Apostila Usinagem PUC Minas Capítulo 11

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Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Capítulo 11 
 
Fluidos de Corte: Fundamentos, Aplicações e Tendências 
 
11.1 - Introdução 
Inúmeros trabalhos científicos estão direcionados ao estudo dos fluidos de corte nos 
processos de usinagem. Neste capítulo é feita uma revisão desse assunto e 
apresentada de forma sintetizada para melhor entendimento. 
 
11.2 - Funções dos Fluidos e Aditivos Utilizados 
As principais funções dos fluidos de corte são de refrigerar em altas velocidades e de 
lubrificar em baixas velocidades de corte. Apresentam, ainda outras funções 
classificadas como auxiliares. 
 
Como Agem os Fluidos de Corte 
Ainda não está completamente claro como o fluido de corte ganha acesso a 
interface, nem até que ponto ele pode chegar. Rebinder e Shreiner (1949) apud 
Smith et alli (1988) apresentaram uma teoria que defende a ação físico-química 
entre o fluido, a ferramenta e a peça. Merchant (1950 e 1957) e Postinikov (1967) 
sugerem que o lubrificante penetra contra o fluxo de metal, chegando à ponta da 
ferramenta por ação capilar, assumindo que o contato com a interface não é 
completo, ou seja, há falhas de contato. Isto caracteriza a ocorrência das condições 
de escorregamento e que há a formação de um filme lubrificante de baixa tensão de 
cisalhamento, na interface cavaco-ferramenta. Williams e Tabor (1977), por meio de 
experimentos onde usou oxigênio e argônio puros e suas misturas com CCl4 como 
lubrificantes na usinagem do aço, verificaram que a penetração do fluido depende da 
pressão de vapor e do tamanho molecular. Eles ainda propuseram um modelo para 
estimar as dimensões das capilaridades interfaciais, que seriam de alguns milhares 
de Angstrons (Å). 
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Trent (1967, 1988 “a”, “b”, “c” e 1991) em seus estudos sobre a interface cavaco-
ferramenta, mostra evidências, por meio de técnicas de interrupção repentina do 
corte seguida de análises metalográficas da raiz do cavaco, da existência de uma 
zona de aderência e que o lubrificante não tem acesso a esta zona. Childs e Rowe 
(1973) também sustentam esta teoria e comentam que atenção deve ser voltada, 
então, para a zona de escorregamento. 
Em velocidades de corte mais elevadas, os fluidos de corte passam a atuar mais 
como refrigerantes e menos como lubrificantes, Trent (1991) diz que, nestas 
condições, o fluido atua na zona de escorregamento, alterando o gradiente térmico 
na ferramenta e reduzindo o volume da mesma afetado pelo superaquecimento. 
Williams (1977) explica que o fluido perde o efeito lubrificante a altas velocidades de 
corte, quando o fluxo de fluido que tende a fluir em direção à ponta da ferramenta 
por ação capilar, é direcionado para fora da interface por uma ação hidrodinâmica 
induzida. Este efeito seria mais pronunciado com o aumento da velocidade de saída 
do cavaco. Assim o fluido utilizado em altas velocidades de corte teria apenas 
características refrigerantes, recomendando-se um óleo à base de água. 
De Chiffre (1977) apresentou modelos que fornecem descrições analíticas para 
diferentes relações envolvidas na utilização de fluidos de corte nos processos de 
usinagem. Segundo ele, há uma redução no comprimento de contato, implicando 
em: 
1) - Redução do grau de recalque, isto é, um cavaco mais fino é obtido; 
2) - O grau de deformação do cavaco é reduzido; 
3) - A velocidade de saída do cavaco é aumentada; 
4) - Forças e potências de corte são reduzidas; 
5) - Vibrações são reduzidas; 
6) - A formação da aresta postiça de corte é reduzida (também reportado por 
Trent,1991); 
7) - Redução na geração de calor, com conseqüente redução da temperatura na 
interface. 
Este pesquisador reforça esta teoria em outros trabalhos (De Chiffre 1978, 1981, 
1984 e 1988). 
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Vários mecanismos de desgaste tais como adesivo, abrasivo e difusivo estão 
operando simultaneamente sobre a ferramenta e a intensidade de cada um não 
depende exclusivamente das propriedades dos materiais da peça e da ferramenta, 
mas também de fatores tais como temperatura e tensão normal, que são 
dependentes das condições de corte (Kurimoto e Barrow, 1981). Os fluidos de corte 
podem agir em tais fatores e influenciar estes mecanismos, seja reduzindo a taxa de 
desgaste, daqueles termicamente ativados, quando o fluido age como refrigerante, 
ou agindo como lubrificante, prevenindo os mecanismos de desgaste por adesão ou 
"attrition". Por outro lado, Trent (1991) apresenta algumas situações onde o fluido 
pode aumentar a taxa de desgaste, quando acessa a regiões desgastadas e 
promove uma aceleração do mecanismo de desgaste corrosivo, que se sobrepõe 
aos demais mecanismos. 
Motta (1994), utilizando fluidos emulsionáveis, semi-sintéticos, sintéticos e integrais, 
em aço NB 8640, no processo de torneamento com ferramentas de metal duro triplo 
revestidas, mostrou que a utilização de fluidos melhorou em todos os casos a vida 
da ferramenta. Já no processo de fresamento, Vieira (1997), também usinando o aço 
NB 8640, com fluidos emulsionáveis, semi-sintéticos, sintéticos e integrais e 
ferramentas de metal duro, encontrou que a utilização de fluidos piora a vida da 
ferramenta e, para este processo, nas condições utilizadas, o fluido não é 
recomendado. Recentemente, Dewes et alli (1998), também no fresamento do aço 
para matrizes AISI H13, com fresas de metal duro revestidas com TiCN, usinando 
nas seguintes condições: a seco; com uma mistura pulverizada; com o método 
convencional de baixa pressão e à alta pressão, encontraram que a condição a seco 
apresentou maior vida, enquanto que a alta pressão a menor. Com isto, concluíram 
que a vida da fresa é governada predominantemente pela flutuação térmica e não 
pela máxima temperatura de operação, o que concorda com os resultados 
apresentados por Vieira (1997). 
Maekawa et alli (1998) fizeram um estudo, no processo de torneamento, 
questionando a eficiência dos fluidos de corte. Eles concluíram que os fluidos à base 
de água podem ser substituídos pela condição a seco, em vc = 350 m/min, f = 0,25 
mm e ap = 0,5 mm, sem nenhuma perda nas características da peça. Concluíram 
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também que a usinagem sem fluido reduz levemente a vida das ferramentas, e o 
aumento do custo de produção é relativamente pequeno. 
Recentemente Da Silva et alli (1998) mostraram evidências que na ausência de 
fluidos, há o contato perfeito na interface, mesmo sob baixos níveis de tensão. Na 
presença do fluido de corte (ar, água, óleo, etc.) ele irá preferencialmente atuar na 
periferia da zona de aderência, evitando o contato cavaco-ferramenta nesta zona, 
denominada de zona de escorregamento (Trent, 1991). Isto resulta na redução da 
oscilação do comprimento de contato cavaco-ferramenta e das forças de usinagem. 
Ele mostrou também, usinando no vácuo, que o ar atmosférico apresenta igual ou 
superior performance na redução destas oscilações que o fluido de corte. Já em 
altas velocidades de corte, a elevada temperatura gerada na interface pode 
promover a formação de gases oriundos do fluido e gerando uma barreira e 
comprometendo ainda mais o seu acesso. Exatamente neste ponto entra todas as 
justificativas e defesas da utilização de vazões de fluidos cada vez mais reduzidas e 
direcionadas exatamente onde o fluido pode acessar, que é na zona de 
escorregamento (Machado e Wallbank, 1997 "a" e "b", Da Silva e Wallbank, 1998 e 
Da Silva, 1998). 
Quanto à capacidade do fluido de corte em limpar os cavacos dazona de corte, 
depende da viscosidade e vazão do mesmo, além é claro da operação de usinagem 
e do tipo de cavaco sendo formado (Machado e Da Silva, 1993). 
Em processos como a furação e o serramento, a ação mecânica do fluido é de suma 
importância, pois ele atuando como meio transportador pode evitar a obstrução do 
cavaco na zona de corte e, consequentemente, a quebra da ferramenta. 
Os fluidos de corte, além de refrigerar e de lubrificar, devem ainda possuir outras 
propriedades que produzirão, em níveis operacionais, melhores resultados. Estas 
propriedades podem ser enumeradas, como segue: Anti-espumantes, anticorrosivas 
e antioxidantes; antidesgaste e antisolda (EP); boa umectação; capacidade de 
absorção de calor; transparência, inodor, não formar névoa, nem provocar irritações 
na pele; compatibilidade com o meio ambiente; baixa variação da viscosidade 
quando em trabalho (índice de viscosidade compatível com a sua aplicação). 
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Para conferir aos fluidos de corte estas propriedades ou para reforçá-las, alguns 
produtos químicos, chamados de aditivos, são utilizados: 
 
• Antiespumantes - Evitam a formação de espumas que podem impedir uma boa 
visão da região de corte e comprometer o efeito de refrigeração do fluido. Estes 
aditivos reduzem a tensão interfacial do óleo de tal maneira que bolhas menores 
passam a se agrupar formando bolhas maiores e instáveis. No controle das 
espumas geralmente usa-se cêras especiais ou óleos de silicone. 
 
