Bly er et giftig tungmetall og spesielt bekymringsfullt er det at bly lagres i skjelettet, hvor det tar plassen til det viktige kalsiumet.
Derfor begrenser loven bruken av bly. For eksempel, er det forbudt å bruke bly i bensin og blyhagl som jaktammunisjon.
Men det er fortsatt tillatt å bruke bly som tilsetningsstoff i metaller som stål, aluminium og kobberlegeringer.
Er bly farlig for oss?
Blyet i de produktene vi tar i bruk ligger stort sett inne i metallet.
Vi blir bare eksponert for ørsmå mengder på overflaten.
Men det finnes situasjoner hvor blyeksponeringen har blitt for stor.
Bly i drikkevann
Det lenge vært fokus på å overvåke bly i drikkevann.
Bly kan lekke ut i vannet fra
- rørkoblinger
- rør
- loddetinn
Drikkevannsforskriften[1][2][3] setter en grense på 10 mikrogram per liter drikkevann. Det er svært sjelden målinger går over denne grensen.
Blyfri messing for rent drikkevann
Det finnes tilfeller der man mistenker at drikkevann har blitt forurenset av skytefelt. [4]
WHO[5] er likevel tydelig på at blykonsentrasjonen alltid må være så lav som mulig.
Ikke minst av hensyn til industriarbeidere[6] som jobber med blyholdige materialer og er mer utsatt.
Hvorfor bruker vi bly?
Det er tre grunner til at det brukes bly når det produseres varer:
1. Det er enklere å bearbeide metall
Bly gjør det lettere å forme metall når det maskineres.
Maskinering betyr å forme metall ved å fjerne materiale med verktøy. Eksempelvis ved sliping, boring, fresing og dreiing.
Materialet som fjernes blir til spon.
Uten bly kan metallet gi lange, trådaktige spon. Bly får sponene til å knekke opp i små deler.
Dette gjør det vanskelig å jobbe effektivt.
2. Bly er smørende
Bly minsker friksjon og varme mellom verktøy og metall.
Dette gjør at verktøyene varer lenger og at overflaten på produkter blir jevnere.
Smøringen skaper færre problemer med materiale som kliner seg på verktøyet (såkalt løsegg) og deformasjon/riving av overflaten på arbeidsstykket.
3. For å unngå sprekker
Bildene under viser resultater av eksperimenter med maskinering av messing uten tilsats av bly.
Bildene viser hvordan overflaten på et arbeidsstykke kan bli så deformert at det blir mikrosprekker.
Alternativer til bly
Nå jobber vi med å fjerne bruken av bly.
Vi tester ut alternativer som, kalsium, vismut, magnesium og silisiumkarbid.
SINTEF og NTNU har jobbet med dette i over 20 år, blant annet i et prosjekt som heter LOBUS [7].
Resultatene [8] viser at det er mulig å erstatte blyholdig messing. Men det gir dårligere produktivitet og økte kostnader.
En svensk studie viser en kostnadsøkning på 77 prosent med blyfri messing. [9] [10]
Dette er de tre viktigste forskningsfunnene
Uten blyets smørende egenskaper kan man forvente seg mer problemer med lange spon og økt verktøysslitasje.
Fjernes blyet er det også sannsynlig at det kan bli større problemer med vibrasjoner, større deformasjoner i overflaten (riving), mikrosprekker og høyere overflateruhet.
Vi i SINTEF har forsket på hvordan man forbedre prosesser for å kunne bruke blyfrie alternativer.
Her er de viktigste funnene:
1: Høyere skjærehastigheter fungerer bedre
For materialer som aluminium og messing vil høye skjærehastigheter gjerne kombinert med mindre sponareal være en farbar vei.
Da snakker vi om skjærehastigheter som 1000 m/min og høyere.
Høyere hastighet gir lavere skjærekrefter, bedre spon og mindre problemer med deformasjoner.
Man kan også få en mer stabil prosess med mindre vibrasjon.
2: Spesielle belegg og materialer kan gi lavere friksjon
Ulike belegg på verktøyet kan gi lavere friksjon og økt verktøylevetid. Det fører til mindre problemer med mikrosprekker og lignende.
Materialer som f.eks. polykrystalinsk diamant for aluminium og messing, og kubisk bornitrid for stål kan være gunstig med lavere friksjon.
3: Høytrykksspyling kan hjelpe med spon
Tiltak for bedre sponbryting kan være «spyling» med høytrykk-skjærevæske (hydraulisk sponbryting).
Man kan også bruke verktøybane-programmering som reduserer sponlengden, f.eks. boring med heliksinterpolering.
Alle disse tiltakene setter krav til egenskapene ved verktøymaskinen.
Maksimal hastighet på spindelen, maksimal effekt, stabilitet i maskinens struktur, oppspenning og verktøyholdere vil være bestemmende for hvilke valgmuligheter man har.
For hydraulisk sponbryting med roterende verktøy må det være mulig med tilførsel av kjølevæske innvendig gjennom spindelen med høyt nok trykk, samtidig som alle tetninger må tåle det aktuelle trykket.
Videre krever heliksinterpolering og andre geometriske metoder for å redusere sponlengden at verktøymaskinen har nødvendige akser og frihetsgrader samt at CNC-styringen muliggjør denne type baneprogrammering.
Kilder
[1] https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2016-12-22-1868?q=drikkevan
[2] https://www.sintef.no/siste-nytt/2016/tungmetaller-i-drikkevann-dette-sier-lovverket/
[3] https://sintef.brage.unit.no/sintef-xmlui/bitstream/handle/11250/2583750/2010_801636.pdf?sequence=1
[4] https://www.nrk.no/trondelag/_-svaert-uvanlig-i-norge-1.11799528
[5] https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/254637/9789241549950-eng.pdf?sequence=1
[6] Julander et al. 2020, A Case Study of Brass Foundry Workers’ Estimated Lead (Pb) Body Burden from Different Exposure Routes, Annals of Work Exposures and Health
[7] https://blogg.sintef.no/industri/blyfri-messing-rent-drikkevann/
[8] https://ntnuopen.ntnu.no/ntnu-xmlui/handle/11250/3113027
[9] Fredrik Schultheiss, Christina Windmark, Stefan Sjöstrand, Magnus Rasmusson, Jan-Eric Ståhl (2018) Machinability and manufacturing cost in low-lead brass, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2018) 99:2101–2110
[10] https://wieland-chase.com/c69300-eco-brass/
Kommentarer
Ingen kommentarer enda. Vær den første til å kommentere!