Fluido de corte

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA DA UFPA
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: USINAGEM DOS METAIS

FLUIDO DE
CORTE
1
Professora: Maria Adrina Paixão de Souza da Silva, Dra. Eng.


FLUIDO DE CORTE

INTRODUÇÃO

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INTRODUÇÃO
TENDÊNCIAS DA INDUSTRIA
Peças
Mais sofisticadas
Com elevado grau de tolerância
Dimensional
Geométrica
Rugosidade superficial
Baixo custo
Sem poluir o meio ambiente
Com menor uso de fluido de corte 3


INTRODUÇÃO
FLUIDO DE CORTE
São aqueles líquidos e gases aplicados na
ferramenta e no material que está sendo usinado, a
fim de facilitar a operação de corte.

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INTRODUÇÃO
Altas Temperaturas em Usinagem

Desgaste acelerado da peça;
Dano térmico à estrutura da peça;
Distorção devido à dilatação térmica.

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INTRODUÇÃO

6


FLUIDO DE CORTE

FUNÇÕES DO
FLUIDO DE
CORTE 7


FUNÇÕES DO FLUIDO
DE CORTE
O uso de fluidos de corte é geralmente justificado por um dos
seguintes fatores:

1. Geração excessiva e/ou eliminação deficiente de calor pelo
sistema ferramenta cavaco-peça.
Redução através de eliminação;
Redução do mecanismo gerador de calor;

2. Ocorrência de esforços elevados.

Funções básicas do fluido de corte: refrigeração e/ou
lubrificação. 8


FUNÇÕES DO FLUIDO
DE CORTE

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2.1. FUNÇÕES

SECUNDÁRIAS DO FLUÍDO
DE CORTE
Prevenção contra soldagem cavaco-ferramenta;

Retirada do cavaco da região de corte;

Proteção contra corrosão;

Redução da dilatação térmica da peça;

Evitar danos à estrutura superficial e crescimento exagerado
de tensões residuais na superfície usinada.

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2.2. FLUIDO DE CORTE
COMO REFRIGERANTE
Para que o fluido de corte elimine o calor de forma eficiente,
ele deve possuir:
Baixa viscosidade;
Molhabilidade;
Alto calor específico e condutividade térmica.

Atua reduzindo o atrito entre ferramenta e peça e cavaco
ferramenta (principalmente):
Redução de esforços;
Menor geração de calor.

Infelizmente, possui pouca eficiência a altas Vc’s (velocidades de
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corte).


2.3. UM BOM
FLUIDO DE CORTE
Resistir a altas pressões e temperaturas;

Possuir boas propriedades antifricção e antisoldantes;

Possuir viscosidade adequada (baixa o suficiente para que o
fluido chegue à zona a ser lubrificada e alta o bastante para
permitir boa aderência.

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2.4. PROPRIEDADES

AUXILIARES DOS FLUIDOS
DE CORTE
Ausência de odores desagradáveis;

Não corroer peça ou máquina (de preferência deve proteger
ambos contra corrosão);

Não tender a originar precipitados sólidos;
Deposição nas guias da máquina;
Entupimento dos tubos de circulação de fluido;

Não causar danos à saúdem humana.

Fácil eliminação, não causar danos ao meio ambiente.13


FLUIDO DE CORTE

CLASSIFICAÇÃO
DO FLUIDO DE
CORTE 14


CLASSIFICAÇÃO DO
FLUIDO DE CORTE
Aquosos
Água
Emulsões
Óleos
Óleos minerais
Óleos graxos
Óleos compostos
Óleos de extrema pressão
Ar
Baixa capacidade de refrigeração e lubrificação.
Usado para a remoção do cavaco da região de corte.
Bastante usado na usinagem do ferro fundido e
materiais que apresentem cavaco muito curto ou em
forma de pó.
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3.1.
AQUOSOS

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3.1. 1.
ÁGUA
Primeiro fluido de corte utilizado;

Excelente capacidade de refrigeração;

Preço baixo;

Abundante na natureza;

Baixa viscosidade;

Não inflamável;

Pouca ou nenhuma capacidade lubrificante;

Baixo poder umectante;
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Provoca corrosão de materiais ferrosos.


3.1. 2.
EMULSÕES
Emulsões de óleo em água;

Basicamente compostos de água (1 a 20% de óleo);

Alto poder refrigerante;

Alto poder umectante;

Menor ação corrosiva;

Melhor ação lubrificante em comparação à água.

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3.1. 2.
EMULSÕES
Recomendados para:
Médios ou altas Vc’s;

Não recomendados para:
Baixas Vc’s;

Operações de desbaste

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3.2. ÓLEOS

ÓLEOS PUROS
Recomendados quando a geração de calor provocada por atrito é
muito grande;

Viscosidade inversamente proporcional à capacidade de
refrigeração;

Óleos leves – indicados para operações que necessitem de
dissipação de calor (altas Vc’s);

Óleos viscosos – indicados para operações pesadas;
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Baixo calor específico (metade do da água).


3.2. 1. ÓLEOS MINERAIS

PUROS

Usados na usinagem de aço baixo carbono, latão,
bronze e ligas leves.

