Está cansado de lidar com a confusão e o custo dos fluidos de corte na maquinagem? Descubra as vantagens da maquinagem a seco - um processo que elimina a utilização de fluidos de corte, reduzindo os custos e o impacto ambiental. Este artigo explora a forma como a maquinagem a seco mantém uma elevada eficiência e qualidade nas operações de torneamento, fresagem, perfuração e mandrilagem. Saiba mais sobre as ferramentas e técnicas mais recentes que tornam isto possível e compreenda por que razão as nações industrializadas estão a adotar cada vez mais este método de fabrico ecológico. Mergulhe para ver como a maquinação a seco pode revolucionar os seus processos de maquinação.
Atualmente, a maior parte do processamento de peças de máquinas, particularmente em máquinas-ferramentas CNC altamente automatizadas, centros de maquinação e linhas de produção, envolve a utilização de fluidos de corte. As principais funções dos fluidos de corte são a remoção de aparas, a redução das temperaturas de corte e o fornecimento de lubrificação.
No entanto, com a crescente ênfase na proteção ambiental e no desenvolvimento sustentável, os métodos de processamento que dependem fortemente de fluidos de corte estão a enfrentar várias restrições.
A poluição de fluidos de corte podem prejudicar o ambiente circundante e os operadores. A limpeza dos resíduos que os fluidos de corte deixam nas peças e superfícies de corte não só causa "poluição secundária" como também aumenta os custos de produção.
Investigação da VDMA alemã e da Sociedade Japonesa de Precisão Engenharia demonstrou que o custo dos fluidos de corte representa aproximadamente 13% a 17% dos custos totais de fabrico, enquanto os custos das ferramentas representam normalmente apenas 2% a 4%, como ilustrado na figura abaixo.
A maquinagem a seco, em termos simples, é um processo de maquinagem que não utiliza quaisquer fluidos de corte. Desde o início da corte de metais Na tecnologia de maquinagem, têm sido utilizados métodos de corte a seco e a húmido. Assim, o princípio da maquinagem a seco não é novo e tem sido aplicado na produção há bastante tempo (como a fresagem a seco de ferro fundido).
No entanto, o contexto mudou significativamente porque a maquinação a seco já não se limita ao processamento de materiais de ferro fundido e aos métodos naturais convencionais. Em vez disso, procura-se aplicar a maquinação a seco no processamento de todos os materiais e métodos através do estabelecimento de novas teorias e técnicas.
A maquinação a seco não se trata apenas de deixar de utilizar fluidos de corte. Trata-se de manter uma elevada eficiência, qualidade do produto, vida útil da ferramenta e fiabilidade na processo de corte minimizando ou eliminando a utilização de fluidos de corte. Isto requer a utilização de ferramentas de maquinagem a seco de alto desempenho, máquinas-ferramentas e instalações auxiliares para substituir o papel dos fluidos de corte no corte tradicional e conseguir uma verdadeira maquinagem a seco.
A maquinagem a seco envolve vários aspectos, tais como materiais para ferramentasA tecnologia de fabrico é uma tecnologia de ponta, com revestimentos de ferramentas, geometria de ferramentas, máquinas de maquinagem, parâmetros de corte e métodos de processamento. Representa uma intersecção e integração da tecnologia de fabrico com a ciência dos materiais, a tecnologia da informação, a eletrónica e as disciplinas de gestão.
A maquinagem a seco tem como objetivo eliminar os efeitos adversos dos fluidos de corte no torneamento, fresagem, perfuraçãoe processos de perfuração, reduzindo significativamente os custos de processamento e protegendo o ambiente ecológico.
Atualmente, as nações industrializadas como a Europa e o Japão estão a prestar grande atenção ao desenvolvimento e aplicação da tecnologia de maquinação a seco. As estatísticas mostram que cerca de 10% a 15% de maquinação no sector industrial europeu adoptaram processos de maquinação a seco.
No século XXI, a procura de processos ecológicos e amigos do ambiente por parte da indústria transformadora é cada vez maior. A tecnologia de maquinagem a seco, enquanto processo de fabrico ecológico, é importante para a conservação dos recursos, a proteção do ambiente e a redução dos custos.
Com o avanço da tecnologia das máquinas-ferramentas, ferramenta de corte e investigação de processos relacionados, a maquinagem a seco está destinada a tornar-se um meio primário de corte de metais e a ganhar uma aplicação generalizada.
Atualmente, o âmbito do processamento de maquinagem a seco é ainda relativamente limitado, mas a sua investigação aprofundada e aplicação extensiva tornaram-se um tema quente no campo da maquinagem. Os especialistas israelitas acreditam que a maquinação a seco "continua a ser um campo complexo até aos dias de hoje. Não é apenas uma questão de desligar o líquido de refrigeração e encomendar uma nova ferramenta".
Nos últimos anos, a par do desenvolvimento da tecnologia de corte de alta velocidade, a indústria de fabrico mecânico nos países industrializados tem vindo a explorar novos processos de maquinagem a seco utilizando os materiais de ferramentas existentes.
Uma maquinação a seco significativa e economicamente viável deve basear-se numa análise cuidadosa das condições de fronteira específicas e numa compreensão profunda dos factores complexos que influenciam a maquinação a seco. Esta análise fornece os dados e materiais necessários para a conceção de sistemas de processo de maquinagem a seco.
A investigação e as aplicações da maquinagem a seco têm recebido uma atenção generalizada tanto a nível nacional como internacional, com anos de investigação a impulsionar a implementação da tecnologia de maquinagem a seco.
No entanto, os peritos e os académicos têm descrições diferentes da terminologia e das definições relacionadas com a maquinagem a seco. A norma nacional proposta fornece regulamentos: A norma aplica-se aos processos de maquinagem de produtos mecânicos que envolvem a maquinagem completa a seco e a maquinagem assistida a seco (incluindo refrigeração por ar, refrigeração por azoto líquido, assistida por laser, etc.).
Maquinação a seco (corte a seco): Um processo de maquinagem que não utiliza qualquer fluido de corte durante o processo de corte.
Maquinação completa a seco: Um processo de maquinagem que não utiliza qualquer fluido de corte ou auxiliar meio de arrefecimento durante o processo de corte.
Maquinação sub-seca (corte sub-seco): Uma tecnologia de corte que envolve a injeção de uma quantidade adequada de lubrificante numa corrente de ar a determinadas pressões e temperaturas, criando uma mistura de névoa, que depois formas uma quantidade mínima de meio lubrificante e é pulverizado na zona de corte para micro-lubrificação direccionada e arrefecimento da área afetada pelo calor.
A maquinagem sub-seca inclui normalmente: corte com lubrificação de quantidade mínima, corte com lubrificação de quantidade mínima a baixa temperatura (frio corte a ar), corte com lubrificação de quantidade mínima de gás de proteção, jato de líquido de arrefecimento interno e tecnologias de pulverização mista.
Os termos e definições acima mencionados fornecem uma distinção básica e uma normalização entre o corte a seco e o corte sub-seco. À medida que a investigação se aprofunda e a tecnologia avança, as normas também são objeto de um processo contínuo de melhoria e aperfeiçoamento. Por exemplo, na definição de corte sub-seco (maquinagem sub-seca), "injeção de uma quantidade adequada de lubrificante" deve ser revista para "injeção de uma quantidade adequada de meio de arrefecimento e lubrificação" para formar uma mistura de névoa com ar a determinadas pressões e temperaturas, criando um meio de lubrificação micro-arrefecido que é pulverizado na área de corte para micro-arrefecimento e lubrificação direccionados da zona afetada pelo calor.
Efeito de arrefecimento
O efeito de arrefecimento remove o calor gerado durante o corte, reduz o desgaste da ferramenta e evita a oxidação da superfície da peça de trabalho.
Efeito lubrificante
Reduz o atrito, diminui as forças de corte e assegura operações de corte suaves.
Remoção de aparas
O processo remove rapidamente as aparas da superfície da peça de trabalho, impedindo-as de riscar a superfície.
