Óleos de corte · 2018-10-02 · estado liquido. as principais ... (grafite, bissulfeto de...
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ntroduçãoINa indústria da maquinação por arranque da apara é utilizado um
material composto - fluído de corte utilizado na sua maioria no
estado liquido. As principais funções do fluído de corte são a
refrigeração, lubrificação das superfícies, proteção contra oxidação
(ex:materiais ferrosos) e limpar a superfície da peça a maquinar.
Nos centros de maquinação o fluído de corte é armazenado num
reservatório que alimentará através de uma bomba, a zona de
maquinação e a ferramenta de corte, efetuando a refrigeração e
por fim retomará até ao reservatório através dos canais da mesa
de trabalho e tubos de escoamento.
Para que a ferramenta não atinja uma temperatura elevada o
fluido de corte atuará como refrigerante (na dissipação do calor)
e na redução da geração de calor (lubrificação). Este processo
permitirá:
! Reduzir o atrito entre ferramenta e a superfície de corte;
! Detergência - expulsão das aparas/limalhas geradas no
processo de corte;
! Melhoria do acabamento da superfície maquinada;
! Refrigeração da máquina-ferramenta
Figura 1 - Alimentação com óleo de corte no processo de fresagem
A refrigeração torna-se mais evidente que a lubrificação quando o
fluído de corte é constituído numa emulsão com a base de água,
no entanto, a eficiência do fluido de corte em reduzir a
temperatura, diminuirá com o aumento dos parâmetros de corte
(velocidade de corte e profundidade de corte). Esta situação
poderá dar origem ao choque térmico e desgaste da ferramenta.
A lubrificação permitirá maior estabilidade térmica e maior
precisão (exatidão dimensional, de forma e qualidade superficial).
Figura 2 - Influência dos óleos solúveis nas diferentes operações
de maquinação por arranque de apara
ntroduçãoI Nos óleos solúveis em água, os elementos óleo e água têm
funções diferentes em função do processo de maquinação por
arranque da apara.
Portanto, nas operações de arranque da apara mais profunda, a
concentração será mais rica em óleo para permitir melhor
lubrificação, por outro lado, nas operações de retificação e
acabamento superficial, a solução está mais enriquecida com
água para favorecer a refrigeração.
O fluido de corte pode estar nos três estados físicos: sólido
(grafite, bissulfeto de mobilidênio), gasoso (Ar, CO2 e N ) e líquido
(mais amplamente utilizado) e está dividido em três grupos:
! Fluídos de corte integrais - tratam-se óleos minerais
(derivados de petróleo), óleos graxos (de origem animal ou
vegetal), óleos sulfurados (enxofre) e clorados (cloro) que são
agentes EP (Os agentes EP (extrema pressão) são à base de
enxofre, cloro e fósforo. São aditivos que reagem
quimicamente com a superfície metálica e formam uma
película que reduz o atrito);
! Fluídos de corte emulsionáveis ou solúveis - são fluidos de
corte em forma de emulsão composto por uma mistura de
óleo e água na proporção de 1:10 a 1:1000. A sua
composição é à base de óleos minerais (40 a 80%), óleos
graxos, emulsificados, agentes EP (enxofre, cloro, fósforo ou
cálcio) e água.
! Fuído de corte semi sintético - A sua composição é à base de
óleos minerais (<40%) óleos graxos, emulsificados, agentes
EP (enxofre, cloro, fósforo ou cálcio) e água.
! Fluído de corte químico ou sintético (0% óleo mineral) - não
contêm óleo mineral em sua composição, formam soluções
transparentes (boa visibilidade no processo de corte).
Composto por misturas de água e agentes químicos (aminas
e nitritos, fosfatos e boratos, sabões e agentes umectantes,
glicóis e germicidas).