Mais baratos e menos sujeitos à oxidação que os
óleos graxos e compostos.

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3.2. 2. ÓLEOS GRAXOS – DE
ORIGEM ANIMAL E VEGETAL

Boa “molhabilidade”;

Boa capacidade lubrificante;

Facilitam a obtenção de um bom acabamento;

Média capacidade de refrigeração;

Aumento de viscosidade e deterioração com o tempo.

Largamente substituídos pelos óleos compostos ou pelos óleos
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EP (extrema pressão).


3.2. 3. ÓLEOS COMPOSTOS –
MISTURAS DE ÓLEOS MINERAIS E
GRAXOS

Possuem vantagens os óleos graxos;

Estabilidade química;

Viscosidade ajustada pela quantidade de óleo mineral;

10 – 30% de óleos graxos;

Usados na usinagem de cobre e suas ligas, e para
fresamento e furação de diversos metais.
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3.2. 4. ÓLEOS DE EXTREMA
PRESSÃO (EP)

Óleos com aditivos de extrema pressão incorporados e
suportam altas Vc’s.

Podem ser:
Ativos – aditivos EP reagem com os materiais envolvidos;

Inativos – aditivos EP não reagem.

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FLUIDO DE CORTE

ADITIVOS

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ADITIVOS
Antiespumantes – Evitam a formação de espumas, que podem
impedir a visão da região de corte.
Geralmente são ceras especiais ou óleos de silicone.

Anticorrosivos – Protegem peça, ferramenta e máquina contra
corrosão.
São à base de nitritos de sódio, óleos sulfurados ou
sulfonados.
Suspeita-se que o nitrito de sódio seja cancerígeno.

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ADITIVOS
Detergentes – reduzem a formação de lôdo, lamas e borras.
Compostos organometálicos contendo Magnésio, bário e
cálcio, entre outros.

Emulgadores – permitem a emulsão de óleos em água.
Sabões de ácidos graxos, gorduras sulfatadas e outros.

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ADITIVOS
Biocidas – inibem o desenvolvimento de microorganismos.

EP – permitem ao fluido de corte suportar pressões e
temperaturas elevadas. Reagem com a superfície usinada,
formando compostos de baixa resistência ao cisalhamento.
Matérias graxas e derivados, fósforo, zinco, clorados,
sulfurizados inativos, sulfurizados ativos, sulfurados e
sulfoclorados.

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FLUIDO DE CORTE

SELEÇÃO DO
FLUIDO DE
CORTE 29


SELEÇÃO DO FLUIDO
DE CORTE
Existem 4 fatores a serem considerados na seleção de fluidos
de corte

Material da peça;

Material da ferramenta;

Condição de usinagem;

Processo de usinagem.

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5.1. MATERIAL DA

PEÇA
MATERIAIS FERROSOS
Fofo: normalmente usinados a seco ou com ar.
Fofo. maleável pode ser usinado com óleo puro ou emulsão.
Fofo. branco requer aditivos EP.

Aços: maior grupo de materiais usinados, ampla gama de
composições.
Qualquer fluido pode ser usado, escolha depende do tipo de
operação.

Aço inox: óleos EP são mais adequados para evitar o
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empastamento do material na ferramenta


5.1. MATERIAL DA

PEÇA
LIGAS NÃO-FERROSAS
Al: deve ser usinado a seco ou com óleos inativos sem enxofre.
O uso de emulsões pode causar combustão devido à liberação de
hidrogênio.
Na furação, um fluido lubrificante deve ser usado para evitar
a aderência do cavaco nos canais helicoidais (superfície de
saída).

Mg: Normalmente usinado a seco ou com óleos inativos sem
enxofre (em Vc’s muito altas, para refrigeração).
Emulsões são terminantemente proibidas.
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5.1. MATERIAL DA

PEÇA
LIGAS NÃO-FERROSAS
Cobre: diversos tipos de fluido de corte podem ser utilizados,
devido à grande quantidade de ligas. Evita-se S (enxofre).

Ti, Ni, Co: formam ligas resistentes ao calor. São de difícil
usinagem, com altas taxas de encruamento.
Escolha do fluido depende da operação, com quase todos os
tipos podendo ser escolhidos. S causa descoloração da peça.

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5.2. MATERIAL DA
FERRAMENTA

Diretamente ligado às condições de usinagem (e às tensões e
temperaturas observadas nestas);

Aço rápido – possui baixa dureza a quente.
Boa refrigeração é necessária.
Apresenta corrosão na presença de água (aditivos antiferrugem
devem ser usados).
Aditivos anti-solda devem ser usados na usinagem de materiais
tenazes.

Metal duro – suporta qualquer tipo de fluido de corte..
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5.2. MATERIAL DA
FERRAMENTA

Ferramentas cerâmicas, CBN, PCD – muito resistentes ao calor.
Geralmente não suportam o uso de fluido de corte (devido à pouca
resistência ao choque térmico) ou não necessitam deste para fins
de aumento de vida.

Usa-se fluido (quando possível) com o objetivo de diminuir a
distorção causada pelas altas temperaturas nas peças produzidas.

