Fluidos De Corte

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

T1- FLUIDOS DE CORTE (USINAGEM)(Cutting Fluids) Etapa um

PROFESSORES:

Cláudio Romero R. de Almeida

SEMESTE: 2009.2 TURMA:

01

ALUNO:

Pietro Mikail Sabino Bandeira

NATAL, 29 / 09 / 2009 Índice:

Índice

1 - O que são Fluidos de Cortes 1.1 - O Uso 2 - Funções e Finalidades dos fluidos de corte 2.1 - Refrigerar a região de corte 2.2 - Lubrificar as superfícies em atrito 2.3 - Arrastar o cavaco da área de corte 3 - Classificação dos fluidos de corte 4 - Qualidades e propriedades desejáveis nos fluidos de corte – Aditivos 5 - Problemas comuns no uso de fluidos de corte 6 - Bibliografia

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1 - O que são Fluidos de Cortes Fluidos de corte são aqueles líquidos e gases aplicados na ferramenta e no material que está sendo usinado, a fim de facilitar a operação de corte. Freqüentemente são chamados de lubrificantes ou refrigerantes em virtude das suas principais funções na usinagem: a) Reduzir o atrito entre a ferramenta e a superfície em corte. (lubrificação); b) E diminuir a temperatura na região de corte. (refrigeração). 1.1 - O Uso O uso correto dos fluidos de corte nos processos de usinagem pode trazer muitos benefícios, observados na qualidade e na produtividade. Por outro lado, se não forem manipulados e tratados corretamente, eles podem ser nocivos a saúde e ao meio ambiente. Assim, a escolha do fluido de corte influi diretamente na qualidade do acabamento superficial das peças, na produtividade, nos custos operacionais e também na saúde dos operadores e no meio-ambiente. 2 - Funções e Finalidades dos fluidos de corte Os fluidos de corte cumprem, nas suas aplicações, uma ou mais das seguintes funções: a. Refrigerar a região de corte. b. Lubrificar as superfícies em atrito. c. Arrastar o cavaco da área de corte d. Proteger a ferramenta, a peça e a máquina contra oxidação e corrosão. Eles são utilizados quando as condições de trabalho são desfavoráveis, podendo trazer os seguintes benefícios: •

Redução da Força e Potência necessárias ao corte;

•

Redução do consumo de Energia;

•

Diminuição da Temperatura da peça e da ferramenta em trabalho;

•

Desobstrução da região de corte;

•

Aumento da Vida da ferramenta;

•

Eliminação do Gume Postiço;

•

Melhor Acabamento da superfície usinada.

2.1 - Refrigerar a região de corte A refrigeração desempenha um papel fundamental na usinagem. Uma das principais funções dos fluidos de corte é refrigerar, ou seja, remover o calor gerado durante a operação. Isso ajuda a prolongar a vida útil das ferramentas e a garantir a precisão dimensional das peças pela redução dos gradientes térmicos.

Abaixo está representada a distibuição típica de temperaturas na região de corte. De maneira geral, quanto maior a velocidade de corte ( vc ), maiores serão as temperaturas e maior a necessidade de refrigeração.

Na usinagem com ferramenta de geometria definida, a maior parte do calor gerado vai para o cavaco. A figura abaixo exemplifica uma distribuição de calor na região de corte.

Na maioria dos casos, é benéfico diminuir temperaturas tão altas. Nesses casos, se o calor não for removido, ocorrerão distorções térmicas nas peças e alterações prejudiciais na estrutura da ferramenta. Como resultado, tem-se o desgaste prematuro e trocas mais frequentes da ferramenta. O gráfico abaixo mostra o efeito da temperatura sobre a dureza de alguns materiais de ferramenta. Observe a nítida diminuição da dureza dos materiais com o aumento da temperatura.

Por outro lado, há casos onde as temperaturas elevadas facilitam o corte da peça em virtude desta redução de dureza. Nesses casos, é importante usar uma ferramenta com temperatura crítica maior. Um fator importante na vida da ferramenta é que a temperatura de nenhuma de suas partes, especialmente do gume, ultrapasse um valor crítico, além do qual se verifica forte redução da dureza. A tabela abaixo indica temperaturas críticas para diferentes materiais de ferramenta.

