Fluidos de Corte

A preocupação, por parte das empresas, na escolha do tipo de fluido mais adequado é crescente, e não depende apenas de questões relativas à produtividade, mas também às questões de saúde e meio ambiente.

Um dos grandes desafios das indústrias metalúrgicas, de fabricação de máquinas e equipamentos, automobilística e mecânica em geral, onde as operações de usinagem de peças metálicas fazem parte do processo, é a redução do uso dos fluidos de usinagem. Esse assunto tem sido tema de pesquisa e desenvolvimento por parte de universidades, fabricantes de ferramentas de corte, de máquinas e de fluidos, por diversos motivos. Entre estes, pode-se citar os efeitos nocivos à saúde dos operadores e a dificuldade de atendimento à legislação ambiental, num mercado cada vez mais exigente e competitivo com relação aos produtos ambientalmente sustentáveis (CNTL-SENAI/RS, 2006). Os fluidos

a) Superfície de Saída a) Superfície de Saída

de corte utilizados na usinagem, quando manejados inadequadamente, acabam atingindo o solo, o ar, a fauna, a flora e os recursos hídricos, causando sérios prejuízos ao meio ambiente (SANTOS, 1999; SALES, 1999).

De acordo com a literatura (SANTOS, 1999; SALES, 1999; COSTA, 2004; ALVES; DEMINICIS, 2007), os fluidos de corte podem ser classificados em quatro categorias: sintético (soluções químicas constituídas por sais e isentas de óleo), semi-sintético (fluido sintético com pequenas quantidades de óleo), óleo emulsionável (emulsões, óleo disperso em água) e óleo de corte integral (óleos básicos aditivados ou não).

Entretanto, existem diversas formas de se classificar os fluidos de corte, e não há uma padronização que estabeleça entre as empresas fabricantes uma unificação. A classificação mais difundida agrupa os produtos da seguinte forma (MACHADO et al., 2009):

1) Ar;

2) Aquosos (água, emulsões e soluções químicas);

3) Óleos (minerais, graxos, compostos, de extrema pressão e de usos múltiplos); Estudos de processos de usinagem com redução ou eliminação do uso de fluidos de corte vêm se tornando cada vez mais importantes devido ao aumento de preocupações com o meio ambiente e com a saúde dos operadores de máquinas-ferramenta, bem como uma alternativa para buscar a redução dos custos de fabricação. No entanto, o comportamento do processo de usinagem em condições severas de aplicação de fluidos lubri-refrigerantes é diferenciado e ainda não compreendido. Desta forma, dentre outros pontos de estudo, são necessárias pesquisas referentes à superfície gerada e à vida de ferramentas de corte em tais condições de usinagem (SANTOS, 1999; SALES, 1999; COSTA, 2004; ZEILMANN; SLOMP, 2007).

A usinagem com MQL é recente e economicamente mais viável do que a usinagem a seco ou quando comparada com a usinagem com fluido de corte (aquosos e óleos). Porém, apresenta questões que não possuem respostas concretas e precisas, tais como, quais são os efeitos sobre a máquina-ferramenta, sobre a peça em trabalho e a ferramenta de corte, bem como todos os efeitos ambientais gerados, por exemplo, a quantidade de óleo suspenso no ar, de óleo aderido à máquina-ferramenta, dentre outros.

Oliveira, (2007), analisou o desgaste de ferramentas no fresamento com alta velocidade de aços endurecidos. Esse autor afirma que a técnica MQF tem pouca capacidade de refrigeração e o objetivo de sua utilização é promover uma pequena lubrificação no corte e minimizar o efeito da flutuação da temperatura na ferramenta. Em seu trabalho presumia-se que o óleo, em forma de névoa, poderia adsorver na superfície de saída da ferramenta durante o período de uma volta em que não há corte e, durante o período de corte, lubrificar a interface cavaco-ferramenta. Deste modo, o atrito na interface

cavaco-ferramenta seria reduzido, além de minimizar as adesões de material da peça na aresta de corte. Como resultado desta maior eficiência no corte, ocorreria um acréscimo na vida da ferramenta. Contudo, os resultados demonstram que a aplicação da técnica MQF não produziu os efeitos desejados na vida da ferramenta quando comparado com a usinagem isenta de fluido.

A explicação deve-se ao fato de que a maior rotação utilizada nesta pesquisa (OLIVEIRA, 2007) dificulta a penetração do fluido na região de corte em função do fluxo de ar gerado pela ferramenta. Deste modo, em elevadas rotações, a eficiência da lubrificação com a técnica MQF é reduzida, minimizando a capacidade do fluido em reduzir o atrito na interface cavaco-ferramenta e as adesões na aresta de corte.

Entretanto, outros trabalhos (COSTA, 2004; DA MOTA, 2006) comprovam que o uso da técnica MQF é totalmente viável, principalmente quando se utiliza baixas velocidades de corte ou o material a ser usinado tem baixa usinabilidade.

Para compreender melhor os resultados da influência do uso de fluidos de corte na usinagem de ferro fundido vermicular, Alves; Deminicis (2007), realizaram diversos experimentos no laboratório de Sistema Flexível de Manufatura, do Instituto Superior Tupy (IST), da Sociedade Educacional de Santa Catarina, SOCIESC. Esses pesquisadores concluíram que a utilização de fluido de corte na furação do CGI resultou em um aumento de produtividade e redução de custos com ferramentas. A vida das ferramentas aumentou em aproximadamente 50% quando usinou-se com fluido de corte, em comparação com a usinagem à seco. Os melhores resultados encontrados foram quando usinaram (furação) ferro fundido vermicular com óleo mineral (35%), adicionado com éster (10%), aditivos EP (5%) e água (50%).

2.10.1 Fluidos de corte para o rosqueamento com machos de corte

Para o rosqueamento existem poucos trabalhos que tratam especificamente do fluido de corte. Pode-se citar como referência o trabalho desenvolvido por Cao e Sutherland (2002), os quais compararam o efeito da lubrificação nas forças de corte e no torque. Além dos testes experimentais, foram realizadas algumas simulações de rosqueamento, utilizando um software específico para a simulação de rosqueamento. Esses autores afirmam que o fluido de corte aplicado no processo de rosqueamento serve para diminuir as forças de usinagem e melhorar a qualidade superficial das roscas fabricadas. Nesse trabalho utilizou- se fluido de corte emulsionável, óleo puro e óleo próprio para o rosqueamento. A Figura 2.20 permite verificar que os valores do torque previsto (software de simulação de rosqueamento) foram menores do que os valores medidos, independentes do tipo de lubrificação/refrigeração.

De acordo com Baker (2003), há um acordo universal em relação aos lubrificantes utilizados em rosqueamento. Sempre que for utilizar fluido de corte, deve-se utilizar fluidos oleosos. Os anúncios que promovem refrigerantes oleosos com vários aditivos são uma evidência indireta de que os machos de corte devem ser utilizados com o máximo de óleo possível, independentemente da marca. A diferença entre cortar a seco e cortar com o uso de óleo é mais dramática para o rosqueamento do que para a maioria das outras ferramentas de corte rotativas.

Figura 2.20 – Comparação das cargas do torque e das forças com diferentes condições de lubrificação (M10 X 1,5; profundidade de corte de 12,7 mm; velocidade do eixo árvore de 175 rpm); Cao e Sutherland (2002)