• Anticorrosivos - Protegem peça, ferramenta e máquina-ferramenta da corrosão. 
São produtos à base de nitrito de sódio ou que com ele reagem, óleos sulfurados 
ou sulfonados. É recomendável usar o nitrito de sódio com precaução, pois são 
suspeitos de serem cancerígenos. Deve-se usar baixos teores de nitrito de sódio. 
 
• Detergentes - Reduzem a deposição de lodo, lamas e borras. São compostos 
organometálicos contendo magnésio, bário, e cálcio entre outros. 
 
• Emulgadores - São responsáveis pela formação de emulsões de óleo na água e 
vice-versa. Reduzem a tensão superficial e formam uma película monomolecular 
semi-estável na interface óleo-água. Os tipos principais são os sabões de ácidos 
graxos, as gorduras sulfatadas, sulfonatos de petróleo e emulgadores não-iônicos. 
 
• Biocidas - Substâncias ou misturas químicas que inibem o desenvolvimento de 
microorganismos. 
 
• Aditivos Extrema Pressão (EP) 
 
Em operações mais severas onde uma lubricidade adicional é necessária, pode-se 
utilizar de aditivos extrema pressão. Eles conferem aos fluidos de corte uma 
lubricidade melhorada para suportarem as elevadas temperaturas e pressões do 
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corte, reduzindo o contato metal-metal. São compostos que variam na estrutura e 
composição. São suficientemente reativos com a superfície usinada, formando 
compostos relativamente fracos na interface, geralmente sais (fosfeto de ferro, 
cloreto de ferro, sulfeto de ferro, etc.) que se fundem a altas temperaturas e são 
facilmente cisalháveis. Podem ser relacionados em ordem crescente de eficiência 
como: matérias graxas e derivados, fósforo e zinco, clorados, sulfurizados inativos, 
sulfurizados ativos, sulfurados e os sulfuclorados. Os mais empregados são aditivos 
sulfurizados, sulfurados e fosforosos. 
 
Lubrificantes Sólidos 
Os sólidos podem ser utilizados com objetivos de lubrificação de duas maneiras 
distintas (Ferraresi, 1977): 
 
a) Lubrificantes Sólidos - pó aplicado diretamente na superfície de saída da 
ferramenta, antes da operação de usinagem. Geralmente é utilizado como veículo 
uma graxa ou um óleo viscoso. As minúsculas partículas, de dissulfeto de molibdênio 
(MoS2) ou grafite, que apresentam tensões limites de cisalhamento baixas, se 
aderem às asperidades da superfície, reduzindo o atrito entre as superfícies 
metálicas; 
 
b) Aditivos Metalúrgicos - são elementos adicionados ao material da peça durante 
a sua fabricação. Normalmente são adicionados enxofre, bismuto, chumbo, 
manganês, telúrio ou selênio. Estes elementos combinados normalmente formam 
compostos de menores resistências ao cisalhamento que a própria matriz. Nos 
processos de fabricação destes materiais, como no caso dos aços, a desoxidação 
feita com o cálcio tem apresentado melhores resultados que quando feita com o 
silício, e influenciam nas características finais dos metais. São então produzidos os 
materiais chamados de livre corte, por apresentarem melhor usinabilidade que o 
mesmo, sem a adição destes elementos, podendo ser usinados a velocidades de 
corte maiores e proporcionando maiores vida das ferramentas de corte (Pizzi et alli, 
1997). 
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11.3 - Benefícios Proporcionados pelos Fluidos de Corte 
Modernamente tem-se obtido grandes avanços quanto à qualidade dos fluidos de 
corte, e estes avanços tem sido conseguido devido à alta competitividade dos 
fornecedores e a pressão exercida por agências de proteção ambiental e de saúde. 
As principais funções do fluido de corte são: 
• Lubrificar a baixas velocidades de corte; 
• Refrigerar a altas velocidades de corte. 
Como funções secundárias, tem-se: 
 A - Melhoria no acabamento superficial da peça usinada; 
 B - Ajudar a retirar o cavaco da zona de corte; 
 C - Proteger a máquina-ferramenta e peça da corrosão atmosférica; 
 D - Evitar o aquecimento excessivo da peça; 
 E - Contribuir na quebra do cavaco; 
 F - Refrigerar a máquina-ferramenta. 
 
A - O acabamento superficial dos componentes usinados está relacionado com a 
força de usinagem que depende dentre outros fatores, da qualidade da lubrificação 
usada. Pequenas partículas da aresta postiça de corte é outro fator que deteriora 
imensamente o acabamento superficial da peça usinada. O uso de fluidos 
lubrificantes torna-se benéfico a baixas velocidades de corte, tendendo a eliminar a 
APC, resultando em melhoria do acabamento superficial (Trent, 1991). 
Em elevadas velocidades de corte, o fluido atua mais como refrigerante, abaixando a 
temperatura média nas zonas de cisalhamento, principalmente na primária, já que 
praticamente não tem acesso à secundária. Com isto o efeito de amolecimento do 
material, devido ao aumento da temperatura fica reduzido, o que faz com que as 
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forças de corte se elevem, e que poderá promover piora na rugosidade da superfície 
da peça. 
B - O cavaco formado deve ser retirado da região de corte, pois o mesmo pode 
eventualmente riscar ou comprometer o acabamento superficial do material usinado 
ou promover avarias nas pastilhas de corte. Em processos como furação e 
brochamento, por exemplo, o fluido tem grande importância na condução e na 
retirada do cavaco da região de corte. 
 
C - São adicionados aditivos anti-oxidantes e anti-corrosivos aos fluidos com 
objetivos de proteger as partes metálicas da máquina-ferramenta e a superfície da 
peça, contra oxidações e corrosões. Estes aditivos permanecem atuantes mesmo 
cessadas as operações de corte. 
 
D - O calor é naturalmente gerado em decorrência do processo de corte dos 
materiais. O aumento da temperatura na peça promove a sua dilatação. Em 
materiais com grandes coeficientes de expansão térmica, os problemas de controle 
dimensional são maiores. Em operações onde a alimentação e a retirada da peça é 
feita de forma manual, deve haver a precaução quanto a queimaduras na pessoa 
responsável pela execução destaetapa. O uso do refrigerante controla a elevação 
excessiva da temperatura reduzindo os efeitos de superaquecimento da peça 
fabricada. 
E - Utilizando-se de quebra-cavacos hidráulicos, injetando fluido sob alta pressão, 
Machado (1990) mostrou uma melhora na quebra do cavaco, usinando ligas de 
titânio e de níquel. 
O fluido de corte atua na interface diminuindo a área de contato cavaco-ferramenta, 
provocando uma maior curvatura (Childs, 1972). Com isto há diminuição do raio de 
curvatura natural do cavaco, rc, promovendo uma elevação do nível de tensões, 
podendo levar o material até a valores de deformações críticas de ruptura, facilitando 
a quebra, e atuando como um parâmetro ativador do controle do cavaco (Sales, 
1995 e Sales et alli, 1997). 
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Paulino et alli (1997), quando usinando aço NB 5140, utilizando-se de ferramentas 
de metal duro, triplo revestidas, com superfície de saída lisa, verificaram uma 
melhora na quebra do cavaco, quando adicionando fluido de corte emulsionável, 
concentração de 3%. 
Trent (1991) afirma que em baixas velocidades de corte não é necessário que o 
fluido de corte apresente propriedades refrigerantes mas sim lubrificantes. Com a 
predominância da lubrificação há redução do atrito, reduzindo a região de aderência, 
e consequentemente prevalecendo a de escorregamento. Com isto evita-se a 
formação da aresta postiça de corte (APC), que é prejudicial ao acabamento da 
superfície da peça. A Figura 11.1 mostra esquematicamente a influência do fluido 
atuando como lubrificante, na formação da APC. 
 
(a) (b) 
 (a) - APC, usinando a seco; (b) - APC, usinando com óleo lubrificante 
 emulsionável. 
Figura 11.1 - Interface cavaco-ferramenta, na presença de APC 
 
 
É sabido que a eficiência do fluido em reduzir a temperatura da ferramenta diminui 
com aumento da velocidade de corte e da profundidade de corte (Williams, 1977). 
Smart e Trent (1974), por meio do método metalográfico aplicado a ferramentas de 
aço rápido, usinando níquel e aço com fluido emulsionável 3%, obtiveram as 
isotermas e como resultados encontraram que a atuação do fluido como refrigerante 
reduz levemente a máxima temperatura na interface, mas faz que haja um grande 
aumento no gradiente de temperatura entre as regiões interna da ferramenta e 
imediatamente vizinha do lado de fora, que sofreu resfriamento. 
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11.4 - Classificação dos Fluidos de Corte 
Existem diversas formas de se classificar os fluidos de corte e não há uma 
pradronização que estabeleça uma única classificação entre as empresas 
fabricantes. 
Uma primeira classificação agrupa os fluidos da seguinte forma: 
- Ar; 
 
- Aquosos: a) - água; 
 b) - soluções químicas; 
 c) - emulsões. 
 
