SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO MÍNIMA QUANTIDADE DE LUBRIFICANTE (MQL) EM USINAGEM

Titulação Nome do Professor(a) AGRADECIMENTOS RESUMO Este trabalho tem por objetivo mostrar como é o sistema de Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL), suas características e vantagens e desvantagens. Os fluidos de corte convencionais são utilizados nos processos de usinagem muitas vezes trazem grandes impactos para as empresas, visto que podem provocar sérios danos à saúde do operador e para o meio ambiente. A usinagem a seco versus a com MQL tem despertado uma grande atenção de pesquisadores e empresas que utilizam largamente fluidos de corte. Sendo que a MQL comparada com a refrigeração convencional resulta em numerosas vantagens. A MQL tem grande eficácia na redução de temperatura gerada pelos processos de Usinagem, sendo que o processo consiste na pulverização de uma solução de ar comprimido como lubrificante.

Figura 2 - Processo de MQL. Figura 3 - Fresagem utilizando a MQL. Figura 4 - CNC usando MQL. Figura 5 - Fotomicrografia de gotículas de água envoltas por óleo (a) e do lubrificante deixado na superfície após a evaporação da água (b). Figura 6 - Rugosidade das superfícies e dimensões da rebarba no processo de fresamento utilizando diferentes tipos de fluidos 22 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 9 1 DESENVOLVIMENTO OPERACIONAL DOS REBOLOS 11 2 FLUIDOS DE CORTE COM UTILIZAÇÃO DE BOCAIS ESPECÍFICOS 15 3 TÉCNICA DE REFRIGERAÇÃO MÍNIMa qUANTIDADE DE LUBRIFICANTE (mql) 17 3. Então, foi feito um estudo do assunto, para definir quais termos seriam usados para a busca do tema e quais seriam as delimitações do trabalho. Sendo assim definiu-se que o trabalho seria uma pesquisa qualitativa, de cunho bibliográfica, totalmente teórico, como fonte de pesquisa: livros, artigos, monografias, dissertações de mestrado, notas de aulas, bibliotecas virtuais, Google acadêmico, sites confiáveis de engenharia, revistas digitais, notas de aula e apostilas.

DESENVOLVIMENTO OPERACIONAL DOS REBOLOS Rebolos são ferramentas cortantes constituídas de partículas abrasivas ligadas entre si por material aglutinante. Tratando-se de ferramenta universal, abrange vasto campo de aplicação, sendo utilizada em máquinas para operações de corte e afiação, produzindo acabamentos dentro de tolerâncias dimensionais e de rugosidade pré-estabelecidas, ou simplesmente eliminando excessos de material em peças fundidas, forjadas ou estampadas. O princípio de ação do rebolo consiste no desgaste causado pela penetração superficial dos grãos abrasivos, ocasionando a remoção de partículas do material. O Rebolo Superabrasivo CBN para afiação é uma ferramenta que tem auto afiação, ou seja, ele mantém seu poder de corte e isso acontece do início ao fim do processo, característica, essa, que claramente facilita todo o desenvolvimento do trabalha do operador.

Como consequência dessa característica do Rebolo Superabrasivos CBN, não é preciso parar sempre para afiar o rebolo, além de cortar e afiar mais peças em menor tempo. Porém, às vezes é necessário afiar o Rebolo Superabrasivos CBN e nesse caso utiliza-se de um dressador de rebolo. Existem, no entanto algumas características de Rebolos Superabrasivos CBN: • Rebolo Liga Resinoide: Liga fenólica com vários componentes, endurecido por polimerização, pressão e temperatura controlada, para trabalho a seco ou refrigerado. • Rebolo Liga Metálica: Matérias primas metálicas sintetizadas por temperatura, para trabalho a seco ou refrigerado. • Abrasivos silicosos: Constituído de carboneto de silício, feitos em fornos elétricos, com 9,6 Mohs de dureza. Recomendado para metais de fraca resistência a tração (ferro fundido, latão, cobre, alumínio e materiais não metálicos).

• Abrasivos aluminosos: Obtidos pela fusão da bauxita (minério de óxido de alumínio, silício e ferro) em fornos elétricos, obtendo dureza de 9,4 Mohs. Seus nomes comerciais mais comuns são aloxite, alundum e carundum. Recomendados para metais mais resistentes a tração, como o aço e o bronze fosforoso e em forma de cintas e folhas pequenas fixadas em panos ou papéis para lixar madeiras e seus derivados. Depois de algumas voltas, o avanço real se iguala ao avanço comandado, mas a diferença entre a profundidade de corte real e teórica continua. DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2006). A fim de garantir a dimensão desejada da peça é necessário que, ao fim do corte, o rebolo pare seu movimento de avanço radial por alguns instantes até que o eixo porta-rebolo e a peça se recuperem da deformação sofrida, esses instantes são denominados de spark-out.

