Oxid uhličitý v roli ochránce životního prostředí  
Oxid uhličitý, ve formě mikro-krystalů, dokáže nahradit olejové chlazení obráběcích a řezacích nástrojů. Nová technologie má šanci udělat ze špinavých promaštěných provozů místa, která nezatěžují životní prostředí žádným odpadem.

O skleníkovém plynu - oxidu uhličitém jsme dosud psali v souvislosti s pokračujícím současném tempu růstu jeho koncentrace v ovzduší, obavách z vývoje vedoucího k celosvětovému suchu, zvedání mořských hladin, růstu počtu bouří a zaplav a nedostatku potravin. Dnešní informace je o nápadu, jak využít to, čeho máme dost, k něčemu užitečnému. Jde o nápad vědců  z  Los Alamos. Jako každá geniální věc, je i tento nápad jednoduchý. Spočívá v ochlazování součástky, snižování tření na jejím povrchu a v odstraňování obrobků pomocí  nové techniky využívající tryskání pevného oxidu uhličitého (CO2). Toto „sněhování“, jak se technologii začalo říkat, má šanci nahradit požívání olejů, vodních olejových emulzí a syntetických sloučenin, které se nyní používají při řezání, soustružení, frézování,…

 

Zvětšit obrázek
„Sněhánky“velikosti jednoho mikronu dokáží součástku mechanicky čistit, chladit a současně působit jako mazivo. Jenom v USA by jejich použití ušetřilo 3 785 000 000 litrů oleje ročně! Foto: LeRoy N. Sanchez

Jenom v samotných USA se ročně spotřebuje v metalurgickém průmyslu, především při obrábění a opracování kovových dílů, téměř čtyři miliardy litrů oleje! Z toho si lze udělat představu, jakým přínosem by sněhové obrábění bylo pro ochranu životního prostředí.
“Sněhování“ využívá proud malých ledových částeček o velikosti mikronu. Tryskající zmrzlé krystaly suchého ledu jsou vytvářeny dějem, kterému fyzikové říkají adiabatické rozpínání. Princip je velmi jednoduchý, do tenké trubičky se vede pod tlakem kapalný oxid uhličitý. Po jeho průchodu tryskou, jejíž průměr je pouhé tři desetiny milimetru se z něj stanou tryskající „sněhánky“. Ty pak  mechanicky odstraňují z povrchu obráběné součástky a  používaných nástrojů, všechen balastní odpad. Současně místo opracování ochlazují a co je zajímavé, a současně nejdůležitější, krystalky oxidu snižují tření. Působí stejně jako  mazivo.
Zdá se, že pro zavedení nové technologie toho mnoho neschází, snad jen to, že všechny stávající provozy se rázem stanou zastaralými.  Pokud se přesto nový způsob opracování kovů zavede, bude to znamenat, že stávající „špinavá“ technologie (bráno z pohledu zamořování životního prostředí),  se rázem stane „čistou“ technologií. Tak čistou, že takové podniky prakticky nebudou produkovat žádný odpad. Oxid uhličitý se po vykonání práce odpaří do vzduchu, jako jeho přirozená součást.

Teoreticky by rychlému zavádění nové technologie by opravdu nemělo nic bránit. Oxid uhličitý je k životnímu prostředí šetrný, je levný, nehořlavý a je ho všude dost.
V laboratorních podmínkách již systém sněhování  prokázal, že ve srovnání s klasickým obráběním snižuje náklady a že rovněž prodlužuje životnost obráběcích nástrojů. Sněhování dokáže bezpečně „uchladit“ sílu řezu 0,025 mm.


Nová technologie má jednu vadu na kráse. Byla v Los Alamos vyvinuta v rámci programu zaměřeného na zvýšení bezpečnosti výroby nukleárních zbraní. Při klasickém obrábění uranu totiž vznikalo velké množství tekutiny obsahující radioaktivní materiál…

Prameny: University of Kalifornia, Fotografie: Los Alamos National Laboratory, další údaje možno získat u Todd Hanson, tahanson@lanl.gov


 

Datum: 10.04.2005 17:55
Tisk článku

Maturitní otázky - ekologie - Mudrych Karel, Mudrychová Jitka
 
 
cena původní: 129 Kč
cena: 108 Kč
Maturitní otázky - ekologie
Mudrych Karel, Mudrychová Jitka

Diskuze:

Teplo ?

Jan Saitz,2005-07-21 16:36:46

Proč nevýhoda ? CO2 bude sloužit jako CHLADIVO a mazivo při obrábění. Pokud se sníží tření, které produkuje teplo, pak se také sníží spotřeba chladiva. Ve výsledku se ustálí produkce tepla vzniklého obráběním a tedy i třením a odebírání tepla vřícím a expandujícím CO2. Vlastně se jedná o variantu tepleného čerpadla: při expanzi plynu se teplo z okolí odebírá, při kompresi a zkapalňování se uvolňuje. Na rozdíl od chlazení řeznou emulzí se využívá skupenské teplo varu a nikoli rozdílu teplot kapaliny na vstupu a výstupu. Obě tyto teploty mají svá omezení - nízká teplota - viskozita kapaliny, vysoká teplota - chemická stabilita, riziko odpařování, případně hořlavost a výbušnost těchto par.
Snížení tření: důvodem je tenká vrstvička plynu/par, obdoba kapky vody na rozpálené plotně či ostří bruslí.
Nepředpokládám, že tento nápad spasí svět, považuji ho za zajímavý ...

Odpovědět

Co je síla řezu?

Pavel,2005-04-15 14:45:54

Odpisťte neznalému, ale co je to ta síla řezu? A není hodnota 25 tisícin milimetru nějak nalá?

Odpovědět


Sila rezu

Marcel Toth,2005-04-15 18:11:18

Pokial ma pamat neklame, tak sila rezu je hrubka naraz odoberaneho materialu (pri sustruzeni, ...). Suciastka sa tam toci a noz z nej postupne odobera material (s hrubkou sily rezu) ;)

Odpovědět


síla řezu

pazdera,2005-04-17 12:05:48

Ano, máte pravdu, tato hodnota není pro některé druhy obrábění zrovna příznivá. Ćástečně ji lze eliminovat rychlostí otáčení nástroje, nebo obrobku. Nicméně i tak je odklon od klasického soustružení velkých kusů s velkým množstvím odpadu (a velkým záběrem řezacího nože), a přechází se na jemné a velmi přesné opracování. To bude stále více převládat.

Odpovědět

Chtělo

xyz,2005-04-11 12:33:27

by to spočítat, o kolik se zvýší rychlost vzestupu koncentrace CO2, pak bychom se asi divili.

Odpovědět


Koncentrace se nezýší

Pazdera,2005-04-11 12:50:12

Protože se oxid uhličitý použitý v této technologii pripravuje ze vzduchu a pak se do něj zase to samé množství vrátí, jeho koncentrace se v ovzduší zavedením této technologie nezmění.

Odpovědět

Další výhody.

Saša,2005-04-11 11:20:42

Je nejedovatý.
Je nevýbušný.
Je levný a dostupný.

Ta technologie mi připomíná řezání vodním paprskem. To je taky úžasná věc a když jsem to viděl na vlastní oči, sedl jsem si vážně na zadek. Tohle by ale mohlo ještě lepší.

Nevýhodou této technologie zajisté bude přílišné odebírání tepla z okolí, zejména z obráběného výrobku.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace