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Fluidos de corte e suas indispensáveis e necessárias ... · Fluidos de corte e suas indispensáveis e necessárias características protetivas ao sistema no qual circulam (máquinas-ferramentas

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  • Fluidos de corte e suas indispensveis e necessrias caractersticas protetivas ao

    sistema no qual circulam (mquinas-ferramentas e componentes)

    Ps-doutoranda - Marclia Batista de Amorim Finzi LEPU (Laboratrio de Ensino e Pesquisa em Usiangem

    Universidade Federal de Uberlndia

  • Por que importante dedicar ateno especial seleo adequada de FCs?

    Seleo versus Sustentabilidade

    Comportamento?

    Desdobramentos da escolha... Processo de Usinagem e

    sistema no qual circulam Homem Meio ambiente

    Processo de Usinagem e sistema no qual circulam Homem Homem Meio ambiente

    sistema no qual circulam Homem

  • DESEMPENHO DESEJADO Exigncia do material trabalhado

    Fatores decisivos ao usurio na aquisio do FC

    Parmetros de usinagem Processo de Usinagem

    etc.

    (SHEEHAN, 1999; MACHADO et al., 2015)

    Bioestvel

    Tipo de FC Base: Vegetal, mineral ou misto Caractersticas: integral, emulso (macro, micro ou semissinttico) ou sinttico etc.

  • Aquisio

    Custos

    Fatores decisivos ao usurio na aquisio do FC

    Reposio perdas por arraste Monitoramento (mo de obra de manuteno) Descarte

    Tratamento resduos

    (SHEEHAN, 1999; MACHADO et al., 2015)

    Limpeza da mquina

    etc.

  • etc.

    Conformidade a legislao?

    (SHEEHAN, 1999; MACHADO et al., 2015)

    FCs: 7% a 17% x

    Ferramentas: 4%

    Custos de produo totais:

    Fatores decisivos ao usurio na aquisio do FC

  • ISO 9001 ISO 14001 OHSAS 18001

    Me!todo IP 346/80 desenvolvido por cientistas da Shell como um ensaio para determinac!a"o de substa#ncias qui$micas carcinoge#nicas (derme).

    ALGUNS PARMETROS DE CONFORMIDADE/QUALIDADE

    TRGS 611 Elementos restritos na composic!a"o de Fluidos de usinagem por serem formadores de Nitrosaminas.

    VDI 3035 Projeto de ma$quinas-ferramentas, linhas de produc!a"o e de equipamentos perife$ricos que utilizam fluidos de usinagem

  • Confidencial apenas para uso interno www.blaser.com

    Norma Regulamentadora 15 - NR 15Atividades e Operaes Insalubres: Descreve as atividades, operaes e agentes insalubres,

    inclusive seus limites de tolerncia, definindo, assim, as situaes que, quando vivenciadasnos ambientes de trabalho pelos trabalhadores, ensejam a caracterizao do exerccioinsalubre, e tambm os meios de proteger os trabalhadores de tais exposies nocivas suasade. A fundamentao legal, ordinria e especfica, que d embasamento jurdico existncia desta NR, so os artigos 189 e 192 da CLT.

    ! HIDROCARBONETOS E OUTROS COMPOSTOS DE CARBONO! Insalubridade de grau mximo

    ! Destilao do alcatro da hulha.! Destilao do petrleo.! Manipulao de alcatro, breu, betume, antraceno, leos minerais, leo queimado, parafina ou

    outras substncias cancergenas afins.

    Normas Nacionais

  • Preocupao dos fabricantes:

  • (SHEEHAN, 1999; MACHADO et al., 2015; WEGENER et al., 2017)

    Esto entre as tarefas fluidicas dos Fluidos de Corte

    Os fluidos nas mquinas-ferramentas servem para: Lubrificar, Refrigerar, Limpar, Proteo anti-corrosiva, Selar e extinguir fogo com dispositivos vulnerveis. Etc.

    Cada um dos campos de aplicao requer diferentes comportamentos e

    propriedades dos fluidos em uso.

