Nas operações de corte de metais, a seleção adequada do fluido de corte tem um impacto direto nas forças de corte, na temperatura de corte, no desgaste da ferramenta, na deformação térmica da peça e na qualidade geral da usinagem.
Um fluido de corte adequado não só prolonga a vida útil da ferramenta, como também melhora a eficiência da usinagem e o acabamento superficial, tornando-se um elemento crucial no planejamento e otimização do processo.
1.0Quais são as principais funções dos fluidos de corte de metais?
1.1Resfriamento:
Durante a usinagem, a deformação plástica do material e o atrito entre a ferramenta, a peça e os cavacos geram uma grande quantidade de calor. Os fluidos de corte removem esse calor da zona de corte por meio de fluxo contínuo, reduzindo as temperaturas de corte, minimizando o desgaste da ferramenta e limitando a deformação térmica da peça. O desempenho de resfriamento de um fluido de corte depende principalmente de sua fluidez, capacidade térmica específica, coeficiente de transferência de calor e calor latente de vaporização.
1.2Lubrificação:
Os fluidos de corte formam uma película lubrificante entre a face de ataque da ferramenta, a face de folga e a peça ou cavacos, reduzindo o contato direto, o atrito e a adesão do material. Isso melhora as condições de corte e aumenta a qualidade da superfície. Para garantir uma lubrificação eficaz, o fluido deve ter boa capacidade de penetração e resistência suficiente da película de óleo para que esta permaneça estável sob alta temperatura, alta pressão e atrito severo.
1.3Limpeza:
Os processos de usinagem geram cavacos, partículas metálicas e detritos finos. Em operações de retificação, em particular, os grãos abrasivos se desprendem continuamente da rebolo. Os fluidos de corte ajudam a remover esses contaminantes das superfícies da ferramenta e da peça, evitando a adesão de cavacos, o entupimento dos canais de evacuação de cavacos ou arranhões na superfície acabada. Por esse motivo, os fluidos de corte devem ter boas características de fluxo e ser fornecidos com pressão e vazão adequadas.
1.4Proteção contra corrosão:
Os fluidos de corte para metais também devem proporcionar proteção contra ferrugem e corrosão para a peça de trabalho, ferramentas de corte e componentes da máquina. Seu desempenho anticorrosivo depende da composição do fluido base e do tipo e concentração dos inibidores de corrosão utilizados.
2.0Tipos comuns de fluidos de corte de metal
2.1Soluções aquosas:
As soluções aquosas utilizam água como componente principal e oferecem excelente dissipação de calor e desempenho de resfriamento. No entanto, a água pura possui propriedades lubrificantes deficientes e pode facilmente causar corrosão. Em aplicações práticas, inibidores de ferrugem, surfactantes e aditivos lubrificantes são adicionados à água para manter a eficiência de resfriamento, ao mesmo tempo que proporcionam lubrificação básica e proteção contra corrosão.
2.2Emulsões:
As emulsões são produzidas pela diluição de óleos emulsionáveis com aproximadamente 95% a 98% de água, resultando em uma aparência leitosa ou semitransparente. Elas proporcionam bom desempenho de resfriamento, mas lubrificação e resistência à corrosão relativamente limitadas. Ao incorporar agentes lubrificantes, aditivos de extrema pressão e inibidores de corrosão, as emulsões podem ser formuladas em emulsões EP ou emulsões resistentes à ferrugem para atender a condições de usinagem mais exigentes.
2.3Óleos de corte:
Os óleos de corte são baseados principalmente em óleos minerais, com algumas formulações utilizando óleos vegetais, óleos animais ou misturas de óleos básicos. Os óleos minerais puros oferecem lubrificação limitada, portanto, agentes oleosos, aditivos de extrema pressão e inibidores de corrosão são comumente adicionados para melhorar a lubrificação e a resistência ao desgaste. Os óleos de corte são especialmente adequados para operações de usinagem pesada e aplicações que envolvem condições de lubrificação limite.
3.0Princípios para a seleção de fluidos de corte de metais
3.1Seleção com base no material da peça:
Na usinagem de materiais dúcteis, como o aço, geralmente são necessários fluidos de corte para metais. Na usinagem de materiais frágeis, como ferro fundido ou bronze, o corte a seco pode ser utilizado. Para materiais de difícil usinagem, como aços de alta resistência e ligas de alta temperatura, recomenda-se o uso de óleos de corte de extrema pressão ou emulsões EP. Na usinagem de cobre, alumínio e ligas de alumínio, emulsões 10%–20% ou querosene podem ser utilizados para obter um melhor acabamento superficial. Na usinagem de ligas de magnésio, fluidos de corte à base de água devem ser evitados para prevenir o risco de combustão.
