Usinagem com ou sem refrigeração?

Os mitos da refrigeração nos processos de usinagem

*Por Francisco Cavichiolli, especialista em fresamento

Ilustrações Sandvik Coromant (Suécia) | Foto: iStock | Foto do autor: Renato Pizzutto

Uma das dúvidas mais frequentes dos usuários, no que diz respeito a operações de fresamento, está ligada ao uso ou não de refrigeração.

Por décadas, o uso de óleo de corte ou líquido refrigerante foram utilizados, seja por necessidade do material a ser usinado, seja por características do projeto das máquinas-ferramentas, ou mesmo por conta das ferramentas de corte. E com isso, criou-se um conservadorismo em torno do assunto, que merece ser repensado.

 

O que isso significa na prática?

As pastilhas de metal duro modernas, em específico as com cobertura, que são a maioria hoje em dia, normalmente não requerem fluido de corte durante a usinagem. As classes cobertas melhoram a vida e a confiabilidade da ferramenta quando usadas em um ambiente sem uso de refrigeração.

Isso vale mais ainda para cermets, cerâmicas, nitreto cúbico de boro (CBN) e diamante policristalino (PCD).

As altas velocidades de corte de hoje resultam em uma zona de corte muito quente. A ação de corte ocorre com a formação de uma zona de fluxo, entre a ferramenta e a peça de trabalho, com temperaturas de cerca de 1.000 graus Celsius ou mais.

Qualquer fluido de corte que chega nas proximidades das arestas de corte será instantaneamente convertido em vapor e não terá praticamente nenhum efeito de resfriamento.

O efeito de eliminar a refrigeração no fresamento só vai enfatizar as variações de temperatura que ocorrem com as pastilhas entrando e saindo do corte. As variações de temperatura que ocorrem com a eliminação do líquido refrigerante, estão dentro da capacidade para a qual a pastilha foi desenvolvida (utilização máxima).

Adicionando líquido refrigerante as variações serão mais bruscas ao resfriar a pastilha enquanto ela está fora do corte. Essas variações ou choques térmicos causam trincas térmicas. Isso, sem dúvida, resultará em um final prematuro da vida da ferramenta. Quanto mais quente a zona de corte mais inadequado é usar fluido de corte ou líquido refrigerante.

Classe modernas de metal duro, cermets, cerâmica e CBN são desenvolvidas para suportar velocidades de corte constantes e temperaturas elevadas.

Por outro lado, diferenças de vida da ferramenta de até 40%, e em alguns casos específicos ainda maiores, não são incomuns, para o fresamento sem refrigeração. Se a usinagem for em materiais pastosos, como aços de baixo carbono e aços inoxidáveis, a formação de arestas postiças ocorre e certas precauções precisam ser tomadas.

Alcançando-se a zona de fluxo a altas temperaturas o problema é eliminado. Nenhuma ou muito pouca aresta postiça será formada.

Com baixas velocidades de corte, onde a temperatura na zona de corte é menor, a refrigeração pode ser aplicada com menos resultados prejudiciais para a vida útil da ferramenta.

 

Há algumas exceções de quando o uso de fluido de corte pode ser indicado:

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  Figura 4: O pior caso é o abastecimento normal, externo de refrigerante, com baixa pressão e fluxo.

  A usinagem de ligas resistentes ao calor (HRSA) é geralmente feita com baixas velocidades de corte. Em algumas operações é importante usar refrigerante para lubrificação e para esfriar o componente. Especialmente em operações de canais profundos.

• Acabamento de aço inoxidável e alumínio, para evitar manchas de pequenas partículas na textura da superfície. Neste caso, o refrigerante tem um efeito lubrificante e, em certa medida, também ajuda a expulsar as micropartículas da superfície usinada.
• Usinagem de componentes de paredes finas, para evitar distorções geométricas.
• Ao usinar ferros fundidos, cinzento ou nodular, o refrigerante coleta a poeira do material. (O pó também pode ser coletado com equipamento para limpeza a vácuo.)
• Lavar paletes, componentes e peças de máquinas eliminando os cavacos. (Também pode ser feito com métodos tradicionais, ou seja, através de mudanças de projeto.)
• Prevenir corrosão em componentes e partes vitais das máquinas.

 

Economias essenciais podem ser feitas por meio de usinagem sem refrigeração:

• Aumentos na produtividade conforme mencionado.
• Custos de produção reduzidos. O custo com refrigerante e o seu descarte representa 15-20% dos custos totais de produção.
• Aspectos ambientais e de saúde. Uma fábrica mais limpa e saudável com eliminação da formação de bactérias e mau cheiro.
• Não há necessidade de manutenção dos tanques para líquidos refrigerantes ou sistemas de refrigeração. Geralmente é necessário fazer paradas regulares para limpar as máquinas e equipamentos de refrigeração.
• Normalmente, há uma melhor formação de cavacos com a usinagem sem refrigeração.

 

Nossas dicas

Se estiver usando pastilhas de metal duro ou ferramentas sólidas de metal duro, a diferença na vida da ferramenta entre a primeira e a última alternativa descritas pode ser de até 50%.

Se estiver usando classes cermet, cerâmica ou nitreto cúbico de boro não se deve aplicar refrigeração de forma alguma.