- Óleos: a) - óleos minerais; 
 b) - óleos graxos; 
 c) - óleos compostos; 
 d) - óleos de extrema pressão; 
 e) - óleos de usos múltiplos 
 
Uma segunda classificação traz os fluidos divididos em dois grupos: 
 
 
 
I - Fluidos formados apenas por óleo integral 
Ii - Fluidos formados a partir da adição de óleo concentrado à água. 
 Ii.1. Emulsões 
 Ii.2. Soluções 
Os dois grupos podem ser melhor explicados como segue: 
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Óleos Integrais 
Óleos vegetais e animais foram os primeiros lubrificantes empregados como óleos 
integrais na usinagem dos metais. A utilização destes como fluidos de corte tornou-
se inviável, devido ao alto custo e rápida deterioração. Porém, são empregados 
como aditivos nos fluidos minerais, objetivando melhorar as propriedades 
lubrificantes destes. 
Óleos integrais são, basicamente, óleos minerais puros ou com aditivos, 
normalmente de alta pressão. O emprego destes óleos nos últimos anos como fluido 
de corte tem perdido espaço para os óleos solúveis em água, devido ao alto custo 
em relação aos demais, aos riscos de fogo, ineficiência a altas velocidades de corte, 
baixo poder refrigerante e formação de fumos, além de oferecerem riscos à saúde 
do operador. Os aditivos podem ser a base de cloro ou enxofre ou mistura destes 
dois, dando características de extrema pressão (EP) ao fluido. Fósforos e matérias 
graxas são também utilizadas e atuam como elementos antidesgaste. Os óleos 
minerais são hidrocarbonetos obtidos a partir do refinamento do petróleo cru. Suas 
propriedades dependem do comprimento da cadeia, estrutura e grau de refinamento. 
Óleos minerais básicos empregados na fabricação de fluidos de corte podem ser 
(Shell, 1991): 
Base parafínica: Derivam do refinamento do petróleo cru parafínico de alto teor de 
parafinas (ceras), que resultam em excelentes fluidos lubrificantes. Estes óleos são 
encontrados em maior abundância e, portanto, apresentam um custo menor, 
possuem alto índice de viscosidade (IV), maior resistência à oxidação, são menos 
prejudiciais à pele e ainda menos agressivos à borracha e plástico. 
Base naftênica: Derivam do refinamento do petróleo cru naftênico. O uso destes 
óleos como básicos para fluido de corte, tem diminuído em função de problemas 
causados à saúde humana. Os fluidos lubrificantes são de baixa qualidade e são 
escassos. 
Óleos minerais de base aromática: Não são empregados na fabricação de fluidos 
de corte. São excessivamente oxidantes, porém podem melhorar a resistência ao 
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desgaste e apresentar boas propriedades EP, quando presentes em grandes 
quantidades, em óleos parafínicos. 
 
Emulsões 
São compostos de duas fases, uma fase contínua consistindo de pequenas 
partículas de óleo mineral (derivado do petróleo) ou sintéticos suspensos na água 
(segunda fase). As emulsões de óleo de petróleo geralmente têm capacidades 
lubrificantes maiores, porém, capacidade refrigerante inferior. Em geral, as emulsões 
apresentam propriedades lubrificantes e refrigerantes moderadas. 
Fluidos Emulsionáveis Convencionais 
São compostos de óleos minerais adicionados à água nas proporções de 1:10 a 
1:100, mais agentes emulgadores que garantem a miscibilidade destes com a água. 
Esses emulgadores são tensoativos polares que reduzem a tensão superficial 
formando uma película monomolecular relativamente estável na interface óleo-água. 
Assim os emulgadores promovem a formação de glóbulos de óleo menores, o que 
resulta em emulsões translúcidas. 
A estabilidade destas emulsões se deve ao desenvolvimento de uma camada 
elétrica na interface óleo-água. Forças repulsivas entre glóbulos de mesma carga 
evitam a coalescência destes. Para evitar os efeitos nocivos da água presente na 
emulsão empregam-se aditivos anticorrosivos tais como nitrito de sódio, que ainda é 
utilizado na fabricação de óleos de corte emulsionáveis. São usados ainda biocidas, 
que inibem o crescimento de bactérias e fungos, porém devem ser compatíveis com 
a pele humana e não serem tóxicos. Os elementos EP e antidesgaste usados que 
aumentam as propriedades de lubrificação, são os mesmos empregados para óleos 
puros. No entanto, o uso de cloro como aditivo para fluidos de corte vem 
encontrando restrições em todo o mundo, devido aos danos que este causa ao meio 
ambiente e à saúde humana. Por esta razão procura-se substituir o cloro por aditivos 
à base de enxofre e cálcio. Usa-se ainda gordura e óleos (animal e vegetal) para 
melhorar as propriedades de lubrificação. 
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Fluidos Semi-Sintéticos (Microemulsões)Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
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Os fluidos semi-sintéticos são também formadores de emulsões. Eles se 
caracterizam por apresentarem de 5% a 50% de óleo mineral no fluido concentrado 
e aditivos e compostos químicos que verdadeiramente dissolvem-se na água 
formando moléculas individuais. A presença de uma grande quantidade de 
emulsificadores propicia ao fluido uma coloração menos leitosa e mais transparente. 
A menor quantidade de óleo mineral e a presença de biocidas aumentam a vida do 
fluido de corte e reduzem os riscos à saúde. 
Aditivos EP, anticorrosivos, agentes umectantes, são utilizados como nos fluidos 
anteriores. Adicionam-se também corantes que proporcionam uma cor mais viva e 
aceitável pelo operador da máquina. 
Soluções 
Consistem de um fluido base (óleo de petróleo, solvente de petróleo, fluido sintético 
ou água), que pode ser formulado com vários aditivos que são solúveis neste fluido 
base. Estas soluções são os óleos minerais, os fluidos lubrificantes sintéticos e 
soluções químicas a base de água (chamadas de sintéticos na indústria). 
Pertencendo à classe das soluções, encontram-se os fluidos sintéticos, que se 
caracterizam por serem livres de óleo mineral em suas composições. 
 
Fluidos Sintéticos 
Esses óleos caracterizam-se por não conterem óleo mineral em sua composição. 
Baseiam-se em substâncias químicas que formam uma solução com a água. 
Consistem de sais orgânicos e inorgânicos, aditivos de lubricidade, biocidas e 
inibidores de corrosão entre outros, adicionados à água. Apresentam uma vida maior 
uma vez que são menos atacáveis por bactérias e reduzem o número de trocas da 
máquina. Formam soluções transparentes, resultando em boa visibilidade do 
processo de corte. Possuem agentes umectantes que melhoram bastante as 
propriedades refrigerantes da solução. As soluções são estáveis mesmo em água 
dura. 
Os óleos sintéticos mais comuns oferecem boa proteção anticorrosiva e refrigeração. 
Os mais complexos são de uso geral, com boas propriedades lubrificantes e 
refrigerantes. Faz-se uma distinção quando os fluidos sintéticos contêm apenas 
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inibidores de corrosão, e as propriedades de EP não são necessárias. São 
chamados de refrigerantes químicos ou soluções verdadeiras, apresentam boas 
propriedades refrigerantes. 
11.5 - Método de Aplicação dos Fluidos de Corte 
O fluido de corte pode ser aplicado sob diversas direções e/ou vazões, posicionado 
na interface cavaco-ferramenta ou na peça. Enfim, são inúmeras as combinações 
possíveis para a sua aplicação, mas atualmente os métodos mais utilizados são: 
Jorro do Fluido a Baixa Pressão, ou por Gravidade 
Este sistema é o mais usado devido à sua simplicidade. O fluido é jorrado sobre-
cabeça contra a superfície do cavaco, ou ainda na superfície de saída da 
ferramenta. Neste caso o fluido vai de encontro à superfície fraturada do cavaco, 
sendo arrastado para fora da interface cavaco-ferramenta. Este método dispensa 
dispositivos especiais. A Figura 11.2 ilustra este sistema, onde as setas A, B e C 
mostram a direção de aplicação do fluido. 
 
Plano de
cisalhamento
primário
peça
cavaco
ferramenta
A
B
C
 
 
Figura 11.2 - Direções de aplicação do fluido (Machado, 1990). 
 
