Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e dos Materiais

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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Departamento de Engenharia Metalúrgica e dos Materiais (DEMM)

Fluidos de Corte

Diogo Miguel Oliveira Magalhães

Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e dos Materiais

Tecnologias de Materiais Metálicos

Professores: Carlos Silva Ribeiro e Manuel Vieira

Porto, abril de 2020

Resumo

Os fluidos de corte são amplamente utilizados para auxiliarem operações de maquinagem durante a conceção e formação de vários produtos. Das variadas funções, destacam-se a capacidade de refrigeração, lubrificação, eliminação ou redução da oxidação e limpeza das zonas de corte. Uma escolha e utilização acertados de fluidos de corte traduzem-se numa melhoria na produtividade e qualidade das operações de corte, caso contrário, podem revelar-se bastante inadequados para a sua aplicação e perigosos para a saúde do operador.

Por vezes, as etapas de acabamento podem ser extremamente complexas na fabricação de determinados componentes que exigem excelente qualidade dimensional, pelo que, o sucesso do processo depende das condições proporcionadas pelo fluido escolhido para amenizar problemas que afetam a integridade das peças, como a queima, danos estruturais e reduzir efeitos de tensões residuais. Todavia, os fluidos de corte podem reunir muitas contrariedades por serem nocivos à saúde humana e ao meio ambiente e, além disso, se não forem bem monitorizados, podem afetar o rendimento do processo, pois a sua contaminação por bactérias pode comprometer a qualidade da peça.

Por ser assim, é fulcral conhecer cada tipo de fluido de corte, a sua função, quando e em que material se utilizam, como se recuperam e o seu impacto na segurança do trabalho.

Palavras chave: fluidos de corte, maquinagem, refrigeração, lubrificação, acabamento, qualidade, meio ambiente.

Índice

Descrição e objetivos        4

Introdução        4

Funções dos fluidos de corte        5

Propriedades dos fluidos de corte        6

Classificação de fluidos de corte        9

Direção de aplicação dos fluidos de corte        14

Manutenção e controlo dos fluidos de corte        15

Tratamento de resíduos de fluidos de corte        17

Aspetos ecológicos dos fluidos e efeitos sobre a saúde do operador        18

Posicionamento de mercado dos fluidos de corte        19

Bibliografia        21

Descrição e objetivos

O objetivo primordial deste trabalho, foi estudar a temática fluidos de corte, nomeadamente, a descrição de todos os seus tipos, funções, propriedades e como se aplicam. Estudou-se ainda as técnicas como se fazem a sua manutenção e controlo, o modo como se tratam os resíduos, os impactos ambientais e na saúde dos operadores.

Por fim, fez-se um posicionamento do mercado dos fluidos de corte.

Introdução

Há mais de 150 anos, W.H. Northcott publicou a primeira vez a respeito do aumento da produtividade das operações corte por meio da utilização de fluidos de corte, assim como, F.W. Taylor em 1894, verificou os efeitos positivos da utilização dos mesmos percebendo que, ao aplicar uma dada quantidade de água aumentava em 33% a velocidade de corte sem redução do tempo de vida útil da ferramenta. Esta descoberta impulsionou o estudo e desenvolvimento de vários tipos de corte ao longo das últimas décadas à procura de otimizar o processo, nomeadamente, a redução da quantidade de fluido a utilizar para tornar as operações mecânicas mais baratas, uma vez que, os gastos com refrigeração representam uma parte importante dos custos de manufatura.

Segundo Baradie (1996), só mais recentemente a seleção e aplicação dos fluidos de corte ganhou maior relevância. Aplicando apropriadamente os fluidos de corte, é possível aumentar a produtividade reduzindo assim os custos e permitir o uso de altas taxas de remoção, maiores velocidades de corte e grandes profundidades. Além de que, uma adequada aplicação possibilita reduzir a potência consumida e a rugosidade superficial da peça e, também, aumentar a precisão dimensional e o tempo de vida útil da ferramenta.

Os fluidos de corte são materiais compostos, na maioria das vezes em estado líquido e, são utilizados na indústria para limpeza da zona de corte, lubrificação, proteger a oxidação, lubrificação e refrigeração.

De acordo com Nageswara (2007), os fluidos de corte já se encontram em utilização há vários anos sendo os solúveis em água os mais requisitados. No entanto, não existe no mercado um único tipo de fluído que cumpra todas as exigências operacionais havendo então, fluidos mais versáteis que podem ser aplicados em diferentes operações.

Nos processos de maquinagem, sejam de tornamento ou corte, a formação do cavaco - material a ser retirado, tipo limalha – produz uma elevada quantidade de energia por força do atrito na interface peça-ferramenta e na interface cavaco-ferramenta. Selecionando um fluido de corte com boas propriedades lubrificantes e refrigerantes é possível reduzir a quantidade de calor formado e, também, extraí-lo. De igual modo, o corte fica assim facilitado permitindo reduzir a força necessária ao mesmo, aperfeiçoar o acabamento superficial e precisão dimensional da peça e auxiliar a quebra do cavaco favorecendo o transporte deste.

Conforme Gomes et al. (2005) e Alves (2007, para ser considerado ambientalmente correto, o fluido de corte tem de ser biodegradável, fisiologicamente seguro, não-tóxico e o seu uso deve ser controlado e monitorizado. Comparativamente aos de gerações passadas, atualmente, os fluidos de corte representam menos perigos para os operadores e têm maior durabilidade.

Funções dos fluidos de corte

As operações de maquinagem, durante a manufatura de materiais, exigem uma completa simbiose entre 3 variáveis: a velocidade de operação, a uniformidade do corte e o tempo de vida útil da ferramenta.