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FLUIDO DE CORTE

DESVANTAGENS
DO USO DE
FLUIDOS DE
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DESVANTAGENS DO

USO DE FLUIDOS DE
CORTE
Alto custo
Relativo à aquisição do fluido;
Relativo ao tratamento e eliminação deste;
Relativo à limpeza do cavaco;
Varia de 7,5 a 17% do custo de produção por peça
segundo estudos.

Toxidade
Poluição;
Doenças de pele e pulmonares

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DESVANTAGENS DO

USO DE FLUIDOS DE
CORTE

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Formação da Névoa de Fluido de Corte


FLUIDO DE CORTE

ALTERNATIVAS
AO USO DE
FLUIDOS DE
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ALTERNATIVAS AO USO
DE FLUIDOS DE CORTE
Usinagem a seco – Estudos recentes mostram que é possível a
usinagem a seco com vida de ferramenta semelhante à obtida com
o uso de fluido de corte através da alteração dos parâmetros de
corte (menor Vc, maiores f e ap).
Deve-se usinar com materiais de ferramenta e condições de
usinagem adequadas para não incorrer em queda da vida da
ferramenta.

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ALTERNATIVAS AO USO
DE FLUIDOS DE CORTE
Corte com Mínima quantidade de Fluido (MQF)
Procura-se minimizar a quantidade de fluido de corte.
Fluido geralmente aplicado juntamente com um fluxo de ar
(pulverizados) e direcionado contra uma das áreas de atrito.

Exemplo: furação de Al.
1. Cavaco adere aos canais helicoidais, podendo causar a
quebra da ferramenta.
2. Usando MQL, pulveriza-se óleo integral em um fluxo de ar
comprimido, lubrificando a região de corte.
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FLUIDO DE CORTE

MANUTENÇÃO
DO FLUIDO DE
CORTE
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MANUTENÇÃO DO
FLUIDO DE CORTE
Custo de parada para troca e descarte pode
representar de 2 a 17% do custo total da obra;

Maior rigor da legislação ambiental;

Maior consciência ecológica dos usuários.

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7.1. RESOLUÇÃO Nº.
9/93 CONAMA
Torna obrigatória a coleta de todos os óleos usados por
empresas credenciadas na ANP e licenciados pelos órgãos
estaduais de proteção ambiental;

Proíbe descartar óleo em solos, águas superficiais, águas
subterrâneas, no mar ou em sistema de esgoto ou evacuação
de águas residuais, ou de modo que represente contaminação
atmosférica superior ao nível estabelecido por lei;

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7.1. RESOLUÇÃO Nº.
9/93 CONAMA
Determina que o descarte só pode ser realizado após
tratamento prévio;

Obriga manter os registros de compra e alienação do óleo
usado por dois anos caso consuma um mínimo anual de 700
litros/ano;

Crimes capitulados Lei 9605/98 e no Decreto Federal 3179.

Integra da Res. 9/93 Conama em www.mma.gov.br/conama.

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Bibliografias
• ABREU FILHO, Carlos. Tornearia Mecânica – Notas de
Aula, Belém, 2007.

• AGOSTINHO, Oswaldo Luis. VILELLa, Ronaldo Castro
(In Memoriam), BUTTON, Sérgio Tonini. Processos de
Fabricação e Planejamento de Processos. Universidade
Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia
Mecânica - Departamento de Engenharia de Fabricação -
Departamento de Engenharia de Materiais. Campinas, SP.
2004

• BRAGA, Paulo Sérgio Teles, CPM - Programa de
Certificação de Pessoal de Manutenção – Mecânica -
Processos de Fabricação, SENAI/CST, Vitória, ES. 1999.

• COSTA, Éder Silva & SANTOS, Denis Júnio. Processos
46
de Usinagem. CEFET-MG. Divinópolis, MG. março de 2006


Bibliografias
• DINIZ, A. E., Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 3 ed.
São Paulo: Artliber Editora, 2003.

• FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos
Metais. Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, SP,
1977

• INMETRO. SISTEMA Internacional de Unidades – SI
(tradução da 7ª edição do original francês “Le Système
International d’Unités”, elaborada pelo Bureau International
des Poids et Mesures - BIPM). 8ª edição Rio de Janeiro,
2003. 116 p.

• INMETRO. Vocabulário Internacional de Termos
Fundamentais e Gerais de Metrologia – VIM – Portaria
Inmetro 029 de 1995. 3ª edição, Rio de Janeiro, 2003. 75p.
47
• reimpressão.


Bibliografias
• PALMA, Flávio. Máquinas e Ferramentas. Apostila,
SENAI-SC, Blumenau, 2005.

• SECCO, Adriano Ruiz; VIEIRA, Edmur & GORDO, Nívia.
Módulos Instrumentais – Metrologia. Telecurso 2000. São
Paulo, SP, 2007

• VAN VLACK, L. H., Princípios da Ciência e Tecnologia dos
Materiais. Tradução Edson Carneiro. Rio de Janeiro:
Elsevier, 1970 – 4ª reimpressão.

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