Figura 3 - Óleos de corte sintéticos (esquerda), semi-sintético (ao
centro) e emulsionáveis (direita)
As elevadas temperaturas influenciam a qualidade do trabalho
efetuado dando origem às seguintes situações:
! Diminuição da vida útil da ferramenta;
! Aumento da oxidação da superfície da peça e da ferramenta;
! Aumento da temperatura da peça, provocando dilatação,
erros de medidas e deformações.
Perante estes cenários, o surgimento dos fluidos de corte,
conferiram melhorias nos processos de arranque da apara
permitindo alcançar valores maiores de velocidade de corte,
favorecendo uma maior produção de peças. Também por sua
vez, o surgimento de novos materiais de corte (metal duro,
Fluídos de corte integrais
Fluídos de corte emulsionáveis ou solúveis
Fuído de corte semi sintético
Óleos de corte - Metalurgia e MetalomecânicaÓleos de corte - Metalurgia e Metalomecânica
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cerâmicas, ultra-duros “PCB” e “PCD”) capazes de maquinar
materiais com altíssimas velocidades de corte, por outro lado os
valores de temperaturas geradas aumentaram na região de
corte devido a um grande atrito entre a peça e a ferramenta.
Os aditivos acrescentam propriedades especiais aos fluidos de
corte. Os aditivos mais usados são:
! Antiespumantes: evitam a formação de espuma que
poderia impedir a boa visão da região de corte e
comprometer o efeito de refrigeração do fluido;
! Anticorrosivos: protegem a peça, a ferramenta e a
máquina-ferramenta da corrosão (são produtos à base de
nitrito de sódio);
! Antioxidantes: têm a função de impedir que o óleo se
deteriore quando em contato com o oxigênio no ar;
! Detergentes: reduzem a deposição de iôdo, lamas e borras
(composto de magnésio, bário, cálcio, etc);
! Emulgadores: são responsáveis pela formação de
emulsões de óleo na água;
! Biocidas: substâncias ou misturas químicas que inibem o
crescimento de microorganismos;
! Agentes EP: para operações mais severas de corte, eles
conferem aos fluidos de corte uma lubricidade melhorada
para suportarem elevadas temperaturas e pressões de
corte, reduzindo o contato da ferramenta com o material.
As características dos tipos de fluidos mais comuns presentes
nos fluídos de corte são:
! Prevenção da corrosão
! Resistência às bactérias e fungos
! Baixa formação de espuma
! Boa filtrabilidade
! Compatibilidade com óleos estranhos
! Compatibilidade com os materiais das máquinas
Figura 4 - Óleo de corte na superfície de trabalho
Uma Emulsão ou Solução é composta por:
! 2 a 10 % de Fluído de corte
! 90 a 98% de ÁGUA
A qualidade e a produtividade estão dependentes do uso correto
dos fluidos de corte nos processos de maquinação. Por outro
lado, se não forem manipulados e tratados corretamente, eles
podem ser nocivos para a saúde e ao meio ambiente e reflectir-se
nos custos operacionais.
Alguns problemas típicos verificados na análise aos fluídos de
corte são:
Aditivos utilizados nos fluídos de corte
Manuseamento e manutenção dos fluídos de corte
Aditivos utilizados nos fluídos de corte
Manuseamento e manutenção dos fluídos de corte
Antiespumantes
Anticorrosivos
Antioxidantes
Detergentes
Emulgadores
Biocidas
Agentes EP
! Concentração
Concentração muito baixa (pouca quantidade de óleo):
Possível ataque por microorganismos
Concentração muito alta (excesso de óleo): Consumos
elevados e alta possibilidade de formação de espuma.
Figura 5 - Concentração obtida no refratómetro
! PH
8,8 a 9,7 IDEAL - Baixo risco de desenvolvimento de
microrganismos.
8,5 a 8,7 ATENÇÃO - Aproximação da zona ácida.
< 8,5 PERIGO - Elevado risco de corrosão e de
desenvolvimento de microrganismos.