Na retificação, a ferramenta abrasiva utilizada é o rebolo, que é basicamente composto por grão abrasivos, ligante e poros. BIANCHI et al. Taylor começou a utilizar os fluidos de corte na usinagem de materiais, primeiro usou-se a água, depois agua e soda ou água e sabão, com o objetivo de evitar a oxidação da peça/ferramenta. Mas ao contrário do que se pensava, a água promovia a oxidação além de possuir um baixo poder lubrificante. Segundo Handbook (1998), fluidos de corte, líquidos e gases, que são aplicados na ferramenta e na peça, com a finalidade de facilitar a operação de corte. Durante os processos de usinagem, como torneamento, por exemplo, há uma grande geração de calor que prejudica a qualidade da peça, podendo promover perdas dimensionais, geométricas, ou até comprometer a peça, tornando-a como sucata.

Com base nisso, Pawlak et al (2004), diz que os fluidos de corte são aplicados na usinagem dos materiais com o objetivo de minimizar, através da lubrificação, possíveis descontinuidades e/ou defeitos na peça/ferramenta e também reduzir o calor na região de corte através da refrigeração e lubrificação. De acordo com Sadeghi et al (2009), o ar também pode ser comprometido, uma vez que fluidos de corte em operação produzem uma névoa, fumaça e outras partículas, provocando sérios danos à saúde do trabalhador, além que, este em contato direto com essa névoa, pode causar irritação dos olhos, problemas respiratórios entre outros. Com o objetivo de evitar e minimizar esses problemas, existem diversos estudos sobre fluidos de corte nos processos de usinagem, buscando um processo mais eficiente, sem perder os lucros, e visando principalmente o bem-estar do trabalhador, assim como aumentar a vida útil da ferramenta prezando sempre a qualidade.

Na lubrificação Convencional o fluido de corte é aplicado de forma abundante a elevadas vazões à baixa pressão. A lubrificação e refrigeração dependem da entrada efetiva do fluido na região de corte entre a peça e o rebolo e dessa forma grandes volumes de fluido são usados. Segundo Tasdelen et al. Visto que, ainda há a utilização de fluidos, mas diminui os custos com limpeza e de armazenamento de emulsões. Existe alguns sistemas no mercado que utilizam a MQL. Sendo que existem dois principais: O primeiro utiliza a refrigeração por meio de uma aplicação externa, separada da ferramenta, e o segundo refrigera a região de corte através de um módulo incorporado à ferramenta. No primeiro, o óleo é aspergido pelo ar, ou através de um sistema único, ou sistema duplo, ou seja, o óleo sai de um reservatório e o ar de outro.

A mistura acontece próximo ao sistema aspersor. Figura 2 - Processo de MQL. Fonte: Bielomatik (2013, p. Já segundo Heisel et al (1994), na técnica da mínima quantidade de lubrificante (MQL), a função de lubrificação é assegurada pelo óleo, e a de refrigeração, principalmente, pelo ar comprimido. Comparado com a lubri-refrigeração convencional, a técnica da MQL oferece inúmeras vantagens: • Menor quantidade de lubri-refrigerante; • O lubri-refrigerante não é recuperado, diminuindo custos com manutenção e tratamento para descarte; • Eliminação da filtragem e da reciclagem do lubri-refrigerante; • Peças usinadas saem quase secas; • Baixo teor de óleo nos cavacos; • Eliminação de biocidas e conservantes. Controlar a quantidade de lubrificante é muito importante em diversos processos que requerem lubricidade. BIELOMATIK, 2013). Figura 4 - CNC usando MQL. Fonte: Bielomatik (2013, p.

O CNC controla a válvula a válvula de dosagem, a qual fornece a dosagem precisa de lubrificante. O lubrificante é misturado com o ar para formar a mistura de aerossol desejada de ar/óleo. O sistema de mínima quantidade de lubrificante com água é melhor que os sistemas de MQL tradicional, uma vez que com água, o desgaste da ferramenta é reduzido consideravelmente em relação à usinagem a seco. Os valores de rugosidade das superfícies usinadas são menores quando se utiliza o MQL/Água do que quando é utilizado emulsão ou o método tradicional apenas com óleo, conforme pode ser observado na Figura 6. YOSHIMURA et al. Figura 6 - Rugosidade das superfícies e dimensões da rebarba no processo de fresamento utilizando diferentes tipos de fluidos Fonte: Yoshimura et al.

Yoshimura et al. Warnings for grinding coolants. Metalworking Production, v. n. p. BARTZ, W. R. GUERMANDI, L. G. Estudo comparativo entre a agressividade superficial obtida na retificação com rebolos de óxido de alumínio e CBN, fabricados com ligantes resinóide e vitrificado. Cerâmica, v. C. COPPINI, N. L. Tecnologia da usinagem dos materiais. Artiliber Editora Ltda, Campinas, SP, Brasil, 6ª Edição, 2006. LUTZ, M. SPATH, D. WASSMER, R. WALTER, U. Application of Minimum Quantity Cooling Lubrication Technology in Cutting Processes, Production Engineering Vol. J. MILLS, B. Materials selection applied to vitrified alumina &CBN grinding whells. Journal of Materials Processing Technology nº 108, p. KLOCKE, F. High speed grinding of ceramics. In: JAHANMIR, S. RAMULU, M. KOSHY, P. Machining of Ceramics and Composites, Marcel Dekker, Cap. HITCHINER, M. UHLMANN, E. ROWE, W.

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