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Vazão Extremamente Baixa de Fluido (MQF – Mínima Quantidade de Fluido) 
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Recentemente, fatores como custo, efeitos sobre o meio ambiente e à saúde do 
operador são relevantes quando da seleção do lubrificante e do sistema de 
aplicação, dentro do contexto moderno dos processos de usinagem. A área de 
contato cavaco-ferramenta é muito pequena e sugere-se que a vazão de fluido 
necessária para promover a ação lubrificante seja pequena. Machado e Wallbank 
(1997 “a” e “b”) fizeram estudos e cálculos teóricos da vazão necessária de fluido e 
chegaram a 0,1 ml/h. Em seus trabalhos experimentais, utilizaram baixas vazões de 
fluidos, entre 200 e 300 ml/h, usinando aço (080M40), no torneamento, enquanto em 
um sistema convencional a vazão está em torno de 5,2 l/min. Um venturi foi utilizado 
para fazer a mistura do fluido com o ar comprimido (~ 34 Psi, 2,4 kgf/cm2). O jato 
pulverizado é direcionado sobre a superfície de saída da ferramenta. Da Silva et alli 
(1998) e Da Silva e Wallbank (1998) continuaram nesta linha de pesquisa, fazendo 
testes com vazão de 108 ml/h e monitorando o efeito da lubrificação por meio do 
acabamento da superfície, das forças de usinagem e pela temperatura da peça. Os 
resultados experimentais encontrados foram bastante encorajadores. Eles acreditam 
que, para um futuro recente, a vazão de fluido utilizada tenderá cada vez mais a ser 
reduzida. A Figura 11.3 mostra esquematicamente o sistema de mistura do fluido 
com o ar comprimido. Este dispositivo foi instalado na posição "B" da Figura 11.2, 
entre o cavaco e a superfície de saída da ferramenta. 
 
 
fluido de corte 
ar
mistura 
ar + fluido 
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 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Figura 11.3 - Venturi utilizado para fazer a mistura ar- fluido (Machado e Wallbank, 
1997 "a" e "b"). 
 
No processo de furação das ligas de Al-Si, a chamada lubrificação pseudo-seca ou 
por micro-jato está sendo utilizada. Por meio de um venturi, ar e óleo são misturados 
e, a ferramenta é pulverizada com um jato, direcionado à superfície de saída da 
broca. Neste caso elimina-se a aresta postiça de corte, devido a ação lubrificante do 
fluido e o cavaco permanece praticamente seco (Cselle, 1997). 
Santos (2002) realizou ensaios avaliando o desempenho de brocas de aço rápido, a 
seco e em mínima quantidade de fluido de corte (MQF) e encontrou bons resultados, 
conforme apresentado na Figura 11.4. 
 
0
100
200
300
400
500
600
SR TiN TiCN WC/C MC
V
ID
A
 (
N
Ú
M
ER
O
 D
E 
FU
R
O
S
)
SECO
MQF
 
Figura 11.4 – Desempenho das brocas de aço-rápido no corte a seco com aplicação 
de mínima quantidade de fluido (Santos, 2002). 
 
Sistema a Alta Pressão 
Neste método o objetivo principal é melhorar a quebra do cavaco. Um jato de fluido, 
a alta pressão (48,1 kgf/cm2 à vazão de 15,1 l/min), é jogado em duas direções: na 
primeira, sobre o cavaco, na direção sobre-cabeça (A da Figura 11.2). Na outra, 
contra o cavaco na superfície de saída da ferramenta, conforme direção B da Figura 
11.2. Machado (1990), utilizando este método no torneamento e aplicando o jato nas 
direções A e B, obteve bons resultados usinando ligas aero-espaciais, como de 
titânio e de níquel, que possuem difícil controle do cavaco pelos métodos 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 191
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Aplicações e Tendências 
 
convencionais. Este método também foi utilizado no processo de fresamento por 
Kovacevic et alli (1995). 
Com o principal objetivo de incrementar a lubrificação na interface cavaco-
ferramenta, foi desenvolvido um sistema em que o conjunto suporte e ferramenta de 
corte é vazado, permitindo o fluido passar pelo seu interior, chegando até a 
superfície de saída da ferramenta (Iscar, 1991). Com isto, o fluido chega à interface 
com alta pressão (variável entre 1,03 kgf/cm2, para uma vazão de 0,3 l/min, e 25,83 
kgf/cm2, para uma vazão de 2,3 l/min), reduzindo o contato cavaco-ferramenta. A 
camada de fluido na interface reduz em muito a fonte geradora de calor, na zona de 
cisalhamento secundária, que está na zona de aderência. O calor então é 
principalmente gerado nas zonas de cisalhamento primária, no plano primário e entre 
a superfície defolga da ferramenta e a peça. Neste sistema a ferramenta de corte 
mantém seu interior e a superfície de saída constantemente sob resfriamento, 
mantendo-se fria. O cavaco é resfriado depois de ser deformado no plano primário, o 
que no caso do método de aplicação sobre-cabeça o resfriamento é simultâneo à 
deformação. Isto tende a reduzir a temperatura nesta região e aumentar a 
resistência ao cisalhamento do material da peça, aumentando as forças de 
usinagem. 
Este sistema foi aplicado com sucesso na usinagem dos aços SAE 4140, inoxidável 
SAE 316 e do Inconel 718 (Iscar, 1991). Na Figura 11.5 mostra-se, 
esquematicamente, a proposta deste método, chamado de “jet-cut”. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 192
ferramenta
fluido de corte
cavaco
peça
rotação
avanço
porta
ferramenta
fluido
 
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Figura 11.5 - Princípio de operação do “jet-cut” (Iscar, 1991). 
 
 
11.6 - Problemas Causados ao Meio Ambiente e à Saúde Humana 
Os fluidos de corte podem produzir alguns efeitos prejudiciais, como: 
• Contaminação do meio ambiente, como dos córregos, lagos e rios; 
• A procriação de fungos e bactérias; 
• A produção de vapores tóxicos, com fortes odores desagradáveis, inclusive 
podendo provocar doenças respiratórias; 
• Doenças de pele, entre elas pequenas alergias e dermatites; 
• Doenças pulmonares, como bronquite e asma; 
• Câncer de vários tipos como, de cólon, bexiga, pulmão, pâncreas, sinunasal, 
laringe, entre outros. 
• Riscos de combustão, e até de explosão. 
 
Em geral, os fluidos de corte, desde que corretamente usados, apresentam pouco ou 
nenhum risco ao operador. Deve-se fazer freqüentemente um controle adequado da 
quantidade de fungos e de bactérias e do pH. Entretanto, o contato freqüente e 
prolongado com óleos minerais, pode originar diversas formas de irritações de pele 
(dermatites) e em casos excepcionais até o câncer de pele entre outros (Samitz, 
1974, Runge e Duarte, 1987, Törok et alli, 1991, Batzer e Sutherland, 1998). 
Os óleos de corte emulsionáveis normalmente são alcalinos, e com o tempo de 
contato, reduzem a gordura da pele, ressecando-a e causando erupções. Se não se 
fizer um tratamento apropriado, a pele poderá tornar-se dolorida e vermelha com 
erupções. Esta doença é chamada de dermatite, que se diferencia da alergia, já que 
esta última é bem menos comum e, geralmente, reaparecem com um novo contato 
com o alergênio, o que pode provocar a transferência do operador para outro 
serviço. 
A dermatite pode ser eficientemente controlada, quando os operadores são 
convencidos à prática de uma boa higiene pessoal, aplicando cremes protetores 
apropriados antes do início do serviço e após o trabalho (Barker, 1974). 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 193
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
 
 
 
11.7 - Fluidos de Corte e Suas Relações com o Meio Ambiente 
 
Fluidos Biodegradáveis e Bioestáveis 
O conceito de biodegradabilidade não pode ser aplicado aos fluidos de corte solúveis 
(emulsões e soluções) da mesma maneira como é aplicada aos produtos de 
consumo doméstico. Estes são descartados quase que imediatamente após o uso: o 
detergente usado para lavar louças somente precisa estar estável por poucos 
minutos. O tempo de exposição para o ataque por microorganismos é muito pequeno 
para resultar em qualquer efeito negativo a ser notado pelo usuário desses produtos. 
Nos sistemas de esgotos e de tratamento de água, entretanto, estes produtos devem 
ser facilmente degradados. 
Numa máquina operatriz, a emulsão ou solução deve durar o maior tempo possível. 
Portanto, um fluido de corte não pode ser biodegradável; ao contrário, o fluido de 
corte solúvel deve ser bioestável e compatível com o ambiente. É desejável que a 
água resultante do descarte da emulsão não contenha produtos agressivos à fauna e 
à flora aquáticas. Para isso, é necessário que a formulação de fluidos de corte 
contenha componentes que facilitem e reduzam o custo do descarte. Fenóis e 
nitritos, usados na formulação dos fluidos emulsionáveis, passam para a fase 
aquosa do fluido e, no descarte, encontram-se na água resultante da quebra das 
emulsões. É desejável a sua ausência ou a presença apenas em quantidades 
mínimas. Isto pode ser conseguido através da formulação de fluidos com materiais 
“duros” ao ataque por microorganismos para que biocidas não sejam necessários, ou 
sejam apenas em quantidades mínimas, e fazer com que as emulsões durem o 
maior tempo possível, para reduzir ao mínimo a quantidade de fluido a ser 
descartada (Runge e Duarte, 1987). 
 