  • Real capacidade de excercer suas propriedades?

    indispensveis aos processos de conformao e usinagem

    Lubri-refrigerao, proteo anti-corrosiva,

    (SHEEHAN, 1999; MACHADO et al., 2015; WEGENER et al., 2017)

    Resultado das aes de escolha do fluidos:

    Qual o compromisso com a qualidade?

  • Qualidade em desempenho depende de:

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  • Assim, o primeiro passo no processo complexo que a seleo de FCs entender a natureza dos diferentes tipos de fluidos disponveis e os pontos fortes e fracos que eles oferecem.

    EVANS, 2012

  • Funo Tipo de aditivo Substncias Modo de ao

    Adi

    tivos

    de

    prot

    eo

    ao

    Flu

    ido

    de C

    orte

    Aditivo anti-envelhecimento, inibidor de oxidao

    Aminas aromticas, sulfeto orgnico, dialquilditiofostato de zinco

    Estabilizao da base oleosa e preveno da oxidao em altas temperaturas.

    Emulsificante

    Aninico: sulfonatos, sabo de p o t s s i o , s a b o d e alcanolaminas, No inico: etoxilato lcool graxo; cido graxo amida; Catinico: sais de amonio quaternario

    Formao e estabilizao da emulso. Reduzem a tenso superficial formando pelcula monomolecular semiestvel na interface leo/gua.

    Inibidor de espuma P o l m e r o s d e s i l c i o , tributilfosfato

    Desestabiliza a espuma no leo, melhora a visibilidade da regio de corte. Reduz a tenso superficial das bolhas menores que se agrupam em bolhas maiores e menos estveis

    Biocida

    C o m p o s t o s d e e n x o f r e , Compostos de Isotiazolinona, A l d e d o s , D e r i v a d o s halogenados, aditivos nitrados, sais de cobre, sais quaternrios de amnio

    Prevenir a contaminao m i c r o b i a n a ; i n i b i r a p r o l i f e r a o d e m i c r o r g a n i s m o s contaminantes e eliminar sua presena

    Adi

    tivos

    de

    prot

    eo

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    perf

    cie

    do

    mat

    eria

    l

    Aditivos anti desgaste cido fosfr ico e cido fosfrico no inico ester, dialquilditiofostato de zinco

    Reduz o desgaste abrasivo por adsoro fsica das superfcies em atrito

    Detergente, Dispersante Sulfonato, fenolato, salicilato, compostos organometlicos contendo magnsio, brio, clcio, etc.

    Impede acumulao de vernizes em superfcies, e a aglomerao de partculas slidas formando depsitos, promove a sua suspenso.

    Surfactantes steres fosfato, sulfonatos e lcoois etoxilados Garantir a uniformidade das emulses

    Aditivo de Extrema Presso (EP)

    Cloroparafina, ster sulfuroso, s t e r c i d o f o s f r i c o , polisulfureto (PS), fosfato de ferro, cloreto de ferro, sulfeto de ferro, sendo os principais compostos de enxofre, fsforo ou cloro

    Proteo contra desgaste pela adsoro ou formao de camadas de reao, previne a micro fuso das superfcies m e t l i c a s , c o n f e r e m lubr i f i cao ad ic iona l . S u p o r t a m e l e v a d a s temperaturas e presses de corte reduzindo o contato metlico

    Modificador de atrito (MA) Mono oleato de glicerol, leo de baleia, gorduras naturais, leos, ster sinttico

    Reduz o atrito e desgaste, melhora a adeso da pelcula lubrificante

    Desativadores de metal Heterociclos, di-amina, fosfito de triarilo F o r m a o d e p e l c u l a adsortiva

    Passivo extrema-presso (PEP) Sobrebasificados de sdio ou sulfonato de clcio Tipo de lubrificante slido, f o r m a o d e p e l c u l a separando superfcies

    Inibidor de corroso

    Sulfonato, compostos orgnicos de boro, amina, aminofosfato, dialquilditiofostato de zinco, cido graxo de cadeia longa, sulfurado, nitrito de sdio

    Inibe ferrugem e corroso de meta i s fe r rosos e no ferrosos (preveno de oxidao)

    Adi

    tivo

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    e Pe

    rfor

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    e d

    o Fl

    uido

    Melhorador do ndice de viscosidade Polmeros

    A u m e n t a o n d i c e d e viscosidade do lubrificante

    Tabela 2.3 - Aditivos usados em fluidos de corte durante as ltimas dcadas, incluindo exemplos e funes associadas , so classificados tambm quanto ao stio de ao.

