Fluidos de corte solucionam problemas da usinagem

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Usinar um material sem fluido de corte é uma missão quase impossível. Isso porque este líquido cumpre algumas funções durante o processo, entre elas, refrigerar a região de corte, lubrificar as superfícies em atrito, arrastar o cavaco da área de corte e proteger a ferramenta, a peça e a máquina contra corrosão e oxidação.

Refrigeração
A refrigeração é uma das principais funções e mais importante do fluido de corte. Ao remover o calor gerado durante a operação se  prolonga a vida útil das ferramentas e garante a precisão dimensional das peças pela redução dos gradientes térmicos.

Ao lado está representada a distibuição típica de temperaturas na região de corte. De maneira geral, quanto maior a velocidade de corte (Vc), maiores serão as temperaturas e maior a necessidade de refrigeração.

Na usinagem com ferramenta de geometria definida, a maior parte do calor gerado vai para o cavaco. A figura ao lado exemplifica uma distribuição de calor na região de corte.

Na maioria dos casos, é benéfico diminuir temperaturas tão altas. Nesses casos, se o calor não for removido, ocorrerão distorções térmicas nas peças e alterações prejudiciais na estrutura da ferramenta. Como resultado, tem-se o desgaste prematuro e trocas mais frequentes da ferramenta.

O gráfico mostra o efeito da temperatura sobre a dureza de alguns materiais de ferramenta. É nítida a diminuição da dureza dos materiais com o aumento da temperatura.

Por outro lado, há casos onde as temperaturas elevadas facilitam o corte da peça em virtude desta redução de dureza. Nesses casos, é importante usar uma ferramenta com temperatura crítica maior.

A temperatura de nenhuma das partes de uma ferramenta, especialmente o gume, deve ultrapassar o valor crítico. Além de diminuir a vida útil da ferramenta as temperaturas muito altas causam uma forte redução da dureza. A tabela indica temperaturas críticas para diferentes materiais de ferramenta.

A figura abaixo mostra a aplicação de um fluido refrigerante numa operação de retificação. As faíscas que saem da região de corte são pequenos cavacos a altíssimas temperaturas.

Lubrificação
Nos processos de usinagem, a lubrificação nas interfaces peça-ferramenta-cavaco é difícil e complexa, em virtude das elevadas pressões de contato. Outro agravante é a dificuldade de levar esse lubrificante até a posição desejada.

A forma como o fluido penetra na região de contato cavaco-ferramenta é uma questão ainda em discussão entre pesquisadores.

A eficiência do lubrificante vai depender das características e da sua habilidade em penetrar na região entre o cavaco e a ferramenta, formando um filme com resistência ao cisalhamento menor que a resistência do material na interface.

Tanto a superfície do cavaco quanto a da ferramenta não são perfeitamente lisas. Elas são rugosas, apresentando minúsculas saliências, asperezas em forma de picos e vales da ordem de micrômetros. Os picos mais salientes atritam-se, desgastando a ferramenta, gerando calor e uma força de atrito. Com a progressão do desgaste, pequenas partículas soldam-se no gume da ferramenta, formando o gume postiço.

Para reduzir esse atrito, o fluido de corte penetra na interface rugosa por capilaridade. Como consequência, reduz-se uma parcela da geração de calor. Também reduzem-se o consumo de energia, a força necessária ao corte e praticamente elimina-se o gume postiço.

Arrastamento de cavaco
Em alguns processos de usinagem é muito importante considerar o destino do cavaco após a sua formação. O cavaco deve ser retirado da área de trabalho para não riscar ou comprometer o acabamento da peça, danificar a ferramenta ou impedir a própria usinagem.

Na furação profunda, por exemplo, o cavaco formado no fundo do furo tende a se acumular, dificultando o corte e a formação de mais cavaco. Até mesmo no torneamento externo, cavacos em forma de fitas longas podem se enroscar na peça e na ferramenta e atrapalhar o trabalho.

O emprego dos fluidos de corte como removedores de cavaco da área de trabalho pode ocorrer de três formas: pelo escoamento de alta vazão do fluido, que ajuda a carregar ou empurrar o cavaco para longe; pelo resfriamento brusco do cavaco que o fragiliza e facilita sua quebra ou fragmentação; ou pelo ajuste dos parâmetros de usinagem através do fluido de corte para obter cavacos menores.

Uma boa remoção dos cavacos também evita a formação de pontos onde poderiam instalar-se focos de microorganismos cuja proliferação causaria a infectação do fluido de corte.

Ao lado é mostrado o uso de fluido de corte desempenhando a função de removedor de cavaco numa operação de furação profunda.

Em resumo, os fluidos de corte são utilizados quando as condições de trabalho são desfavoráveis, podendo reduzir a força e potência necessárias ao corte, diminuir o consumo de Energia, diminuir a temperatura da peça e da ferramenta, desobstruir a região de corte, aumentar a vida útil da ferramenta, eliminar o gume postiço e melhorar o acabamento da superfície usinada.