 
 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 194
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
 
 
 
 
Técnicas Usadas na Análise de Contaminação Industrial 
 
Verificação da Existência de Fungos 
Fungos são organismos pluricelulares pertencentes à divisão do reino vegetal 
conhecido como tallophyta. Cada fungo é constituído de (Runge e Duarte, 1987): 
- Micélio, que é o talo; 
- Esporângio, que é um organismo aeróbico de reprodução. 
Na indústria, a verificação da existência de fungos é feita normalmente usando-se o 
Teste com Lâminas de Imersão BCB (Roche) pela sua facilidade de manuseio. Estas 
possuem três divisões com três meios de cultura diferentes, uma das quais é agar 
Saboroud, meio apropriado para o crescimento de fungos. Este teste normalmente é 
escolhido, entre vários outros, por ser simples e poder ser executado pelos 
operadores. Ele permite que se determine seletivamente a quantidade de fungos e 
bactérias com precisão suficiente. 
Em laboratórios usam-se placas com agar saboroud pois, até o momento, fornecem 
os resultados mais seguros por ter uma área de exposição maior e inibidores de 
crescimento de bactérias para favorecer o desenvolvimento dos fungos. 
 
Verificação da Existência de Bactérias 
As bactérias necessitam de água para sua proliferação. Portanto, os óleos de corte 
deverão ser estéreis quando secos. 
Bactérias estão sempre presentes em emulsões durante o seu uso. Porém, mais 
importante que o total das bactérias presentes é o seu tipo. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 195
Nos fluidos encontram-se usualmente todos os três tipos de bactérias existentes 
(Runge e Duarte, 1987): 
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
• Aeróbicas; 
• Anaeróbicas e, 
• Anaeróbicas facultativas. 
O crescimento das bactérias na natureza e no laboratório está limitado pela 
diminuição dos nutrientes ou pelo acúmulo de substâncias tóxicas provenientes da 
própria nutrição das bactérias. 
Quando se inocula um meio para o cultivo de bactérias, estas podem se desenvolver 
rapidamente, mas o usual é que as bactérias precisem de um tempo até atingir uma 
velocidade de crescimento constante. 
Algumas bactérias têm a capacidade de formar endosporo, espécie de célula muito 
resistente que se mantém em estado de repouso enquanto as condições do meio 
são adversas e que formarão uma nova célula vegetativa assim que as condições se 
tornarem favoráveis. Tem como principal característica sua elevada resistência 
térmica. 
As bactérias aeróbicas proliferam somente na presença do oxigênio. Os tipos mais 
comuns são as pseudomonas, que proliferam usualmente entre 10 e 400C e são 
freqüentemente encontradas em emulsões e as nocardias, que existem numa faixa 
de temperatura entre 40 e 600C e são encontradas usualmente em emulsões para a 
laminação de metais, onde esta faixa é bastante comum. 
As bactérias aeróbicas consomem o oxigênio das emulsões. Se na superfície da 
emulsão estiver presente uma camada de óleo que impeça a sua oxigenação, 
prevalecem então as condições para o crescimento das bactérias anaeróbicas, quesão as principais responsáveis pelos maus odores. As bactérias anaeróbicas 
facultativas (incluindo os coliformes), estão presentes no solo e nas sujeiras. 
Numa indústria existem constantes fontes de contaminação, tornando-se impossível 
eliminar totalmente os microorganismos dos fluido, mas pode-se mantê-los em níveis 
toleráveis, através de meios de controle, como: 
• biocidas; 
• raios ultravioleta (pouco efetivos, devido à sua pouca penetração no líquido); 
• campos magnéticos (pouco eficientes); 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 196
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
• raios gama (existem equipamentos eficientes, mas seu uso exige cuidados 
especiais); 
• calor (pasteurizaçao - aquecimento até temperatura específica e resfriamento 
rápido, usualmente muito dispendiosa); 
• ultra-som; 
• microondas (bastante efetivas). 
 
Para a análise de bactérias redutoras de sulfato (desulphovibrio desulphuricans) que 
produzem o cheiro de H2S, recomenda-se usar agar sulfito de ferro em tubos de 
ensaio. O meio possui os nutrientes básicos para o crescimento microbiano (fonte de 
carbono, nitrogênio, enxofre e outros). O sulfito de sódio age como antioxidante, 
retirando o oxigênio do meio e criando uma atmosfera anaeróbica. O sulfato de ferro 
é a fonte de sulfato que será reduzido pelas bactérias em sulfeto que, em presença 
de ferro, forma precipitado preto de sulfeto de ferro. 
O escurecimento do meio é uma indicação da presença de bactérias redutoras de 
sulfato. A colocação de uma camada de óleo por cima do meio da cultura no tubo 
favorece o desenvolvimento das bactérias, pois impede a entrada do oxigênio. 
Ocasionalmente podem ser encontradas nas emulsões as seguintes bactérias 
patogênicas (Runge e Duarte, 1987 e Törok et alli, 1991): 
• Staphylococus aureus (produz infecções na pele); 
• Streptococus pyogenes (produz irritação na garganta); 
• Pseudomas pyanocea (resulta em cortes inflamados na pele do operador); 
• Salmonella (causa envenenamento alimentar); 
• Shigella (causa disenteria). 
A primeira linha de defesa contra o ataque bacteriano é a educação dos operadores 
para que não tratem os reservatórios de fluidos como depósito de lixo. Não devem 
ser jogados no sistema materiais orgânicos, tais como pontas de cigarro ou restos 
de comida. 
Também devem ser evitados mistura com outros lubrificantes (óleo hidráulico, 
lubrificante de guias ou engrenagens e outros). Normalmente estes óleos não são 
compatíveis com as emulsões ou são emulgados apenas de maneira difícil e lenta, 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 197
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Aplicações e Tendências 
 
formando uma barreira à oxigenação e favorecendo a proliferação de bactérias 
anaeróbicas. A insuflação de ar no fundo dos reservatórios mantém as emulsões 
agitadas e aeradas. 
Proliferação das Bactérias 
As bactérias proliferam preferivelmente num ambiente de pH entre 6 e 8. 
Recomenda-se manter o pH acima de 8, através da adição de materiais alcalinos. 
O ataque bacteriano resulta nas seguintes conseqüências: 
• Redução do pH. Em geral, as bactérias produzem materiais ácidos em 
conseqüência do seu metabolismo, reduzindo o pH. 
• Maus odores; 
• Instabilidade da emulsão. Como conseqüência do consumo de emulgadores da 
emulsão, inicialmente forma-se uma emulsão mais “grossa”, devido ao aumento 
do tamanho dos glóbulos de óleo. À medida que avança o consumo de 
emulgadores, resulta na quebra da emulsão. A presença de bactérias redutoras 
de sulfato reduz a vida da emulsão devido ao consumo do enxofre dos 
emulgadores. A redução do pH, tem efeito negativo sobre a estabilidade da 
emulsão; 
• Corrosão nas peças e nos componentes metálicos da máquina operatriz, devido 
a: 
 - consumo dos inibidores de corrosão, particularmente o nitrito de sódio 
(NaNO2); 
 - produção de ácidos (H2S), entre outros, reduzindo o pH da emulsão; 
 - consumo de películas protetoras deixadas sobre as peças; 
 - oxidação do ferro, por ação indireta, produzindo ferrugem. 
 
A corrosão pode ser provocada pelo crescimento de colônias de bactérias aeróbicas 
ou anaeróbicas, sendo observado inicialmente por certos pontos de coloração 
diferente sobre a superfície (TÖrÖk et alli, 1991). 
 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 198
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Aplicações e Tendências 
 
Partículas de Fluido de Corte Suspensas no Ar 
Um outro fator importante nos fluidos de corte está no fato de partículas líquidas e de 
gases, de diâmetros muito pequenos (da ordem de 2,5 µm), se desprenderem do 
volume e ficarem suspensas no ar. Isto é aumentado principalmente em máquinas 
que jogam o fluido, praticamente pulverizado na região de corte. Organizações 
internacionais de controle ambiental e de saúde ocupacional, como as americanas 
“Ocupational Health and Safety Administration” e “United Auto Workers” estão 
reduzindo cada vez mais os limites toleráveis, de 5,0 para 0,5 mg de partículas 
suspensas por m3 de ar ambiente. Partículas menores que 10 µm têm grande 
probabilidade de serem depositadas nas vias aéreas da traquéia e nas regiões 
pulmonares. Com isto, apresentam grande potencial de provocarem doenças 
respiratórias nas pessoas que convivem diretamente sob esta atmosfera (Batzer e 
Sutherland, 1998). 
Foram desenvolvidos instrumentos de medição, com o objetivo de verificar a 
distribuição de partículas menores ou iguais a 10 µm. Mas para o futuro bem 
próximo, os novos instrumentos farão o monitoramento de partículas com diâmetros 
menores que 2,5 µm. 
 