    Fonte: adaptado de PAWLAK, 2003; CAPELLETTI, 2006; BRINKSMEIER et al., 2015; MACHADO et al., 2015.

    O Papel dos aditivos

  • Alm das modificaes sofridas na composio durante o uso, sofre ainda uma gradativa perda de suas propriedades, resultando em perda da qualidade tcnica desempenhada, exigindo ainda o seu descarte.

    (OLIVEIRA, ALVES, 2007; KURAM, 2013)

    Q u a n d o s e t o r n a c o n t a m i n a d o p o r microrganismos como bactrias e fungos, torna-se menos eficiente na execuo de suas propriedades.

    Alm dos altos custos envolvidos na eliminao dos resduos de FCs h o efeito negativo de seu descarte para o meio ambiente.

    Contaminao microbiolgica

  • Contaminao microbiolgica

    A anlise microbiolgica de FCs pode evidenciar altos nveis de contaminao, que variam de 104 a 1010 Unidades Formadoras de Colnia por mililitro de fluido (UFC/mL)

    (MATTSBY-BALTZER et al., 1989; SANDIN, MATTSBY-BALTZER, EDEBO, 1991; SLOYER, NOVITSKY, NUGENT, 2002; VAN DER GAST et al., 2003; SAHA, DONOFRIO, 2012).

    Uma grande variedade de bactrias so usualmente detectadas, tais como: Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Pseudomonas sp., Alcaligenes, bactrias redutoras de sulfato (BRS) e as conhecidas como Acinetobacter sp.

  • So alteraes resultantes de efeitos, como: % oxidao (dependente da acessibilidade do FC ao oxignio atmosfrico) ou

    % polimerizao de componentes dos FCs (devido a reaes induzidas termicamente).

    % Contaminao microbiolgica

    % Dureza da gua

    % Fora ionnica

    % pH

    A estabilidade qumica de um FC muda significativamente ao longo de sua vida til.

    (SHENG; OBERWALLENY, 1997; MORRISON; ROSS, 2002; ZHAO; TURAY; HUNDLEY, 2006; NEDI!; PERI!; VURUNA, 2009; TOMS; TOMS, 2010; FINZI; 2015 )

    PERDA DO DESEMPENHO DE SUAS PROPRIEDADES

  • Constituintes Quantidade (peso %)

    Soluo Emulso (5,0%) Integrais leo mineral - 3,5 4,0 75,0 1000,0 Emulsificantes - 0,5 1,0 - Agentes aglomerantes - 0,05 0,25 - Tamponadores de pH 5,0 - - Inibidores de corroso 10,0 0,25 0,50 0,0 5,0 Aditivos de extrema presso 4,0 0,0 0,5 5,0 20,0 Biocidas 2,0 desconhecida - Antioxidantes - - 0,0 2,0 Aditivos de lubrificao limtrofe 9,0 - 0,0 10,0 gua 70 95,0 -

    Exemplos de formulao de FC a base de leo e a base de gua (emulso e soluo)

    (BYERS, 2006; RUDNICK, 2013

  • used on the same machine tool, applying the same tool, workpiecematerial, grinding parameters, and MWF-supply parameters. AllMWFs were specially designed three different producers for thesame application (grinding of steel workpieces). However, theexperiments indicate a strong dependence of the grinding power Pcfrom the used MWF. Especially at high depths of cut, the specificlubricating ability of the MWFs leads to significant variations of thecutting power. The example demonstrates the important role theMWF-composition, which varies slightly from product to product,with regard to the productivity of manufacturing processes.

    Vits demonstrated similar effects in earlier works. He comparedoil, emulsion and solutions with varied composition and statedthat increasing lubricating capability results in decreasing normaland tangential grinding forces [258]. Many publications presentedresults, which lead to the propagation of the advantages of usingoil-based MWF in grinding processes [25,111,238]. Besides ofreduced wheel wear and grinding forces, improved workpiecefinish is often combined with the use of oil-based MWFs[34]. However, this is not a general statement as the demandsof the process vary considerably based on the chosen parameters.

