Fluidos de Corte

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PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Processos de fabricação 
Tecnologia da USINAGEM
Belo Horizonte
Fluidos de Corte
▪ Tratando-se de manufatura, qualquer possibilidade em aumentar produtividade e/ou baixar
custos devem ser avaliadas.
▪ O fluido de corte quando bem escolhido e aplicado pode apresentar alguns benefícios para o
processo de usinagem.
▪ Na escolha do fluido de corte deve levar em consideração a composição química e
propriedades que condizem com o material da peça e da ferramenta.
▪ Sua aplicação deve ser direcionada para o mais próximo possível da região da interface
cavaco/ferramenta.
Fluidos de Corte
▪ Em 1894 - F. Taylor verificou que aplicando uma grande quantidade de água na região de
corte, era possível ter um acréscimo da Vc em 33%, sem prejudicar a vida útil da
ferramenta.
▪ Em 1990 rigorosas leis quanto à proteção ambiental e à saúde fizeram com que novas
pesquisas à respeito de fluidos de corte voltassem a tona, para desenvolvimento de fluidos
menos nocivos à saúde e ao meio ambiente.
▪ Esses fatores contribuíram para que hoje tenhamos fluidos mais eficientes, que oferecem
menos risco ao operador, que tenham maior durabilidade e que apresentem menores
problemas em seu armazenamento e descarte.
Fluidos de Corte
https://www.youtube.com/watch?v=QUvnCEutihw
Fluidos de Corte
Principais Funções dos Fluidos de Corte:
▪ Lubrificação a baixas velocidades de corte;
▪ Refrigeração a altas velocidades de corte;
▪ Remoção dos cavacos da zona de corte;
▪ Proteção da máquina-ferramenta e da peça contra a oxidação;
Fluidos de Corte
▪ Não se sabe como o fluido de corte tem acesso a interface, nem até onde ele pode chegar.
▪ Alguns estudos relatam que o fluido não tem acesso a zona de aderência, mas na zona de
escorregamento possa ser possível sua a presença.
▪ Essa presença do fluido de corte na zona de escorregamento é relatada por alguns
pesquisadores como uma ação da capilaridade e que o fluido tem um comportamento
contrário o fluxo do cavaco.
Fluidos de Corte
Classificação dos fluidos de corte:
▪ Não há uma padronização quanto à classificação dos fluidos de corte, e embora seja grande a
utilização dos fluidos de corte líquidos, eventualmente são utilizados fluidos de corte nos
estados gasoso e sólido.
▪ O fluido de corte gasoso mais utilizado é o ar comprimido, com função de expulsar os cavacos
da região de corte, uma vez que na temperatura ambiente possui baixa capacidade de
refrigeração e lubrificação;
Fluidos de Corte
Classificação dos fluidos de corte:
▪ A utilização de fluidos de corte gasosos a alta pressão e temperatura negativa (𝐶𝑂2 𝑒 𝑁2) se
demonstraram que podem aumentar a vida útil da ferramenta. Entretanto são
economicamente inviáveis.
▪ Lubrificantes sólidos, tais como grafita e bissulfeto de molibdênio, são aplicados na superfície
de saída da ferramenta, para redução do coeficiente de atrito. Entretanto as paradas para
reaplicação do produto, limita a sua aplicação.
Fluidos de Corte
Os fluidos líquidos são os fluidos de corte mais comumente utilizados e são
agrupados de acordo com a seguinte classificação:
▪ Óleos;
▪ Emulsões;
▪ Soluções;
Fluidos de Corte
Óleos
▪ Inicialmente utilizava-se óleos vegetais e animais, entretanto sua utilização se tornou inviável,
em virtude do alto custo e rápida deterioração.
▪ Atualmente utiliza-se óleos minerais, a base de petróleo. Estes são hidrocarbonetos e suas
propriedades são dependentes do comprimento da cadeia, estrutura molecular e do grau de
refino.
Fluidos de Corte
Emulsões
▪ Nessa categoria se encontram os fluidos emulsionáveis e semissintéticos.
▪ Fluidos emulsionáveis (erroneamente chamados de “óleos solúveis”) são compostos
bifásicos de óleos minerais ou vegetais (1 a 10%) adicionados a água e agentes emulgadores
(emulsificante ou surfactantes).
▪ Uma emulsão é uma dispersão estável de duas fases que não se misturam, por meio de um
agente tensoativo ou emulsificante. Tais fases normalmente constituem dois líquidos, como
o óleo e a água, que não se misturam naturalmente. Mas também podem ser um líquido e
um gás, como a espuma do xampu, que nada mais é que uma emulsão de água e ar.
Fluidos de Corte
Emulsões
▪ As emulsões tratam-se de dispersões onde uma fase está incorporada em outra, quase como
se uma estivesse dentro da outra, ou seja, temos uma fase interna (dispersa) e outra externa
(contínua).
