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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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"

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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