    Even though the use of oil-based MWFs has in some cases clearadvantages, lubrication of the contact zone above a threshold cangenerate negative effects as an increased grain cutting depth Tm mayresult. This leads to a higher portion of friction compared to chipgeneration accompanied by higher temperatures. Rising thermalloads of the workpiece layer are the consequence [258]. Whencomparing the performance of oil-based and water-based MWFs ingrinding of case hardened steel 16MnCr5 (AISI5115), Heuer foundthat for the use oil-based MWFs tensile stress in the workpiece layerwas induced (especially at high material removal rates). In contrastto this, emulsions lead in all cases to compressive residual stresses[87]. In view of thermal effects on the workpiece layer water-basedMWFs have a clear advantage [287].

    The presented case studies confirmed the general statement thatoils have a higher lubrication ability and water superior heatconductivity. Irani et al. presented an approach to summarize andassess the characteristics of the common types of grinding fluids[99].

    3.2. Influence of service life on the technical performance of MWFs

    The chemistry of a MWF changes significantly over its service life.However, for oil-based and water-based MWFs, the criteria for theend of the service life differ considerably. Therefore, the effectsoccurring in these types of MWFs are discussed separately in thefollowing.

    3.2.1. Oil-based MWFsChanges of the MWF-chemistry in oil-based systems mainly

    result from effects such as oxidation or polymerization of MWF-components. The amount and rate of oxidation is strongly

    dependent on the accessibility of the MWF to atmospheric oxygen.Polymerization may occur due to thermally induced reactions. Oneconsequence of these chemical effects is a change of the viscosityleading to impaired flow conditions in a machine tool[165,247]. Beside the chemical modification of substances withinthe MWF, volatile substances evaporate especially at highertemperatures (impact load in the contact zone or high tempera-tures within the MWF tank at high productivity) and thus cause adecrease of the concentration of the MWF-component [144].

    Additional changes of the chemical properties of MWFs in oil-based systems result from the contact of the MWF with the tooland workpiece material [13]. In grinding processes, small particlesof the grinding wheel as well as the chips provide a considerablesurface area. The transfer of metallic-ions into the MWF or MWF-components to the surface carries the potential for a noticeableshift within the MWF-chemistry. Significant changes of thechemical composition are also obtained when leakages lead tothe contamination of MWFs e.g. by hydraulic fluids.

    3.2.2. Water based MWFsBesides the effects for oil-based MWFs, which also apply to the

    water-based MWFs, the presence of water leads to a number ofadditional chemical and microbial alterations. As the oil-basedsystems appear to be more stable, water-based MWFs aremonitored on a regular basis. European employers liabilityinsurance associations recommend a weekly monitoring intervalfor MWFs in a running system and starts with a control of thewater, which is used to prepare the new MWF. Parameters whichshould be tested before the MWF is prepared are e.g. the pH-value,conductivity, water hardness, nitrite-/nitrate-/chloride-concentra-tion and microbial contamination of the used water [203]. In casethat these tests reveal unfavorable properties, an early loss of theMWFs performance must be expected.

    As premature aging of water-based MWFs is accompanied byeffects such as corrosion (Fig. 23) of machine tool components andworkpieces, microbial and health issues, as well as higher costs fordisposal and refilling, a systematic monitoring is of highimportance. The following sections aim at presenting the mostrelevant monitoring methods and parameters as well as at

    Fig. 22. Influence of the MWF on the cutting power in grinding at varied depths of cut (source: IWT Bremen).

    Fig. 23. (A) Microbial induced corrosion (MIC) induced by (B) bacteria formingextracellular polymeric substances (EPS) and biofilms at the surface [171].