2.2 - Lubrificar as superfícies em atrito Nos processos de usinagem, a lubrificação nas interfaces peça-ferramenta-cavaco é difícil e complexa, em virtude das elevadas pressões de contato nessas interfaces. Outro agravante é a dificuldade de levar esse lubrificante até a posição desejada. A forma como o fluido penetra na região de contato cavaco-ferramenta é uma questão ainda em discução entre pesquisadores.

A eficiência do lubrificante vai depender das características e da sua habilidade em penetrar na região entre o cavaco e a ferramenta, formando um filme com resistência ao cisalhamento menor que a resistência do material na interface. Tanto a superfície do cavaco quanto a da ferramenta não são perfeitamente lisas. Elas são rugosas, ou seja, apresentam minúsculas saliências, asperezas em forma de picos e vales da ordem de micrômetros. Os picos mais salientes atritam-se, desgastando a ferramenta, gerando calor e uma força de atrito. Com a progressão do desgaste, pequenas partículas soldam-se no gume da ferramenta, formando o gume postiço. Para reduzir esse atrito, o fluido de corte penetra na interface rugosa por capilaridade. (Runge, P. 1990) Como consequência, reduz-se uma parcela da geração de calor. Também reduzem-se o consumo de energia, a força necessária ao corte e praticamente elimina-se o gume postiço. Veja nas fotos abaixo a aplicação de lubrificantes no brochamento e na retificação. 2.3 - Arrastar o cavaco da área de corte Em alguns processos de usinagem é muito importante considerar o destino do cavaco após a sua formação. O cavaco formado deve ser retirado da área de trabalho para não riscar ou comprometer o acabamento da peça, danificar a ferramenta ou impedir a própria usinagem. Na furação profunda, por exemplo, o cavaco formado no fundo do furo tende a se acumular excessivamente, dificultando o corte e a formação de mais cavaco. Até mesmo no torneamento externo, cavacos em forma de fitas longas podem se enroscar na peça e na ferramenta e atrapalhar o trabalho. Por isso os fluidos de corte são empregados também como removedores de cavaco da área de trabalho. Isso pode ocorrer de 3 formas: 1. O escoamento de alta vazão do fluido ajuda a carregar ou empurrar o cavaco para longe. 2. O resfriamento brusco do cavaco fragiliza-o e facilita sua quebra ou fragmentação. 3. Ao se utilizar fluidos de corte os parâmetros de usinagem podem ser ajustados de modo a facilitar a obtenção de cavacos menores. Uma boa remoção dos cavacos também evita a formação de pontos onde poderiam instalar-se focos de microorganismos cuja proliferação causaria a infectação do fluido de corte. 3 - Classificação dos fluidos de corte Não há um consenso a respeito da classificação dos fluidos de corte. Aqui apresentamos a classificação segundo Stemmer,1995. O termo "Meios lubri-refrigerantes", usado pelo referido autor é mais abrangente e se refere a qualquer substância (ou mistura) usada para lubrificar e/ou refrigerar uma operação de corte. Os meios lubri-refrigerantes são classificados em 4 grupos, de acordo com as substâncias (ou misturas) que os compõem: •

Meios lubri-refrigerantes miscíveis com a água (Ex.: Soluções aquosas e Emulsões)

•

Meios lubri-refrigerantes não miscíveis com a água (Ex.: Óleos graxos e Óleos minerais)

•

Gases e névoas

•

Sólidos (Ex.: Bissulfeto de Molibidênio (MoS2))