Processos de Descarte dos Fluidos de Corte 
Descarte de Emulsões 
Podem ser divididos em processos químicos e físicos. A combinação dos dois 
também pode ser utilizada. A seleção dos processos depende do estado de 
contaminação das emulsões, da sua composição, das condições locais, da 
legislação do meio ambiente na região e do custo de cada processo. De qualquer 
maneira os três estágios seguintes são comuns: 
• quebra da emulsão; 
• separação do óleo, e 
• tratamento da água separada. 
Nos processos químicos, adicionam-se ácidos para quebrar as emulsões pela 
degradação dos emulgadores. Nos físico-químicos, a reação química é reforçada 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 199
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
pelo aquecimento da emulsão. No processo físico, como a ultrafiltração, a emulsão 
com diferentes tamanhos moleculares do óleo e da água, é forçada a passar através 
de permeadores, com poros de diferentes diâmetros. Deste modo, a cada passagem 
da emulsão, somente a água prossegue o fluxo. Os demais resíduos ficam retidos e 
a água pode ser então descartada. Um outro processo físico é a quebra térmica. Por 
meio de evaporação, a fase aquosa é retirada da emulsão. O óleo permanece 
presente, por apresentar ponto de ebulição mais elevado. O óleo separado nos 
processos de quebra térmica contém quantidades de resíduos que permitem a sua 
utilização em processos de re-refino. 
Descarte de Soluções 
O tratamento de fluidos de corte sintéticos através de sistemas convencionais de 
descarte, envolve a compreensão da química coloidal e tensoativa de cada fluido a 
ser descartado. Os óleos não se diluem nos fluidos sintéticos. Portanto, a etapa de 
separação do óleo, no caso das emulsões, aqui é dispensada. Através da escolha do 
tipo e da dosagem de coagulante polimérico e tomando-se por base as faixas de pH 
encontrados, a taxa desejada das reações de precipitação pode ser controlada e a 
água efluente posteriormente com o seu pH controlado para posterior descarte 
(Runge e Duarte, 1987). 
 
11.7 - Seleção do Fluido de Corte 
A seleção de um fluido de corte ideal é difícil, devido à grande variedade de produtos 
disponíveisno mercado. O custo é alto e a utilização de um fluido de corte tem que 
compensar economicamente, isto é, os benefícios devem superar os custos do 
produto. Existem várias operações em que o corte é realizado a seco (no ar), onde 
economicamente não se justifica o emprego do fluido de corte. Torneamento e 
fresamento de ferro fundido cinzento, alumínio e magnésio são exemplos de 
operação a seco. Em contrapartida, existem muitas operações onde o emprego do 
fluido de corte é vital. Em termos de consumo industrial, os óleos emulsionáveis 
estão bem à frente dos demais. Porém, os novos produtos, principalmente os 
sintéticos, estão cada vez mais conquistando os consumidores. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 200
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Os ensaios de laboratório devem ser usados como critério de seleção correta do 
fluido de corte e de aditivos, apesar da maioria dos fabricantes fornecerem tabelas e 
diagramas que ajudam o consumidor a selecionar o produto. É comum encontrar na 
literatura tabelas completas, com a indicação do nome do produto, descrição do 
produto, concentração recomendada, material a usinar, para vários fornecedores, 
com telefone e endereço das companhias. Estas tabelas são úteis e devem ser 
usadas como ponto de partida (Machining Data Handbook, 1990). 
Pelo menos três informações relevantes devem ser consideradas, antes de se 
decidir por um determinado fluido de corte: os materiais da peça e da ferramenta e o 
processo de usinagem, entre outros. 
 
Material da Peça 
A) Materiais Ferrosos 
Ferro Fundido - Os ferros fundidos cinzentos produzem cavacos de ruptura e são 
normalmente usinados a seco. Os cavacos são muito pequenos e abrasivos, 
quimicamente bastante reativos ao ponto de exercerem um efeito físico sobre as 
emulsões no sentido de empobrecê-las (reduzindo a concentração e, em 
conseqüência, produzindo corrosão). O efeito químico sobre as emulsões reside na 
formação de sabões de ferro, resultando em emulsões instáveis e de coloração que 
pode variar entre o vermelho, rosa e marrom. Entretanto, um óleo emulsionável pode 
ser útil para remover o cavaco. 
Na usinagem do ferro fundido maleável, se for usado fluido de corte, este deve ser 
óleo puro. Porém, os cavacos decantam-se com dificuldade, requerendo sistemas de 
purificação mais complexos ou algum tipo especial de emulsão. 
A usinagem do ferro fundido branco é difícil e geralmente requer aditivos EP nas 
emulsões. 
Aços - Este grupo concentra o maior volume de material usado industrialmente e 
existe uma variedade muito grande de composições disponíveis. Assim, todos os 
tipos de fluidos podem ser usados. A escolha depende da severidade da operação e 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 201
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Aplicações e Tendências 
 
da resistência do aço. Aço inoxidável austenítico e aços resistentes ao calor tendem 
a encruar de maneira idêntica às ligas de níquel e a escolha do fluido tende a ser 
similar. 
 
B) Materiais não-Ferrosos 
Alumínio e suas Ligas - Podem muitas vezes ser usinados a seco. Porém, as ligas 
de alumínio conformadas com alto teor de carbono, requerem um fluido de corte com 
alta capacidade refrigerante. Quando cavacos longos são formados, a área de 
contato é grande e requer lubrificação adequada. As ligas de alumínio e silício 
também requerem boa lubrificação. Se a precisão dimensional for importante, deve-
se usar um bom refrigerante, devido ao alto valor do coeficiente de expansão 
térmica. Uma escolha correta seria emulsão com uma mistura de óleo mineral e 
gordura e a maioria das emulsões solúveis. Alumínio não exige aditivos EP e o 
enxofre livre ataca o metal instantaneamente. 
Magnésio e suas Ligas - São normalmente usinados a seco. A altíssimas 
velocidades de corte, entretanto, um refrigerante pode ser utilizado. Emulsões são 
proibidas porque a água pode reagir com o cavaco e liberar hidrogênio, 
apresentando assim risco de ignição. Geralmente, usa-se óleo mineral ou mistura de 
óleo mineral com gorduras e, como no caso do alumínio, o enxofre ataca o metal. 
Cobre e suas Ligas - Podem ser divididos em três grandes grupos: 
Ligas de fácil usinagem - Incluem a maioria dos latões e alguns bronzes ao fósforo 
fundidos. Eles possuem alta resistência à tração, baixa ductilidade e geralmente 
adição de elementos de liga de corte fácil (chumbo, selênio e telúrio). Isto significa 
que eles são usinados mais facilmente que as ligas de outros grupos. Uma emulsão 
de óleo solúvel é suficiente para praticamente todas as situações. 
Ligas de usinabilidade moderada - São os latões sem chumbo, alguns bronzes ao 
fósforo e bronzes ao silício. Eles tem alta ductilidade, o que acarreta um alto 
consumo de potência e dificulta a obtenção de bom acabamento superficial. 
Geralmente, emulsão de óleo solúvel ou mistura leve de óleo mineral com gordura 
satisfaz as exigências. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 202
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
 
Ligas de difícil usinagem - Tais como ligas sem chumbo, as ligas de níquel-prata e 
os bronzes ao fósforo. Eles tem baixa resistência e grande tendência ao 
arrancamento e geralmente produzem cavacos longos. Neste caso uma forte mistura 
de óleo mineral com gordura deve ser usada para preenchimento dos requisitos. 
Todos os metais amarelos são manchados por qualquer óleo contendo enxofre livre. 
Ligas de Níquel, Titânio e Cobalto - São ligas resistentes ao calor chamadas de 
super-ligas. São difíceis de usinar e apresentam grande tendência a encruarem, 
principalmente as ligas de níquel. A escolha do fluido de corte dependerá da 
operação de corte. Em condições severas, aditivos são freqüentemente usados. 
Enxofre livre, entretanto, pode causar deterioração da peça. 
 