3.2Seleção com base no material da ferramenta:
As ferramentas de aço rápido têm uma resistência ao calor relativamente baixa e devem ser usadas com fluidos de corte.
- Usinagem de desbaste: o foco principal deve ser o resfriamento.
- Usinagem de acabamento: a lubrificação deve ser o foco principal. As ferramentas de metal duro têm melhor resistência ao calor e muitas vezes podem ser usadas sem fluidos de corte.
- Quando forem necessários fluidos de corte, as soluções à base de água ou emulsões de baixa concentração são preferíveis.
- Os fluidos de corte devem ser aplicados continuamente para evitar choque térmico e possíveis rachaduras na ferramenta causadas pela alternância entre aquecimento e resfriamento.
3.3Seleção com base no método de usinagem:
Operações com atrito severo, como furação, alargamento, rosqueamento e brochamento, são melhor executadas com emulsões, emulsões EP ou óleos de corte EP. Ferramentas de alto valor com requisitos rigorosos de vida útil, como ferramentas de perfil e ferramentas para corte de engrenagens, são mais adequadas para óleos de corte EP. Operações de retificação geram altas temperaturas e partículas finas, exigindo maior refrigeração e limpeza; emulsões são normalmente utilizadas.
3.4Seleção com base nos requisitos de usinagem:
O desbaste envolve parâmetros de corte elevados e geração significativa de calor; o resfriamento deve ser o fator predominante, sendo recomendadas emulsões de baixa concentração de 3% a 5%. O acabamento prioriza a precisão dimensional e a qualidade da superfície; a lubrificação é ainda mais importante, sendo preferíveis óleos de corte EP ou emulsões EP de alta concentração para suprimir a formação de aresta postiça.
4.0Métodos de aplicação de fluidos de corte de metais
Na usinagem prática, os fluidos de corte para metais são comumente aplicados utilizando os seguintes métodos:
- Resfriamento por inundação
- Resfriamento de alta pressão
- Névoa refrescante
O método de aplicação específico deve ser determinado com base na estrutura da máquina-ferramenta, no processo de usinagem e nos parâmetros de corte.
5.0Perguntas Frequentes (FAQ)
É sempre necessário usar fluidos de corte para metais?
Nem todas as operações de usinagem exigem fluidos de corte. Ao usinar materiais dúcteis, como o aço, os fluidos de corte ajudam a reduzir a temperatura de corte e o desgaste da ferramenta. Para materiais frágeis, como ferro fundido e bronze, o corte a seco costuma ser viável. No entanto, para usinagem de alta precisão ou materiais de difícil usinagem, o uso adequado de fluidos de corte continua sendo essencial.
Como selecionar os fluidos de corte para metais com base no material da peça?
A seleção deve ser baseada nas características de usinagem do material. Aços de alta resistência e ligas de alta temperatura são melhor usinados com óleos de corte EP ou emulsões EP. Alumínio, cobre e suas ligas normalmente utilizam emulsões de concentração média a alta. Fluidos de corte à base de água devem ser evitados na usinagem de ligas de magnésio.
Como os fluidos de corte de metal afetam a vida útil da ferramenta?
Fluidos de corte adequadamente selecionados reduzem a temperatura e o atrito durante o corte, minimizam o desgaste e a aderência, e prolongam significativamente a vida útil da ferramenta. Fluidos de corte inadequados podem acelerar o desgaste e até mesmo causar falha prematura da ferramenta.
Qual é a principal diferença entre óleos de corte e emulsões?
Os óleos de corte têm como principal função a lubrificação e são adequados para condições de alta carga e lubrificação limite. As emulsões priorizam o desempenho de refrigeração e são mais indicadas para operações de corte e retificação em alta velocidade. A escolha final deve ser baseada nas condições específicas de usinagem.
Uma concentração mais alta de fluido de corte é sempre melhor?
Não. Se a concentração for muito baixa, a lubrificação e a proteção contra corrosão podem ser insuficientes. Se a concentração for muito alta, os custos aumentam, o desempenho de refrigeração pode ser reduzido e o impacto ambiental pode piorar. Uma faixa de concentração adequada deve ser selecionada de acordo com o processo de usinagem e os requisitos técnicos.