Prof. Dr. Alexandre Formigoni - CEETEPS
Prof. Dr. Jorge Luiz Rosa - UNIFATEA
Prof. Dr. Francisco Tadeu Degasperi - CEETEPS
HALCSIK, V. M. C. PROJETO DE DISPOSITIVO DE REFRIGERAÇÃO PARA PROCESSO DE USINAGEM POR
TORNEAMENTO PARA MICROS E PEQUENAS EMPRESAS COM FOCO EM DESENVOLVIMENTO
SUSTENTÁVEL. 72 f. Dissertação de Mestrado Profissional em Gestão e
Tecnologia em Sistemas Produtivos. Centro Estadual de Educação Tecnológica
Paula Souza, São Paulo, 2022.
O torneamento é uma operação de usinagem
convencional fundamentada na retirada de parte do material na forma de cavaco, por
meio do cisalhamento provocado pela aresta de corte de uma ferramenta mais dura
que o material da peça.
Durante este processo ocorre deformação plástica do
material para a formação do cavaco e grande parte da energia mecânica fornecida
pela máquina (mais de 90%) transforma-se em calor. Esta elevação do calor
produz uma concentração de energia térmica em uma pequena região no contato
cavaco-ferramenta que no caso do aço ABNT 1045, utilizado nos corpos de prova,
pode chegar acima dos 1000ºC, dependendo dos parâmetros de usinagem.
O calor gerado facilita a remoção do cavaco
permitindo menor esforço no cisalhamento do material, porém a alta temperatura
sobre a ferramenta de corte atua como um catalisador dos mecanismos de
desgaste, diminuindo assim sua vida útil, podendo inclusive alterar as características
macro e micro dimensionais de uma peça. Por isso, torna-se necessário o
controle da temperatura, na forma da aplicação de fluido de corte (FC) ou
fluidos refrigerantes (FR) na região da zona de corte (ZC).
Sabe-se que a utilização incorreta dos FC ou FR podem
gerar impactos ambientais e a saúde do operador, para evitar isso, técnicas
como a usinagem a seco, refrigeração pela técnica da mínima quantidade de
lubrificante (MQL) e sistemas de refrigeração criogênica vem sendo testados com
êxito. Porém algumas delas não são possíveis em função da criticidade da
operação ou possuem alto custo de aquisição tornando-se inviáveis para micro e
pequenas empresas. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um dispositivo
de baixo custo para a refrigeração híbrida onde a técnica MQL se alia a
aplicação de ar comprimido resfriado, chamada de minimum quantity
cooling lubrication (MQCL) ou mínima quantidade de líquido
refrigerado, e avaliar o efeito da sua utilização na rugosidade da peça e na
vida útil da ferramenta.
O dispositivo projetado e fabricado alcançou durante
a fase preliminar de testes temperaturas tão baixas quanto -5 ºC. Para esta
pesquisa foram realizados ensaios de usinagem em um corpo de prova de uma barra
cilíndrica de aço ABNT 1045 com 100 mm de diâmetro, comparando a utilização do
sistema MQCL com o sistema por inundação (aqui chamado de Jorro) utilizando
insertos de metal duro. Para realização dos experimentos foi utilizado um
planejamento experimental fatorial completo de 23, baseado em Design
of Experiments (DOE), com três fatores e dois níveis, para os
fatores de vc (188 e 298 m/min), velocidade do avanço (0,125 e 0,251 mm/rev) e uso
de refrigeração (Jorro e MQCL), totalizando 8 condições diferentes. As
variáveis de saída foram a Rugosidade Ra, a morfologia do cavaco e o desgaste
de flanco dos insertos. Os resultados dos experimentos mostram uma pequena
variação entre as rugosidades encontradas para os dois sistemas de refrigeração
quando se compara Jorro e MQCL, o uso das MQCL resultou em uma menor
rugosidade, 4,7% até 8,8% para vc mais baixa, entretanto os resultados não se
mantiveram no uso da velocidade mais alta, o que exigirá estudos posteriores.