Material da Ferramenta 
A escolha de um material para ferramenta para uma dada aplicação indicará o 
potencial de taxa de remoção de material. Esta taxa de remoção de material, por sua 
vez, indicará as temperaturas de corte e as tensões na ferramenta que 
provavelmente serão encontradas. 
Como as ferramentas de aço-carbono e aço-liga só podem ser usadas a baixas 
velocidades, ou seja, não suportam altas temperaturas, é essencial que se use uma 
refrigeração adequada. Os aços-rápidos também requerem uma refrigeração 
suficiente. Na usinagem de materiais tenazes, aditivos anti-aderentes devem ser 
usados. 
As ligas fundidas, metais duros e cermets (WC/TiC) possuem dureza mais elevada 
que as ferramentas de aço e, portanto, suportam trabalhar em temperaturas mais 
elevadas. Como a taxa de remoção de material é alta quando se utiliza estas 
ferramentas, a aplicação de um fluido refrigerante torna-se necessário para aumento 
da vida da ferramenta. Os óleos emulsionáveis são usados com freqüência, mas a 
escolha correta deve variar de acordo com a severidade da operação. O uso das 
cerâmicas tem aumentado consideravelmente nos últimos tempos. Devido à alta 
fragilidade destes materiais, deve-se tomar cuidado ao se aplicar um refrigerante, 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 203
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Aplicações e Tendências 
 
pois os choques térmicos podem acarretar trincas superficiais. As cerâmicas à base 
de nitreto de silício são menos susceptíveis a este tipo de problema, por serem mais 
tenazes que as cerâmicas à base de Al2O3 (alumina) . Se o fluido de corte vai reduzir 
a temperatura sem causar trincas, ele será sempre recomendado para aumentar a 
vida da ferramenta. Em algumas aplicações, principalmente na usinagem das super-
ligas, o desgaste de entalhe irá predominar e, neste caso, o fluido de corte deverá 
ser usado com certa reserva, pois a atmosfera pode alterar o mecanismo de 
desgaste.Os materiais ultraduros, tais como o PCD (diamante policristalino) e CBN 
(nitreto cúbico de boro), são resistentes o suficiente para suportarem os choques 
térmicos e não existem contra indicações quanto ao uso do fluido de corte. 
 
Processo de Usinagem 
A severidade dos processos de usinagem varia desde os mais pesados cortes de 
brochamento até os mais leves de retífica. A escolha do fluido de corte, portanto, irá 
variar desde os mais ativos tipos de óleo de corte até os óleos emulsionáveis de 
baixa concentração. É comum encontrar literaturas que orientam a escolha do fluido, 
de acordo com a operação de corte (Ferraresi, 1977, Runge e Duarte, 1987 e Shell, 
1991). 
 
Outros Fatores 
Fatores que inicialmente são desconsiderados, podem influenciar bastante a seleção 
de um fluido e são enumerados a seguir: 
Aceitação pelo Operador da Máquina 
Os fluidos de corte solúveis, quando corretamente mantidos, são mais agradáveis ao 
contato humano, principalmente em se considerando que o operador de uma 
máquina operatriz pode estar em contato direto com o fluido durante muitas horas 
por dia. Para reforçar sua aceitação, os fabricantes de fluidos freqüentemente 
incluem em sua formulação corantes e/ou odorizantes. Fluidos levemente 
transparentes também facilitam a visualização do corte, permitindo 
acompanhamento visual do processo. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 204
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Aplicações e Tendências 
 
Facilidade de Descarte 
A preocupação de assegurar a manutenção apropriada dos fluidos deve sempre ser 
considerada, para que a quantidade a ser descartada e a freqüência sejam as 
menores possíveis. Porém, todos os fluidos chegarão ao fim de sua vida útil e 
deverão ser descartados. As legislações ambientais são a cada dia mais rigorosas e 
jogar emulsões usadas diretamente no esgoto ou num córrego no fundo da 
propriedade não é mais aceitável. Existem processos físicos, químicos e combinados 
para o correto descarte. O descarte, seja ele feito pelo próprio usuário ou por outra 
empresa especializada, sempre representa um custo, que deve ser levado em 
consideração ao se selecionar o fluido de corte. 
Saúde Humana e a Contaminação do Fluido 
Óleos solúveis, quando não corretamente mantidos, rapidamente degradam-se pela 
ação bacteriana que age tanto sobre os componentes do próprio fluido como em 
seus contaminantes (cavacos, sujeiras, etc.) e por maus hábitos dos operadores 
(cuspir na emulsão, jogar pontas de cigarro, etc.). 
Em pequenas e até em grandes oficinas e fábricas, fatores relacionados à limpeza 
deixam em muito a desejar. A manutenção destes fluidos é essencial e deve ser 
levada a sério, pois poderão causar inclusive danos à saúde do operador. Isto 
conduz aos fluidos integrais, que são mais resistentes, o que pode justificar sua 
seleção. Além deste, fatores como a capacidade de ser reciclado a menores custos, 
entre outros, devem ser considerados. 
Fatores Econômicos 
Além dos fatores importantes citados acima, o custo do fluido é fundamental para 
uma tomada de decisão. Os óleos emulsionáveis tem um bom preço no mercado e 
muitas vezes é um fator chave na escolha. Ela não deve ser feita com base no seu 
custo por litro. Deve-se fazer um estudo de custo/benefício que viabilize a escolha. 
Deve-se considerar neste estudo, além de outros fatores, o número de afiações da 
ferramenta, vida da ferramenta entre as afiações, tempo de máquina parada, tempo 
ocioso do operador, facilidade de descarte, durabilidade do fluido e custo de 
reciclagem. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 205
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Para algumas situações, a seleção do fluido de corte é realmente complicada, como 
no caso das células flexíveis de manufatura. Nestas células, várias operações de 
usinagem podem ser feitas e uma variedade enorme de materiais podem ser 
usinados. É difícil, portanto, satisfazer a todas as situações simultaneamente. 
 
 
 
 
11.8 - Alguns Trabalhos Visando Avaliar o Desempenho dos Fluidos 
A literatura mostra vários testes visando avaliar o desempenho de fluidos de corte. 
Estes testes podem ser divididos em duas categorias: os que não envolvem 
usinagem (são realizados em laboratório) e os que envolvem usinagem. Neste item 
serão mostrados alguns trabalhos disponíveis na literatura. 
Testes que não Envolvem Usinagem 
Entre os que não envolvem usinagem está o teste a quatro esferas ("four balls") que 
consiste em um reservatório fechado, quatro esferas de aço e um volume apropriado 
de fluido em teste (ASTM D3233). Uma das esferas é colocada em rotação sobre as 
demais sob ação de um carregamento conhecido. Uma forma de realizar o ensaio é 
deixar o conjunto em teste até haver a fusão das esferas. Caso não ocorra a fusão, o 
ensaio é interrompido e a superfície das esferas é avaliada, principalmente quanto a 
lascamentos. O tempo necessário para isso ocorrer é controlado e o fluido de melhor 
desempenho é aquele que apresentar maior tempo. O ensaio apresenta outras 
variantes, como a aplicação da carga se efetuar de forma progressiva e controlada. 
Este método objetiva avaliar o desempenho dos aditivos de extrema pressão, 
principalmente nos óleos integrais. O ensaio não mostra boa correlação com a 
performance do fluido na usinagem (Skells e Cohen, 1976). Na realidade o método 
foi desenvolvido especificamente para classificar o óleo lubrificante de máquinas. 
Uma outra metodologia experimental, sem envolvimento de usinagem, foi proposta 
por Shaw et alli (1960). O objetivo era de verificar o comportamento do tetra-cloreto 
de carbono, CCl4, na usinagem. O método consiste em aplicar uma esfera dura, com 
carregamento conhecido, contra uma superfície de um material mole. A superfície é 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 206
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
montada sobre uma base com movimento de rotação e possui um furo de diâmetro 
menor que o da esfera. O teste se processa até que a superfície se deforme 
plasticamente. O toque necessário para promover a deformação é monitorado. Sob 
certas condições o CCl4 atua como um mau lubrificante aumentando o coeficiente de 
atrito comparado com o ar. Entretanto, em baixas velocidades de corte ele é um dos 
fluidos mais eficazes que se tem conhecimento, do ponto de vista de redução de 
forças de usinagem e melhoria no acabamento da superfície. Shirakashi et alli (1978) 
também fizeram um estudo utilizando esta metodologia para simular o 
comportamento do CCl4 na usinagem de aços em baixas velocidades de corte. 
Sales (1999) utilizou a técnica de esclerometria pendular para avaliar a performance 
de diversos fluidos de corte. O instrumento desenvolvido por Franco (1989) é 
mostrado na Figura 11.6 e consiste de um pêndulo, com uma ferramenta de metal 
duro na extremidade, liberado a uma altura e energia conhecida. O corpo de prova é 
fixado na parte inferior do instrumento. O metal duro passa riscando o corpo de 
prova e eleva até outra altura e a diferença delas é a energia consumida no risco. A 
superfície fica imersa em cada fluido em avaliação. O corpo de provas é pesado 
antes e após o risco e com isso tem-se a perda de massa. A relação entre a perda 
de massa e a energia consumida, fornece um importante parâmetro para análises 
qualitativas dos fluidos, denominada por energia específica. 
Porta penetrador
Escala de
Energia [J]
Porta amostra
Penetrador
 
Figura 11.6 - Diagrama do esclerômetro pendular, mostrando os diversos 
componentes do instrumento (Franco, 1989). 
 
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 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Na Figura 11.7 mostram-se os resultados experimentais obtidos nos ensaios.0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0
Perda de Massa [mg]
En
er
gi
a 
Es
pe
cí
fic
a 
[J
/m
g]
 Seco
 Integral
Emulsionável -
5%
Sintético 1 - 5%
Sintético 2 - 5%
Água
Água
Integral
Seco
Emulsionável
Sintético1
Sintético2
 
Figura 11.7 - Energia específica consumida em amostras aço ABNT NB 8640 
submersas em fluidos de corte. Pontos experimentais (Sales, 1999). 
 