    E. Brinksmeier et al. / CIRP Annals - Manufacturing Technology 64 (2015) 605628616

    (A) Corroso Microbiologicamente induzida (CMI) por (b) bactrias que formam substncias polimricas extracelulares (EPS) e biofilmes na superfcie

    (ORTIZ; GUIAMET; VIDELA, 1990)

    The usage of MWF-components as carbon- and energy-sourcesby microorganisms may cause significant changes of the MWF-composition. The large variety of MO leads to a situation whichmakes it nearly impossible to identify suitable additives, whichcannot be metabolized by bacteria or fungi. As a consequence of themetabolism, the concentration of desired MWF-componentsdecreases over the service life whereas products of the metabolicprocesses accumulate. Fig. 27 exemplarily summarizes some effectsduring the service life of a water-based MWF. With increasingmicrobial load (colony forming units CFU), the concentration of aselected additive (monoethanolamine, MEA) drops. Furthermore,the technical performance (here, the avoidance of tool wear)diminishes. Further studies revealed an increasing risk of microbialinduced skin damage and infections [233].

    An inversion of the paradigm that microbial activity in MWFscause negative effects is investigated by Brinksmeier andcolleagues. In an interdisciplinary approach, the potential ofbacteria and/or microbial products to act as MWFs or at leastsubstitute MWF-components was revealed. The lubrication abilityof bacterial cells was shown to be superior to commerciallyavailable MWFs under certain circumstances [194,195]. Thisapproach goes beyond the concept of a European MWF-producerto add one bacteria species to emulsions on purpose to avoidsettlement of further, undesired species.

    To reduce negative effects of the microbial contamination,various methods are available. The wide use of biocides such asformaldehyde releasing agents is suitable to delay the microbialcolonization. A complete avoidance even in well cleaned systems isalmost impossible due to the exceptional properties of MO. Ohermethods to control the microbial colonization such as ultravioletlight [208] and gamma radiation have been shown to feature highexpenditures and/or low antimicrobial efficiency [63,175,205].

    Various methods exist to estimate the quantity of MO in MWFs:dip slides, adenosine triphosphate (ATP) measurement by enzy-matic luminescence spectroscopy, measurement of dissolvedoxygen, and catalase tests [39]. In the past, dip slides were usedas a simple method to determine the microbial contamination.However, the test takes at least 24 h or longer to incubate beforethe amount of CFU can be assessed. Additional limitations of the

    methods derive from the used type of nutrient media and the wayof taking the sample: anaerobic MO, slowly growing MO or MOfrom biofilms within the pipe-system of a machine tool will not bedetected [176]. The determination of bacterial load based on theconcentration of the universal energy carrier ATP correlates withthe biological activity of MOs in the MWF [177]. However, thedirect measurement of the number of CFU is not possible asinactive (but living) cells do no produce significant amounts of ATP.Nevertheless, the ATP test is discussed to be suitable for real-timecontrol and it detects all metabolically active MO in the sample[39].

    3.2.8. Demand for automated control systemsTo allow for high productivity and to work at high resource

    efficiency, long service life of water-based and oil-based MWFsmust be achieved. Especially the knowledge on the microbial andchemical properties of a MWF is of high importance for the end-user. Until today, the monitoring methods described above are theonly established tools for a regular monitoring of the MWF-condition. These techniques are often time consuming, prone todeviations due to inter-observer effects, and suffer from pooraccuracy. An approach to automate a demand-oriented MWF-control was presented by Palmowski et al. [173]. The authors aimon developing a closed loop control allowing for the systematicalcombination of (conventional and advanced) sensors withmaintenance methods. This would allow for e.g. the adjustmentof the additive concentration or the addition of biocides withoutthe user taking any action. Fig. 28 illustrates the idea of closed looponline control and demand-oriented maintenance of MWFspresented by Brinksmeier and colleagues.

    One possibility to allow for online measurement of the chemicaland the microbial state of MWFs are electronic noses or tongues[112,202]. However, these sensors have to be calibrated. Prelimi-nary work on this issue has been presented in the last decade[185,270]. Recent findings based on GCMS (gas chromatographywith mass spectrometric detection) revealed that suitable marker-substances can be identified. The application of correspondingsensors might allow for the online-detection of changes within theMWF-composition and thereby improve and facilitate MWF-monitoring and maintenance [173].

