Antes de iniciar os testes de torneamento foi necessário realizar uma série de testes de medição de vazão com o sistema MQL através de diferentes regulagens das válvulas de controle, com pressão fixada em 5 bar, até se alcançar a vazão desejada de 80 ml/h, dado que o mesmo não fornece diretamente o valor da vazão de acordo com a regulagem de suas válvulas. A medição de vazão foi feita de forma indireta, posicionando-se os bocais de descarga de fluido dentro de uma proveta graduada de 500 ml, marcando-se um tempo específico e medindo-se a quantidade de líquido co- letado (figura 35).
Figura 35 – Teste de medição de vazão do sistema MQL.
Ainda antes dos testes de torneamento, realizou-se o preparo dos nanolubrifi- cantes. Esse preparo se deu pelo método de dois passos, no qual as nanopartículas previamente obtidas pelos processos citados no tópico anterior foram dispersas no óleo de soja epoxidado. Foram utilizadas concentrações de 0,5% em volume para todos os nanofluidos. A dispersão ocorreu por meio de agitação magnética durante 6h a 20 ºC auxiliada pelo uso do dispersante tolueno.
Após a definição da vazão MQL e o preparo dos nanolubrificantes, foi elabo- rado o programa em linguagem “G” referente às operações de usinagem realizadas e a configuração física da máquina-ferramenta. Os parâmetros de corte utilizados estão listados na tabela 9.
Tabela 9 - Parâmetros de corte usados nos testes de faceamento.
Velocidade de corte (𝑉𝑐) 100 m/min
Avanço (𝑓) 0,1 mm/rot.
Profundidade de corte (𝑎𝑝) 0,3 mm
Os testes de torneamento, consistiram no faceamento do corpo de prova sob diferentes condições de lubrirrefrigeração. Foram utilizados dois corpos de prova de dimensões ligeiramente diferentes. Os parâmetros utilizados foram selecionados com
base em trabalhos anteriores (FERNANDES, 2019; LIEW et al., 2017). A figura 36 mostra um fluxograma dos testes de torneamento.
Figura 36 – Fluxograma dos testes de torneamento.
*Na condição jorro foi utilizado o corpo de prova 1.
Com a máquina devidamente preparada, iniciou-se os testes de faceamento. Primeiramente a condição de lubrirrefrigeração era definida, podendo ser: Jorro, MQL com óleo puro ou com MQNL (mínima quantidade de nanolubrificante). Na usinagem por jorro, utilizou-se uma vazão de 212 l/h aplicada através do próprio sistema do torno. Na usinagem por MQL e MQNL, o fluido foi aplicado através de um sistema separado da máquina, já apresentado no item 3.1.
A Tabela 10 mostra algumas informações relacionadas ao posicionamento dos bocais de aplicação dos fluidos por MQL e MQNL e a vazão utilizada.
Tabela 10 - Parâmetros usados na aplicação dos fluidos por MQL e MQNL.
Vazão 80 ml/h
Pressão 5 bar
Ângulo de incidência* 30º
Distância para a superfície de saída** Aproximadamente 3 cm Distância para a superfície de folga** Aproximadamente 3 cm
* Em relação à superfície de saída/folga da ferramenta. ** A partir da ponta do bocal.
Durante os testes de faceamento o experimento era pausado a cada passada da ferramenta de corte (correspondente a Lf = 52 mm) para a medição da rugosidade
média (Ra), coleta dos cavacos e medição do desgaste de flanco da ferramenta (VBC).
Para as medições de rugosidade, foi adotado um valor de cut-off de 0,8 mm e um range de 9,99 μm, com base no avanço utilizado, conforme recomendação do fabricante. Foram realizadas três medições em uma região intermediária, espaçados de 120° uma da outra, conforme figura 37. A rugosidade média considerada para aná- lise foi obtida pela média aritmética dos três valores obtidos pelo procedimento ante- riormente descrito.
Os cavacos foram coletados, fotografados e acondicionados, para posterior análise.
A medição de desgaste de flanco foi feita através do microscópio digital ótico e do software de medição Micro measure a cada passada, a estação de medição pode ser vista na figura 38. Ficou estabelecido como critério de fim de vida um desgaste de flanco (VBC) de 0,3 mm. Caso a aresta não atingisse o critério de fim de vida estabe-
lecido, a mesma retornava para a máquina para mais uma passada, conforme figura 36.
Figura 38 – Estação de medição para desgaste de flanco (VBC) da aresta usinada.
Os dados de desgaste e rugosidade obtidos durantes os ensaios, foram orga- nizados em formas de tabela considerando o tempo de usinagem para cada passada. Para encontrar o tempo de usinagem foi utilizada a Eq. (1) (COPPINI, 2015):
𝑡𝑢 =
𝜋 . 𝑙𝑓 . (𝑟1+ 𝑟2) 1000 . 𝑓. 𝑉𝑐
(1)
Para cada condição de lubrirrefrigeração os testes de usinagem foram repeti- dos duas vezes, para que posteriormente fossem feitas análises estatísticas acerca dos resultados.
Depois de concluídos os testes de torneamento, foram feitas análises de MEV (imagem e EDS) nas arestas desgastadas. Antes das análises, as amostras foram
limpas com álcool isopropílico no ultrassom por 10 min, secas em um secador elétrico portátil e armazenadas em uma estufa.
Por fim, foram feitas medições da espessura (h’) dos cavacos coletados, com o auxílio do microscópio ótico e do software de medição citados anteriormente, afim de calcular o grau de recalque para os cavacos obtidos sob diferentes condições de lubrificação. A fim de se realizar uma análise estatística acerca dos valores medidos, foram feitas 10 medições, em pontos distintos, em cavacos obtidos para cada condi- ção de lubrificação. O grau de recalque foi calculado com base na eq. 2 (TRENT E WRIGHT, 2004):
𝑅𝐶 = ℎ
ℎ′ (2)
O valor de h foi considerado igual ao hm, obtido através das eqs. 3,4 e 5 (GRZE- SIK et al., 2015): 𝐾𝑟𝑒 = 1 2arccos ( 𝑟𝜀−𝑎𝑝 𝑟𝜀 ) (3) 𝑙𝑘 = 2𝐾𝑟𝑒𝑟𝜀 (4) ℎ𝑚 = 𝑎𝑝𝑓/𝑙𝑘 (5) Onde:
𝐾𝑟𝑒 é o ângulo de corte da ferramenta; 𝑟𝜀 é o raio de ponta da ferramenta;
𝑙𝑘 é o comprimento efetivo de contato; ℎ𝑚 é a espessura média de corte.
4 Resultados e Discussões
Este capítulo apresenta os resultados encontrados a partir dos experimentos realizados, bem como as discussões em torno destes resultados.