4 - Qualidades e propriedades desejáveis nos fluidos de corte – Aditivos Os fluidos de corte são modificados com aditivos - compostos químicos que melhoram propriedades inerentes aos fluidos ou lhes atribuem novas características. Em geral, esses aditivos caem em uma das duas classes: (1) aqueles que afetam uma propriedade física, como viscosidade; (2) aqueles cujo efeito é puramente químico, como anticorrosivos e anti-oxidantes. Por exemplo, óleos com aditivos de extrema pressão (EP) são compostos de enxofre, cloro ou fósforo, que reagem em altas temperaturas (200 a 1000oC), formando na zona de contato sulfetos, cloretos ou fosfetos, constituindo uma película anti-solda na face da ferramenta e assim, minimizando a formação do gume postiço. As qualidades exigidas variam de acordo com a aplicação e, às vezes, são até contraditórias. Não existe um fluido de características universais, que atende a todas as exigências. No desenvolvimento de meios lubri-refrigerantes, a melhoria de certas qualidades, por exemplo pelo uso de aditivos, induz frequentemente a piora de outras. Daí a necessidade do estudo de cada caso por especialistas, para a seleção do tipo de lubri-refrigerante mais adequado. Em adição às propriedades de lubrificar e refrigerar, os fluidos de corte devem ter ainda as seguintes: •

propriedades anticorrosivas

•

propr. antiespumantes

•

propr. antioxidantes

•

compatibilidade com o meio-ambiente

•

propriedades de lavagem

•

alta capacidade de absorção de calor

•

alta capacidade de umectação

•

boas propriedades antidesgaste

•

boas propriedades antisolda ou EP

•

estabilidade durante a estocagem e o uso

•

ausência de odor forte e/ou desagradável

•

ausência de precipitados sólidos ou outros de efeito negativo

•

viscosidade adequada

•

transparência, se possível

Segue abaixo uma tabela comparativa de algumas características gerais dos 3 principais tipos de fluidos de corte.

5 - Problemas comuns no uso de fluidos de corte "O manuseio incorreto, por exemplo, pode gerar resultados desagradáveis que vão desde problemas no processo de fabricação e ataques à saúde dos operadores até o descarte prematuro deste produto." GAINER, 1993 O uso de meios lubri-refrigerantes exige cuidados especiais na sua manipulação, manutenção, transporte e armazenagem, para que possam ser superados os problemas expostos a seguir. Corrosão de peças e/ou da máquina: Presença de água nas soluções e emulsões pode acelerar um processo de corrosão. (usar aditivos anticorrosivos) Infectação por bactérias: O crescimento de bactérias pode resultar em odores ofensivos, manchas nas peças e máquinas, problemas com filtros e clarificadores e redução da vida do fluido de corte (principalmente emulsões e óleos). Sujeiras e impurezas: Partículas metálicas, óleos hidráulicos e de lubrificação da máquina e maus hábitos de higiene dos operadores podem tanto prejudicar as peças, ferramentas e máquinas quanto reduzir a vida do fluido de corte. Risco de incêndio: Fluidos integrais podem entrar em combustão. É necessário atenção às condições de corte e à formulação do óleo. Também metais como o Magnésio podem provocar ignição quando em contato com a água. Assim, não se usam soluções ou emulsões com o magnésio. Ataque à saúde: Névoas de óleo podem irritar a pele e as vias respiratórias. O contato freqüente da pele com fluidos de corte (principalmente os que contém óleo na composição) pode resultar numa variedade de problems de pele, havendo diferentes mecanismos de ataque e com diferentes manifestações. (recomenda-se hábitos de higiene constantes e cremes protetores para a pele). Poluição do Meio-Ambiente: Um litro de óleo pode tornar impróprio para o uso um milhão de litros de água potável. Por esse e muitos outros motivos é necessária total atenção ao tratamento e destino do fluido de corte usado. Práticas incorretas no descarte de fluidos de corte são: •

Manejo inadequado

•

Ausência de tratamento

•

Armazenagem inadequada

•

Transporte impróprio

•

Entrega a receptores não autorizados

•

Disposição de resíduos em local não autorizado.

6 - Bibliografia CENTRO DE INFORMAÇÃO METAL MECÃNICA. Santa Catarina. Apresenta informações tecnológicas e comerciais em fabricação mecânica. Disponível em: http://www.cimm.com.br. Acesso em: 28 de set. de 2009 .