Testes que Envolvem Usinagem 
Existem na literatura vários testes de usinagem que normalmente são realizados a 
baixas velocidades de corte, com objetivo principal de caracterizar as qualidades 
lubrificantes do fluido. 
Ladov (1974) propôs uma metodologia de avaliação de fluidos de corte. Consiste em 
usinar uma superfície chanfrada ("tapping test") e fazer o monitoramento do torque 
de usinagem. Lorenz (1985) utilizou uma metodologia similar. Utilizou o processo de 
roscamento em superfícies previamente chanfradas. Ele apresentou toda uma 
metodologia experimental e estatística no tratamento dos dados objetivando 
normalizar o procedimento de classificação dos fluidos. 
Wakabayashi e Ogura (1989) propuseram um método, derivado do "tapping test", 
realizado no torneamento. A principal grandeza monitorada é o consumo de energia 
durante a usinagem da superfície no ensaio. Também é medido o máximo torque. 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 208
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
Segundo eles, o "tapping test" é aceitável por apresentar uma boa correlação com os 
resultados práticos, apresentar um alta reprodutibilidade e sensibilidade, ser simples 
e rápido e finalmente, por utilizar corpos de prova também simples e em pequena 
quantidade. Eles mostraram o desempenho de fluidos com diferentes quantidades 
de aditivos EP por meio das curvas de energia consumida durante a usinagem do 
chanfro. 
De Chiffre et alli (1990) propuseram a utilização do processo de alargamento para 
usinar o chanfro interno numa superfície. A superfície de teste foi previamente 
usinada com um ângulo estabelecido. Foram monitorados os momentos torçores nas 
direções de corte e de recuo. Este método é mais uma variante do "tapping test" e 
objetiva avaliar a eficiência lubrificante dos fluidos. Eles avaliaram os fluidos mineral 
integral, emulsionável, semi-sintético e sintético. Os melhores resultados foram 
encontrados para o óleo mineral integral. Este método é realizado em velocidades de 
corte baixas, em torno de 6,5 m/min. Isto limita a extrapolação de seus resultados 
para aplicações práticas. 
Em operações envolvendo usinagem existem diversos trabalhos. Principalmente na 
furação, que é um processo em que a geração de calor e os mecanismos de 
formação do cavaco se processam em regiões de difícil acesso ao fluido. 
Normalmente são ensaios de longa duração, o que os torna onerosos. Como 
exemplo, De Chiffre (1978) avaliou a performance de fluidos mineral integral, 
emulsionável e sintético aditivado com enxôfre e cloro. Ele utilizou os processos de 
furação e alargamento e monitorou os momentos torçores nas direções de corte e de 
recuo. Utilizou outras duas variantes da furação e do alargamento, executando furos 
sobre pré-furos e alargando superfícies cônicas. Ele mostrou que o desempenho dos 
fluidos de corte é fortemente sensível ao processo, às condições de corte, bem 
como ao critério de performance estabelecido. 
Kurimoto e Barrow (1981) estudaram a influência dos fluidos emulsionável e mineral 
integral no desgaste de ferramentas de aço rápido. Os fluidos foram testados com e 
sem a presença de aditivos EP. Eles realizaram ensaios no torneamento, 
monitorando as forças de usinagem, a temperatura na interface cavaco-ferramenta 
pelo método do termopar ferramenta-peça, a vida da ferramenta, a espessura do 
cavaco e a área de contato cavaco-ferramenta. Segundo eles, os resultados 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 209
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
encontrados mostraram que dos fluidos testados em condições reais de usinagem, 
os minerais integrais não penetraram na interface e consequentemente não atuaram 
como lubrificantes, enquanto os fluidos emulsionáveis apresentaram uma 
considerável penetração. 
Em um novo trabalho Kurimoto e Barrow (1982) persistiram no estudo de 
acessibilidade dos fluidos na interface. Neste trabalho eles avaliaram a influência dos 
fluidos emulsionáveis no desgaste de ferramentas de metal duro. Segundo eles, os 
resultados encontrados mostraram que nenhum dos fluidos testados apresentaram 
resultados representativos sobre os parâmetros avaliados, indicando que eles não 
penetram na interface cavaco-ferramenta para exercer a ação lubrificante e a ação 
refrigerante não é suficientemente grande para afetar os mecanismos de formação 
do cavaco. Analisando estes dois trabalhos de Kurimoto e Barrow nota-se que a 
alteração de qualquer componente do sistema tribológico, como material da 
ferramenta e/ou da peça, composição do fluido e parâmetros de corte, os resultados 
podem mudar completamente. Isto confirma a natureza sistêmica da usinagem dos 
metais. 
Säynätjoki e Routio (1992) realizaram ensaios experimentais de usinagem, na 
furação, seguindo a norma ISO 3685 (1977), que padronizou ensaios de vida de 
ferramentas. Eles avaliaram fluidos emulsionáveis com dois tipos de óleos básicos: 
mineral e vegetal. Eles não encontraram diferenças significativas entre os fluidos 
testados. 
Machado e Wallbank (1997a) propuseram uma nova técnica para testar os efeitos 
lubrificantes dos fluidos. O método consiste na aplicação de pequenas quantidades 
de fluidos (25 ml/h) juntamente com ar comprimido. A mistura ar-óleo é feita por 
meio de um venturi e direcionada na superfície de saída da ferramenta, contra o 
fluxo de cavaco. Eles realizaram testes no torneamento e monitoraram as forças de 
corte e de avanço, a espessura do cavaco e a rugosidade da superfície. Os 
resultados encontrados, principalmente para a força de avanço, foram 
encorajadores. 
Motta (1994) e Vieira (1997) realizaram estudos sobre a performance de fluidos 
emulsionáveis, semi-sintéticos, sintéticos e a condição a seco para efeitos 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 210
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e Tendências 
 
comparativos, nos processos de torneamento e fresamento, respectivamente. Motta 
(1995) encontrou melhora substancial na vida das ferramentas, com a utilização de 
fluidos. Entretanto, Vieira (1997) encontrou resultados desfavoráveis. Isto confirmou 
a conclusão encontrada por De Chiffre (1978), sobre a sensibilidade do fluido ao 
processo. 
Sales (1999), avaliou o desempenho de diversos fluidos de corte, por meio da 
medição de forças de corte, utilizando-se de uma plataforma piezelétrica Kistler, no 
processo de torneamento. O fluido foi aplicado na posição sobre-cabeça à vazão de 
4,5 l/min. Na Figura 7.8 mostra-se os resultados experimentais obtidos. 
Os ensaios que envolvem usinagem, normalmente são de longa duração e 
dispendiosos. Por isso, existe a tendência de testar os fluidos em laboratório em 
condições que possam garantir a transferibilidade dos resultados obtidos para as 
situações reais de trabalho. Mas isso não irá dispensar os ensaios reais que poderão 
comprovar os de laboratório e realmente determinar o desempenho do fluido sob 
avaliação. 
Outros tipos de testes são utilizados, mas com outros objetivos como: controle da 
concentração, testes biológicos controlando a quantidade de fungos e de bactérias, 
estabilidade das emulsões, viscosidade, concentração de íons H+, pH, entre outros 
(Metals Handbook, 1989). 
 
Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 211
 Fundamentos da Usinagem dos Materiais - Fluidos de Corte: Fundamentos, 
Aplicações e TendênciasSandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 212
300
350
400
450
500
550
9 28 86 172 219 277
vc [m/min]
Seco
Integral
Emulsionável
5%
Emulsionável
10%
Sintético 1 5%
Sintético 1 10%
Sintético1 10%
Emulsionável 5%
Seco
Integral
Emulsionável 10%
Sintético1 5%
f = 0,138 mm/rev
ap = 1 mm
 
Figura 11.8 - Variação da força de corte com a velocidade para os diversos fluidos. 
	Como Agem os Fluidos de Corte
	Lubrificantes Sólidos
	Óleos Integrais
	Emulsões
	Soluções
	Jorro do Fluido a Baixa Pressão, ou por Gravidad�
	Sistema a Alta Pressão
	11.7 - Fluidos de Corte e Suas Relações com o Me
	Fluidos Biodegradáveis e Bioestáveis
	Técnicas Usadas na Análise de Contaminação Ind�
	Verificação da Existência de Fungos
	Verificação da Existência de Bactérias
	Proliferação das Bactérias
	Partículas de Fluido de Corte Suspensas no Ar
	Processos de Descarte dos Fluidos de Corte
	Descarte de Emulsões
	Descarte de Soluções
	Material da Peça
	A) Materiais Ferrosos
	Material da Ferramenta
	Processo de Usinagem
	Outros Fatores
	Aceitação pelo Operador da Máquina
	Facilidade de Descarte
	Saúde Humana e a Contaminação do Fluido
	Fatores Econômicos
	Testes que não Envolvem Usinagem
	Testes que Envolvem Usinagem