à son huile minérale équivalente en termes de température de coupe et de rugosité de surface. Le réseau orthogonal Taguchi L9 a été utilisé dans l'étude. Selon les données, la température de coupe était la plus basse lors de la coupe avec de l'huile minérale et la plus élevée lors de la coupe avec un mélange hybride. En général, l'huile minérale a produit une rugosité de surface réduite par rapport au mélange d'huiles végétales d'environ 68,6 %. Le mélange d'huile de palmiste et d'orléandre jaune a légèrement surperformé le minéral d'environ 2,3 % en ce qui concerne la température de coupe. L'importance de cette étude est de développer des lubrifiants plus durables et plus respectueux de l'environnement pour les applications industrielles.

Translated Description (Spanish)

En el sector de la ingeniería, el mecanizado juega un papel importante. La capacidad de la zona de corte para disipar el calor ha crecido en importancia para la sostenibilidad de la industria del mecanizado. La legislación gubernamental está empujando a la industria a usar menos lubricantes convencionales a medida que crecen las preocupaciones sobre los efectos en el medio ambiente y la salud humana. Esto cambia la atención a la lubricación de cantidad mínima (MQL) y los aceites biodegradables. El propósito de este estudio es mostrar qué tan bien funcionan dos aceites vegetales, en sus formas crudas, como fluidos de corte durante el proceso de torneado MQL del acero inoxidable AISI 304. Las cualidades fisicoquímicas y lubricantes de cada aceite vegetal se examinaron por separado. Después de eso, los dos aceites que componían el aceite vegetal híbrido se mezclaron en una proporción de 0,5:0,5. Durante el mecanizado con una herramienta de roscado externa, el aceite vegetal híbrido se comparó con su aceite de base mineral equivalente en términos de temperatura de corte y rugosidad de la superficie. En el estudio se utilizó la matriz ortogonal Taguchi L9. Según los datos, la temperatura de corte era más baja cuando se cortaba con aceite mineral y más alta cuando se cortaba con una mezcla híbrida. En general, el aceite mineral produjo una rugosidad superficial reducida en comparación con la mezcla de aceite vegetal en aproximadamente un 68,6%. La combinación de aceite de semilla de palma y aceite de orleander amarillo superó marginalmente al mineral en aproximadamente un 2,3% en lo que respecta a la temperatura de corte. La importancia de este estudio es desarrollar lubricantes más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente para aplicaciones industriales.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم أداء الزيوت الهجينة القابلة للتحلل الحيوي كزيوت تشحيم أثناء الدوران الأسطواني للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي AISI 304
Translated title (French)
Évaluation des performances des huiles biodégradables hybrides comme lubrifiant lors du tournage cylindrique de l'acier inoxydable austénitique AISI 304
Translated title (Spanish)
Evaluación del rendimiento de aceites biodegradables híbridos como lubricante durante el torneado cilíndrico de acero inoxidable austenítico AISI 304

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4392565802
DOI
10.3934/matersci.2024015

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W271413484
  • https://openalex.org/W1987395291
  • https://openalex.org/W1995180252
  • https://openalex.org/W2004113596
  • https://openalex.org/W2006510472
  • https://openalex.org/W2018288936
  • https://openalex.org/W2019214023
  • https://openalex.org/W2019821899
  • https://openalex.org/W2053981110
  • https://openalex.org/W2056780814
  • https://openalex.org/W2062185807
  • https://openalex.org/W2071620956
  • https://openalex.org/W2084796257
  • https://openalex.org/W2084924557
  • https://openalex.org/W2086885846
  • https://openalex.org/W2147579659
  • https://openalex.org/W2175810693
  • https://openalex.org/W2177479545
  • https://openalex.org/W2178154271
  • https://openalex.org/W2322095984
  • https://openalex.org/W2399652305
  • https://openalex.org/W2510249824
  • https://openalex.org/W2528480755
  • https://openalex.org/W2531477200
  • https://openalex.org/W2633584789
  • https://openalex.org/W2793283007
  • https://openalex.org/W2793298284
  • https://openalex.org/W2796533057
  • https://openalex.org/W2887719747
  • https://openalex.org/W2895856721
  • https://openalex.org/W2953939183
  • https://openalex.org/W2969243590
  • https://openalex.org/W2971933771
  • https://openalex.org/W2973314609
  • https://openalex.org/W2976213737
  • https://openalex.org/W3000362784
  • https://openalex.org/W3005894850
  • https://openalex.org/W3011148579
  • https://openalex.org/W3023279836
  • https://openalex.org/W3034963632
  • https://openalex.org/W3043146137
  • https://openalex.org/W3049465335
  • https://openalex.org/W3058236085
  • https://openalex.org/W3096965322
  • https://openalex.org/W3110832842
  • https://openalex.org/W3119479460
  • https://openalex.org/W3120034191
  • https://openalex.org/W3126573852
  • https://openalex.org/W3130044255
  • https://openalex.org/W3131813263
  • https://openalex.org/W3138583169
  • https://openalex.org/W3156447535
  • https://openalex.org/W3177792710
  • https://openalex.org/W3184559972
  • https://openalex.org/W3200480588
  • https://openalex.org/W3214038760
  • https://openalex.org/W4200559480
  • https://openalex.org/W4224115704
  • https://openalex.org/W4291991662
  • https://openalex.org/W4292263887
  • https://openalex.org/W4293226425
  • https://openalex.org/W4310253180
  • https://openalex.org/W4319787187
  • https://openalex.org/W4327736866
  • https://openalex.org/W4384824136
  • https://openalex.org/W4387581303
  • https://openalex.org/W4388819337
  • https://openalex.org/W4389303733