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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 3
2.0 – Objetivo ............................................................................................................................... 3
3.0 - O que são Fluidos de Cortes ............................................................................................... 3
3.1 - O Uso ................................................................................................................................ 3
4.0 - Funções e Finalidades dos fluidos de corte ....................................................................... 4
4.1 - Refrigerar a região de corte ........................................................................................... 4
4.2 - Lubrificar as superfícies em atrito ................................................................................ 7
4.3 - Arrastar o cavaco da área de corte................................................................................ 7
5.0 - Classificação dos fluidos de corte ...................................................................................... 8
6.0 - Qualidades e propriedades dos fluidos de corte – Aditivos ............................................ 9
7.0 - Critérios De Seleção .......................................................................................................... 10
8.0 - Problemas comuns no uso de fluidos de corte ............................................................... 10
9.0 – CONCLUSÃO .................................................................................................................. 13
BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 14
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Temperatura na região de corte. ................................................................................. 5
Figura 2 - Distribuição do calor gerado ......................................................................................... 5
Figura 3 - Perda de dureza em função da temperatura. ............................................................... 6
Figura 4 - Escala de temperatura crítica ........................................................................................ 7
Figura 5 - Remoção de cavacos ..................................................................................................... 8
Figura 6 – Tipos de fluidos de corte ............................................................................................ 10
Figura 7 - Resíduos de Fluidos de Corte ...................................................................................... 12
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INTRODUÇÃO
A busca por valores maiores de velocidade de corte sempre foi almejada em
virtude de uma maior produção de peças, e isso foi possível devido ao surgimento de
novos materiais de corte (metal duro, cerâmicas, ultra-duros “PCB” e “PCD”) capazes
de usinar os materiais com altíssimas vc(velocidade de corte), em contrapartida grandes
valores de temperaturas foram geradas na região de corte devido a um grande atrito
entre a peça e a ferramenta. O calor excessivo prejudica a qualidade do trabalho por
várias razões:
1. Diminuição da vida útil da ferramenta;
2. Aumento da oxidação da superfície da peça e da ferramenta;
3. Aumento da temperatura da peça, provocando dilatação, erros de medidas e
deformações.
Para resolver estes problemas surgiram fluidos de corte, que são materiais
compostos porsólidos, gases e, na maioria das vezes, líquidos.
2.0 – Objetivo
Visto que a operação de usinagem necessitava de algo para ajudar na
cisalhamento do material, iniciou-se o desenvolvimento e pesquisa de elementos que
otimizassem o processo de usinagem. Os fluidos de corte surgiram como a ferramenta
ideal para refrigerar a área de corte e auxiliar na preservação da ferramenta, também
notou-se que melhorava o acabamento das superfícies, pois diminuía o atrito entre a
ferramenta e o material a ser cisalhado.
Neste trabalho, temos como objetivo caracterizar os principais fluidos de corte,
assim como definir as suas funções e aplicações no setor da indústria e fabricação de
peças.
3.0 - 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. Frequentemente
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).
3.1 - 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
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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.
4.0 - Funções e Finalidades dos fluidos de corte
Os fluidos de corte cumprem, nas suas aplicações, uma ou mais das seguintes
funções no processo de cisalhamento do material:
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.
4.1 - 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(figura1) a distribuição 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.
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Figura 1 – Temperatura na região de corte.
Na usinagem com ferramenta de geometria definida, a maior parte do calor
gerado vai para o cavaco. A abaixo (figura 2) exemplifica uma distribuição de calor na
região de corte.
Figura 2 - Distribuição do calor gerado
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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 (figura 3) 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.
Figura 3 - Perda de dureza em função 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 (figura 4) indica temperaturas críticas para
diferentes materiais de ferramenta.
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Figura 4 - Escala de temperatura crítica
4.2 - 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
praticamenteelimina-se o gume postiço.
4.3 - 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.
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Na furação profunda, por exemplo, o cavaco formado no fundo do furo tende a
seacumular 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
oufragmentação.
3. Ao se utilizar fluidos de corte os parâmetros de usinagem podem ser
ajustadosde modo a facilitar a obtenção de cavacos menores.
Uma boa remoção dos cavacos (figuras 5) também evita a formação de pontos
onde poderiaminstalar-se focos de microorganismos cuja proliferação causaria a
infectação do fluido de corte.
Figura 5 - Remoção de cavacos
5.0 - 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.
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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)).
6.0 - Qualidades e propriedades dos 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;
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· viscosidade adequada;
· transparência, se possível.
Segue abaixo uma tabela (figura 6) comparativa de algumas características gerais dos 3
principais tipos de fluidos de corte.
Figura 6 – Tipos de fluidos de corte
7.0 - Critérios De Seleção
Escolher o fluido de corte ideal para cada situação é tão complexo quanto
escolher o material e o tipo da ferramenta. Para isso, é fundamental conhecer
amplamente o processo de produção.
O engenheiro deve ter claro qual é o objetivo a ser alcançado com o uso do
fluido: maior produção, mais vida de ferramenta ou precisão dimensional para citar
alguns.
São muitos os fatores que influenciam a escolha de um fluido de corte. Aqui são
citados os mais comuns:
-Processo de Usinagem;
-Máquina-Ferramenta utilizada;
-Produção (diversidade de produtos e matérias);
-Análise Econômica;
-Operadores e Meio Ambiente;
-Recomendações dos Fabricantes.
8.0 - 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
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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 frequente da pele com fluidos de corte (principalmente os que contém óleo na
composição) pode resultar numa variedade de problemas 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.
Podemos citar algumas das 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.
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Figura 7 - Resíduos de Fluidos de Corte
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9.0 – CONCLUSÃO
No estudo realizado, estudamos os tipos de fluidos de corte utilizados nos
processos de usinagem, vimos o quão importante é o uso dessa solução refrigerante e
lubrificante, onde suas principais funções são diminuir o atrito entre a ferramenta de
corte com material da peça e controle da temperatura da região de trabalho (ferramenta
x peça). Com isso, o processo obtêm uma melhor harmonia entre os componentes, como
por exemplo: diminui a emissão de ruídos; melhor acabamento da operação; aumenta
vida útil da ferramenta; diminui o risco da mudança das propriedades mecânicas da
peça; entre outros.
É importante ressaltar que dependendo do material e tipo de operação que será
realizado, devemos realizar um estudo e definir qual o melhor tipo de fluido para esse
caso, visto que com o emprego de aditivos podemos manipular e controlar as
propriedades desejados do fluido, como a viscosidade ou capacidade e transferência
térmica, aumentando a sua qualidade e produtividade. Também não podemos deixar de
se preocupar com o manuseio e descarte desse líquido, uma vez que possui diversas
substancias prejudiciais a sua do colaborador e ao meio ambiente.
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BIBLIOGRAFIA 1.0 - CENTRO DE INFORMAÇÃO METAL MECÃNICA. Santa Catarina.
Apresenta informações tecnológicas e comerciais em fabricação mecânica.
Disponível em: http://www.cimm.com.br;
2.0 – APOSTILA USINAGEM. UFMT - Apostila utilizado na disciplina de
Usinagem, curso de Engenharia Mecânica. FATEC – Tecnologia e Mecânica de
Fabricação, Profº Paulo E. L. de Moraes, 2009.