    4. Advanced approaches for sustainable MWF-application

    Recent and future challenges in the application of MWFs areeconomically and environmentally driven. To achieve higherproductivity and resource efficiency, two aspects of MWF-application are decisive: the possibility to apply MWFs asmultipurpose fluids and the increased sustainability of MWFs.This section aims on giving an overview regarding todays trendsand possible future developments.

    Fig. 27. Influence of the microbial load on the technical quality of MWFs and toolwear in drilling [143].

    Fig. 28. Approach for online closed loop control of MWFs using advanced sensorssuch as an electronic nose [144].

    Fig. 26. (A) Macroscopic biofilms in a MWF-tank and (B) filter clogged by biofilms[143].

    E. Brinksmeier et al. / CIRP Annals - Manufacturing Technology 64 (2015) 605628618

    (A) Biofilme macroscpico em um tanque contendo fluido de corte e (B) filtro coberto por biofilme (MEYER, 2011)

  • T i p o lubrificante

    Biodegradabilidade (%) Tipo lubrificante

    Biodegradabilidade (%)

    Hidrocraqueados 25 80 Di-steres 50 100 leos brancos 25 45 Poliol Esteres 55 100 leos minerais 10 45 Esteres aromticos 0 95 leos vegetais 75 100 Polipropileno glicis 10 30 Polialfaolefinas 20 80 Polietileno glicis 10 70 Alquilbenzenos 05 25 Polieteres 0 20

    Biodegradabilidade de alguns lubrificantes (PAWLAK, 2003)

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  • Material e mtodos

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    Mineral (semissinttico) Vegetal (emulso)

    DIN-51360-2 (2 horas)

    ASTM-D4627 (24 horas) Concentrao 8%

    !

    !

    Novo x 7 dias x 70 dias

    Cavaco

  • . FC Base Tipo pH

    (uso) Densidad

    e (20 oC) Ponto

    fulgor Viscosida

    de (40 oC) Concentrao

    recomendada (v.v-1)

    Vegetal Emulso 8 , 7 9,2

    0 , 9 5 g /

    cm3 192 oC 55 mm2/s Usinagem FGD* (5-8%)

    Mineral Semissinttico

    8 , 5

    9,2 1,065 g/

    cm3 180 C 56 mm!/s Usinagem FGD*(5-10%)

    Retificao (3-5%)

    Fonte: fabricantes; *Usinagem FGD = Usinagem utilizando ferramentas com geometria definida

    Materiais e mtodos Preparo dos FCs

  • .

    Material e mtodos

    Grau de corroso Significado Superfcie do papel 0 Ausncia Sem alterao 1 Traos de corroso No mximo trs sinais de corroso com dimetro < 1mm

    2 Leve corroso At 1% da superfcie descolorida, porem sinais de corroso em

    maior nmero e mais fortes que no grau 1 3 Mdia corroso Superfcie descolorida entre 1% e 5% 4 Forte corroso Descolorao de mais de 5% da superfcie

    Fonte: DIN 51360-2 e IP 287/87 Petrobrs

    84

    Obteno da curva padro

    Preparar solues padro de 25 mL de volume contendo: 0, 20, 40, 60,

    80, 100 ppm de dicromato de potssio (K2Cr2O7), 1 mL de cido sulfrico (H2SO4)

    3,0 mol L-1.

    Tabela 16 - Como reportar a corroso

    Fonte: IP 287/87- Petrobrs.

    Figura 23 - Aparncia do papel filtro aps teste de corroso.

    GRAU 0 GRAU 1 GRAU 2 GRAU 3 GRAU 4 Fonte: Mtodo IP 287/87- Petrobrs.