Fluidos de Corte
Emulsões
▪ As emulsões são instáveis termodinamicamente e, portanto não se formam
espontaneamente, sendo necessário fornecer energia para formá-las.
▪ Os agentes emulsificantes (e/ou surfactantes) são substâncias adicionadas às emulsões para
aumentar a sua estabilidade cinética tornando-as razoavelmente estáveis e homogêneas.
Fluidos de Corte
Soluções
▪ São compostos monofásicos de óleos que se dissolvem completamente na água.
▪ As soluções também chamadas de “fluidos sintéticos”, são isentas de óleo mineral ou
vegetal.
▪ Apresentam maiores durabilidades uma vez que são menos atacados por bactérias e dessa
forma reduzem o número de parada de máquina.
▪ Formam soluções translúcidas o que resulta em uma boa visibilidade durante a operação
de corte.
Fluidos de Corte
▪ Antiespumante;
▪ Anticorrosivo e Antioxidante;
▪ Antidesgaste;
▪ Antissolda (EP);
▪ Boa umectação;
▪ Capacidade de absorção de calor e
transparência;
▪ Baixa variação de viscosidade em uso;
▪ Compatibilidade com o meio ambiente;
▪ Não provocar irritações na pele;
Os fluidos de corte para atender as funções para as quais são especificados devem possuir as
seguintes propriedades:
Fluidos de Corte
Aditivos
▪ Antiespumante: Evita formação de espuma que possam dificultar a visibilidade da região de
corte. Ceras especiais ou óleos à base de silicone;
▪ Anticorrosivo: Protegem a peça, máquina e ferramenta da corrosão. Produto a base de
nitrito de sódio. (recomenda-se o uso moderado devido ao risco de ser cancerígeno);
▪ Detergentes: Reduzem deposição de lodo, lamas e borras. Compostos organometálicos a
base de magnésio, bário, cálcio entre outros;
▪ Emulsificantes: Responsáveis pela formação de emulsões de óleo na água e vice-versa.
Fluidos de Corte
Aditivos
▪ Surfactantes: Responsável por garantir a uniformidade das emulsões.
▪ Biocidas: Substâncias ou misturas químicas que inibem o desenvolvimento de
microorganismos;
▪ Aditivos de Extrema Pressão (EP): São aditivos que conferem ao fluido capacidade de suportar
as elevadas temperaturas e pressão de corte, reduzindo o contato cavaco/ferramenta.
Aditivos de EP geralmente a base de compostos de enxofre, fósforo ou cálcio apesar de muito
importantes, podem atacar o cobalto presente em ferramentas de metal duro.
Fluidos de Corte
Vantagens na utilização dos fluido de corte:
▪ Aumentar a taxa de produtividade;
▪ Evitar alterações microestruturais e dimensionais;
▪ Aumentar a vida da ferramenta;
▪ Reduzir as forças de usinagem;
▪ Melhoria do acabamento superficial;
▪ Auxiliar na remoção do cavaco;
Fluidos de Corte
Desvantagens na utilização dos fluido de corte:
▪ Custo de aquisição, armazenamento, preparo, controle, descarte; (faixa de 15 a 20 %
do custo de produção);
▪ Risco à saúde tais como doenças respiratórias, alergia (doença de pele), dermatite;
▪ Controle ambiental;
▪ Em algumas situações pode ser inócuo ou até prejudicial ao processo;
Fluidos de Corte
Seleção do Fluido de Corte:
▪ Recomendações quanto ao material da peça: O uso do fluido é intrínseco as
propriedades de usinabilidade da peça. Exemplo: Ferro fundido não utiliza fluido,
enquanto para a usinagem do alumínio seu uso é imprescindível.
▪ Recomendações quanto ao material da ferramenta: O uso do fluido está condicionado
ao comportamento da ferramenta. Exemplo: HSS deve se utilizar o fluido, enquanto
em ferramentas cerâmicas devido ao choque térmico não se aconselha o uso.
Fluidos de Corte
Direções de Aplicação do Fluido de Corte:
Fluidos de CorteMétodos de Aplicação do Fluido de Corte:
Existem basicamente três métodos de aplicação do fluido:
▪ Jorro a baixa pressão (5 a 60l/min);
▪ Sistema de alta Pressão (até 160 bar);
▪ Atomitização –MQF / MQL (1 a 5 bar; 10 a 200 ml/h);
Tanto pelo fator econômico assim como ambiental a aplicação do MQL tem sido bastante
estudada com maior intensidade desde os anos 2000.
Fluidos de Corte
https://www.youtube.com/watch?v=2n7PICO3vyo
https://www.youtube.com/watch?v=WbUBGile-zk
https://www.youtube.com/watch?v=faBAMascLbY
https://www.youtube.com/watch?v=jKfiWj_VD6U
https://www.youtube.com/watch?v=2n7PICO3vyo
https://www.youtube.com/watch?v=WbUBGile-zk
https://www.youtube.com/watch?v=faBAMascLbY
https://www.youtube.com/watch?v=jKfiWj_VD6U
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