Evaluating biolubricants and mineral oils in blanking: a comparative study

Lubrication is an essential factor in the blanking process, influencing friction, sheared edge quality, and tool wear but the use of traditional mineral oil-based lubricants is associated with an adverse environmental impact. To mitigate these impacts, there is a growing demand to transition and adapt to more environmentally friendly and sustainable lubricants. Thus, adoption of biolubricants in metal forming processes has gained traction due to their ability to biodegrade and reduce the overall ecological impact. This thesis aims to compare the performance of mineral and biolubricants in blanking. In this first section of this study, an overview of the current research focusing on blanking process, lubricants and its methodologies are discussed. In the subsequent sections of the study, a series of trials are carried out to examine the force profile and quality of the samples obtained after the blanking operation with the use of Fe360 Steel and Aluminum 1050 samples and mineral and biolubricants while varying the lubrication regimes. The sample quality was examined as ratio of the shearing and fractured zone ratios of the blanked sample edge. Based on results from the experiments, no significant differences in the blanking force and sample quality were found for both the lubrication quantity and type, indicating that biolubricants could potentially replace mineral lubricants for metal forming processes such as blanking and subsequently with further optimization, it will be possible to reduce the amount of lubrication used which would greatly reduce the environmental hazards associated with the use of lubricants. Additionally, the quality of the blanked samples was found to be better in the case of the Fe360 Steel in comparison to Aluminum.

La lubrificazione è un fattore essenziale nel processo di tranciatura, che influenza l'attrito, la qualità del bordo tagliato e l'usura degli utensili, ma l'uso di lubrificanti tradizionali a base di olio minerale è associato a un impatto ambientale negativo. Per mitigare questi impatti, c'è una crescente richiesta di transizione e adattamento a lubrificanti più rispettosi dell'ambiente e sostenibili. Pertanto, l'adozione di biolubrificanti nei processi di formatura dei metalli ha guadagnato terreno grazie alla loro capacità di biodegradarsi e ridurre l'impatto ecologico complessivo. Questa tesi mira a confrontare le prestazioni di minerali e biolubrificanti nella tranciatura. In questa prima sezione di questo studio, viene discussa una panoramica della ricerca attuale incentrata sul processo di tranciatura, sui lubrificanti e sulle sue metodologie. Nelle sezioni successive dello studio, vengono eseguite una serie di prove per esaminare il profilo di forza e la qualità dei campioni ottenuti dopo l'operazione di tranciatura con l'uso di campioni di acciaio Fe360 e alluminio 1050 e lubrificanti minerali e biologici variando i regimi di lubrificazione. La qualità del campione è stata esaminata come rapporto tra i rapporti di taglio e di zona fratturata del bordo del campione tranciato. Sulla base dei risultati degli esperimenti, non sono state riscontrate differenze significative nella forza di tranciatura e nella qualità del campione sia per la quantità che per il tipo di lubrificazione, indicando che i lubrificanti biologici potrebbero potenzialmente sostituire i lubrificanti minerali per i processi di formatura dei metalli come la tranciatura e successivamente con un'ulteriore ottimizzazione, sarà possibile ridurre la quantità di lubrificazione utilizzata, il che ridurrebbe notevolmente i rischi ambientali associati all'uso di lubrificanti. Inoltre, la qualità dei campioni tranciati è risultata migliore nel caso dell'acciaio Fe360 rispetto all'alluminio.