    Realizar a leitura de absorvncia em um comprimento de onda

    especfico ( = 430 mm) para estas solues no espectrofotmetro UV-Visvel,

    Figura 3.6. Classificao do papel filtro quanto ao grau de corroso por anlise do aspecto do papel aps ensaio. Fonte: DIN 51360-2 e IP 287/87 Petrobrs

    Tabela 1. Classificao do ensaio de corroso

    2 mL 2 g de cavaco

    (ferro fundido cinzento)

    2 horas

    5 mL 4 g de cavaco

    (ferro fundido cinzento)

    24 horas

    Placa Petri (!35 mm)

    Lavados em acetona (5 segundos) Secagem temperatura ambiente

    ASTM D4627

    DIN 51360-2

    Placa Petri (!35 mm)

  • RESULTADOS

    Fluido de corte base (8% vv-1) e condio

    de teste

    Carga microbiana inoculada UFC/mL

    Carga microbiana de viveis UFC/

    mL

    Grau de corroso determinado Significado

    Vege

    tal Novo - 0,0 0 Ausncia

    7 dias* 6,0 x 1022 1,0 x 105 0 Ausncia

    70 dias* 5,8 x 1023 3,0 x 103 3 Mdia corroso (1% a 5% superfcie)

    Min

    eral

    Novo - 0,0 0 Ausncia

    7 dias* 6,0 x 1022 1,8 x 105 2 Leve corroso (at 1% superfcie)

    70 dias* 5,8 x 1023 1,3 x 104 2 Leve corroso (at 1% superfcie)

    Tabela 2. Classificao do grau de corroso determinado nos dois FCs testados de acordo com a norma DIN 51360-2.!

    *Perodo de realizao da contaminao microbiolgica "in vitro"

  • RESULTADOS

    Fluido de corte base (8% vv-1) e condio

    de teste

    Carga microbiana inoculada UFC/mL

    Carga microbiana de viveis UFC/mL

    Grau de corroso

    determinado Significado

    Vege

    tal

    Novo - 0 Ausncia

    7 dias* 6,0 x 1022 1,0 x 105 0 Ausncia

    70 dias* 5,8 x 1023 3,0 x 103 2 Leve corroso (at 1% superfcie)

    Min

    eral

    Novo - 0 Ausncia

    7 dias* 6,0 x 1022 1,8 x 105 3 Mdia corroso (entre 1% e 5% superfcie)

    70 dias* 5,8 x 1023 1,3 x 104 4 Forte corroso (mais 5% superfcie)

    Tabela 3. Classificao do grau de corroso determinado nos dois FCs testados de acordo com a norma ASTM

    *Perodo de realizao da contaminao microbiolgica "in vitro"

  • Norma FC de base vegetal FC de base mineral Novo 7 dias* 70 dias* Novo 7 dias 70 dias

    DIN 51360-2 - - 1% a 5% - < 1% < 1% ASTM D4627 - - < 1% - 4% >5%

    Tabela 4. Resultados dos ensaios de corroso realizados para os dois FCs utilizando-se as duas normas

    *Perodo de realizao da contaminao microbiolgica "in vitro"

    RESULTADOS

  • RESULTADOS

  • Estratgias de gesto dos FC PARMETRO MEDIDA

    leos contaminantes de fugas de sistemas hidrulicos

    Implantao de plano de manuteno do sistema Manuteno preventiva e emprego de juntas adequadas que reduzam fugas Emprego do mesmo leo base para a formulao de fluidos de usinagem, sistemas hidrulicos e engraxe Instalao de decantadores ou centrfugas para a separao dos leos contaminantes

    Partculas slidas metlicas oriundas do processo (carepas, limalhas, cavacos)

    Instalao de sistema de filtrao eficiente (filtros: no-tecido de polipropileno, papel; peneiras) Decantao Centrfugas Separadores magnticos

    Resduos contaminados (panos, plsticos) Capacitao dos funcionrios

    Monitoramento da qualidade dos fluidos de corte

    Medida de pH: deve manter-se alcalino (conforme orientao do fornecedor) leos estranhos: necessrio detect-los para evitar um aumento na velocidade de degradao do fluido Teste de corroso: permite levantar o poder corrosivo do fluido Cloretos: este ensaio controla o poder corrosivo e instabilidade da emulso Slidos em suspenso: controla o nvel de slidos para proteger a ferramenta e no interferir no acabamento da pea e danos ao sistema (desgaste abrasivo)

