Fluidos de corte

Fluidos de corte

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  -Antioxidantes: tem a função de impedir que o óleo se deteriore quando em contato com o oxigênio no ar;

  -Detergentes: reduzem a deposição de iôdo, lamas e borras (composto de magnésio, bário, cálcio, etc);

  -Emulgadores: são responsáveis pela formação de emulsões de óleo na água;

  -Biocidas: substâncias ou misturas químicas que inibem o crescimento de microorganismos;  

-Agentes EP (extrema pressão): para operações mais severas de corte, eles conferem aos fluidos de corte uma lubricidade melhorada para suportarem elevadas temperaturas e pressões de corte, reduzindo o contato da ferramenta com o material. Os principais agentes EP são à base de enxofre, cloro e fósforo. Abaixo temos os tipos de fluidos mais comuns e sua característica principal;

● Água - redução da temperatura

● Óleos graxos - redução do atrito

● Óleos minerais - inicialmente na usinagem de latão, ligas não-

ferrosas e operações leves com aço

● Óleos minerais com óleos de toicinho - operações mais severas

● Surgimento de novos materiais de ferramentas, possibilitando

maiores vc‘s - desenvolvimento dos fluidos

● Combinações de óleos minerais , óleos graxos e aditivos ( enxofre , cloro , fósforo, etc)

CUIDADOS AO USAR

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.

Devemos tomar cuida com os seguintes ricos;

● Grande parte dos fluidos possui componentes que podem causar, além do impacto ambiental, doenças ao ser humano.

● Contato do fluido com o operário pode ser direto ou através de vapores, névoa ou subprodutos formados durante a usinagem.

● Doenças causadas pela ação direta com o fluído de corte

– Problemas de pele (irritações, dermatites, erupções, ...)

– Câncer (pele, reto, cólon, bexiga, estômago, esôfago, pulmão, próstata, pâncreas,...)

– Doenças pulmonares (asma, bronquite, pneumonia, fibroses, redução da capacidade respiratória,...)

FUNÇÕES E FINALIDADES DOS FLUIDOS DE CORTE

Os fluidos de corte cumprem, nas suas aplicações, uma ou mais das seguintes funções:

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.

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.

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. Abaixo é mostrado o uso de fluido de corte desempenhando a função de removedor de cavaco numa operação de furação profunda.

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)

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

-propriedades antiespumantes

-propriedades 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.

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: A 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.

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