Figura 6 - Valores de PH
! Presença de bactérias e odor - Os óleos solúveis são um meio
de cultivo para o crescimento de microorganimos como
bactérias, fungos e leveduras. Os utilizados na maquinação
contêm ingredientes que facilitam o crescimento
microbiológico:
Nitrógeno, oxígeno, fósforo, água;
Bactérias presentes na água. No caso dos óleos semi-
sintéticos a concentração é mais baixa.
Figura 7 - Formação microbiológica
! Coloração
Reação de óleo solúvel com metal amarelo
(cobre e latão).
Em caso de reação com aluminio provocará
oxidação e pontos azuis na peça.
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Concentração
PH
8,8 a 9,7 IDEAL
8,5 a 8,7 ATENÇÃO
< 8,5 PERIGO
Presença de bactérias e odor
Coloração
Figura 8 - Óleo de corte utilizado
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! Corrosão - Com baixas concentrações, a
reduzida quantidade de óleo em emulsão
provoca em paragens, corrosão dos
equipamentos. Com maiores concentrações
de óleos solúveis de baixa qualidade, e óleos
de guias baratos, dá lugar a picaduras de
oxidação.
Na amostra seguinte estão representados quatro óleos de corte:
Figura 10 - Aspeto de óleos solúveis de corte
! A amostra da esquerda apresenta um óleo contaminado, que
contém fungos.
! A segunda amostra a partir da esquerda, apresenta um óleo
contaminado, resultante dos processos de maquinação de
metais amarelos (latão ou cobre) que conferem a cor mais
escura.
! O terceiro exemplo evidencia um óleo solúvel que apresenta
uma pelicula de óleo lubrificante dos barramentos ou guias do
equipamento de maquinação, que se misturou com o fluído de
corte e ficou depositado no tanque. Este fenómeno pode ser
corrigido com a colocação de um SKIMMER. Esse
equipamento permitirá:
Remover até 90% dos óleos de guias que caem nos
tanques retornando a emulsão ao depósito;
Rápida montagem com base magnética;
Pequenas dimensões, utilizável em quase todas as
máquinas CNC.
Figura 11 - Skimmer
! Na amostra da direita, é um óleo solúvel em bom estado
de conservação.
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Corrosão Grande parte dos fluidos possui componentes que podem
causar, além do impacto ambiental, doenças ao ser humano,
portanto, o contacto do fluido com o trabalhador pode ser direto
ou através de vapores, névoa ou subprodutos formados durante
a maquinação. As consequências mais comuns são:
! Problemas de pele (irritações, dermatites, erupções);
! Doenças pulmonares (asma, bronquite, pneumonia, fibroses,
redução da capacidade respiratória);
! Câncer (pele, reto, cólon, bexiga, estômago, esôfago,
pulmão, próstata, pâncreas).
Aos futuros profissionais da metalurgia e metalomecânica que
nos processos produtivos recorrem ao uso de fluídos de corte é
importante estarem sensibilizados para a correta utilização dos
óleos de corte e identificar problemas e tomar medidas de
manutenção preventiva, com a finalidade de evitar acidentes de
trabalho, doenças profissionais, redução de resíduos, redução
de custos e paragens de produção.
Agradecimentos especiais ao representante Rui Costa da empresa ENRIEL, pelos elementos bibliográficos fornecidos e pela oportunidade de beneficiar da demonstração no dia 12 de julho de 2018, aos formandos do 3º ano do Curso Técnico/a de Maquinação de Programação CNC, do Núcleo de Amarante do CENFIM.
Figura 12 - Fluídos de corte - 12 de julho - Núcleo de Amarante
Bibliografia de Apoio:
INICIAÇÃO AOS FLUIDOS PARA MECANIZAÇÃO - Rui Costa ENRIEL
José Neto - Engenheiro Mecânico - ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto / Técnico de Formação do CENFIM - Núcleo do CENFIM de Amarante
Figura 9 - Corrosão das guias