    Parmetros de controle dos fluidos aquosos

    Dureza: um certo grau de dureza evita a formao de espumas. Uma gua com uma dureza muito alta pode desestabilizar a emulso Sais dissolvidos: controle de sulfatos e cloretos Slidos: devem ser menores que 500 mg/L Microrganismos: para evitar a proliferao de fungos e bactrias, no devem exceder a 10 UFC/mL Monitoramento da eficincia de aditivos anticorrosivos gua de reposio: gua deionizada para evitar a contnua acumulao de ons de clcio, cloretos, nitratos e metais pesados, que incidem negativamente na estabilidade dos fluidos. Utilizao de gua com baixo grau de dureza

    Contaminao por microrganismos (bactrias, fungos)

    Limpeza geral, desinfeo do sistema e a utilizao de biocidas (preveno e/ou controle) Sistema eficiente de filtragem e de aerao do fluido (repouso) Cultivo de amostras de FC para deteco da contaminao microbiolgica Monitoramento/Controle da formao de biofilmes Controle da temperatura externa

    Arrastes de fluidos de usinagem por cavacos

    Otimizar as dimenses da pea a ser usinada para que a quantidade de material a ser retirada seja mnima (near net shape) Implantar sistema de drenagem de fluido aderido aos cavacos

    Aerossolizao do fluido de corte e de seus contaminantes

    ventilao, guardas de proteo instaladas nas mquinas de usinagem, bem como sistemas de exausto afetam a a distribuio (tamanho de partculas e quantidade) dos aerossis liberados na zona de respirao do trabalhador

    Derrames

    Plano Informativo para operadores de mquinas-ferramenta Formao de pessoal e conscientizao atravs de palestras e cursos Derramamentos e respingos produzidos no processo de usinagem podem ser eliminados mediante instalao de uma tela protetora

    Medidas de controle adotadas

    (ASM Handbook, 1992; LIU et al., 2010)

  • Estratgias de gesto dos FC

    Valor medido Potenciais problemas associados Medidas de controle Concentrao: < 3%

    Contaminao microbiolgica, odores ruins, problemas de processamento, corroso e problemas de filtragem causados por fungos

    Adicionar FC concentrado e se necessrio, um biocida

    Concentrao: > 10%

    Irritao na pele, problemas de espuma, problemas de processamento, custo elevado do lquido de arrefecimento

    Adicione gua at que a concentrao recomendado seja alcanada

    leo do crter > Concentrao

    Contaminao microbiolgica, poluio do FC, irritao da pele, problemas de processamento

    Remoo de leo mecnico (suco, desnatao, separao)

    valor pH > 9,3 Irritao na pele EPI

    valor pH < 8,7 Contaminao microbiolgica, odores, problemas de processamento, corroso

    Adicionar FC concentrado, parcial ou a troca completa, utilizao de aditivos possveis

    Condutividade > 6 mS/cm

    Problemas de processamento, corroso, depsitos de sal, lavagem imperfeita

    Parte ou mudana completa, adicione a gua macia

    Dureza > 40 d (Alemo)

    Corroso, depsitos de sais, limpeza ineficaz, pouca atividade de limpeza

    Parte ou mudana completa, adicione a gua macia

    D u r e z a < 1 0 d (Alemo)

    Problemas de espuma Adicionar gua de dureza superior ou aumentar a dureza com um aditivo

    Cloreto > 100 mg/L possvel que ocorra corroso

    (RAVE, JOKSCH, 2012) EPI, equipamento de proteo individual

  • A utilizao de FCs contendo biocidas mais efetivos, que sejam submetidos ao monitoramento microbiolgico rotineiro, para uma resposta precoce quando da contaminao, numa indstria com boas prticas de produo, so necessrias para evitar a contaminao, multiplicao e formao de biofilme, alm de garantir uma usinagem produtiva e eliminao de danos aos sistemas nos quais os FCs circulam devido a sua perda de propriedades anti-corrosivas.

  • Obrigada!!

    Dra. Marclia Batista de Amorim Finzi

    Ps-doutoranda (LEPU) Laboratrio de Ensino e Pesquisa em Usinagem

    Programa de Ps-graduao em Engenharia Mecnica UFU

    Doutora em Engenharia Mecnica FEMEC/UFU (Conceito 7 CAPES)

    Doutora em MIcrobiologia ICBIM/UFU (Conceito 6 CAPES)

    (34) 99912-1514 [email protected]