No entanto, do ponto de vista da proteção do ambiente, os impactos negativos dos fluidos de corte são cada vez mais evidentes, como se pode ver nos aspectos seguintes:
Além disso, uma extensa investigação sobre o processo de corte revelou que os papéis tradicionais dos fluidos de corte no arrefecimento, lubrificação e remoção de aparas não são total e eficazmente utilizados em muitos processos de maquinagem, especialmente no corte a alta velocidade.
Consequentemente, estão a ser feitos esforços para reduzir ou eliminar a utilização de fluidos de corte, adaptando-se a processos de produção limpos e reduzindo os custos de produção.
A tecnologia de maquinação a seco surgiu nestas circunstâncias como um método de maquinação avançado. A adoção da tecnologia de maquinagem a seco não só reduz a poluição ambiental causada pelos fluidos de corte e melhora as condições de trabalho dos operadores, como também elimina as despesas relacionadas com os fluidos de corte e reduz o custo da reciclagem e eliminação das aparas.
A tecnologia de maquinagem a seco impõe maiores exigências à tecnologia das máquinas-ferramentas e das ferramentas de corte. Nos últimos anos, os países industrialmente avançados têm colocado grande ênfase na investigação da maquinagem a seco. A maquinagem por corte a seco, enquanto novo método, representa uma das tendências futuras da tecnologia de corte de metais.
A maquinagem a seco, que elimina a utilização de fluidos de corte, elimina completamente uma série de efeitos negativos associados à sua utilização durante a maquinagem.
Em comparação com o corte húmido, a maquinação a seco oferece as seguintes vantagens:
No entanto, em comparação com o corte a húmido nas mesmas condições, a maquinagem a seco tem algumas desvantagens:
O material da peça de trabalho determina em grande parte a viabilidade da implementação da maquinagem a seco. O aumento da maquinabilidade dos materiais e a redução do calor gerado pela deformação e fricção durante o processo de corte são medidas técnicas para o desenvolvimento da maquinagem a seco.
Por exemplo, foram desenvolvidos aços e ferros fundidos facilmente maquináveis. Os materiais das peças diferem significativamente em termos de propriedades térmicas; a maquinagem a seco requer uma grande capacidade térmica e uma baixa condutividade térmica. Por conseguinte, as peças de grande massa são mais adequadas para a maquinagem a seco do que as peças de pequena massa.
Forças de corte e temperaturas elevadas são as principais características da maquinagem a seco. Para reduzir a adesão e a difusão de material entre a ferramenta e a peça de trabalho a altas temperaturas e para assegurar uma vida normal da ferramenta, deve ser dada especial atenção à correspondência correcta entre os materiais da ferramenta e as peças de trabalho.
Uma vez determinada a ferramenta, devem ser seleccionados os parâmetros de corte adequados e outras variáveis com base no processo de maquinação específico. Nas operações de maquinagem a seco, são recomendadas velocidades de corte elevadas, uma vez que facilitam uma remoção mais rápida das aparas e a dissipação do calor, que são altamente benéficas para prolongar a vida útil da ferramenta.
As tecnologias actuais de maquinação a seco incluem arrefecimento a ar a baixa temperatura, maquinação a seco a alta velocidade, maquinação a seco a baixa temperatura, arrefecimento eletrostático, lubrificação de quantidade mínima (MQL) e técnicas de maquinação quase a seco.
1. Excelente dureza térmica e resistência ao desgaste.
A maquinação a seco gera normalmente temperaturas de corte muito mais elevadas do que a maquinação a húmido. Apenas materiais para ferramentas de corte com elevada dureza térmica pode suportar eficazmente as elevadas temperaturas do processo de corte e manter uma boa resistência ao desgaste. O dureza do material da ferramenta deve ser, pelo menos, quatro vezes superior à do material da peça.
2. Baixo coeficiente de atrito.
A redução do coeficiente de atrito entre a ferramenta e as aparas, bem como entre a ferramenta e a superfície da peça de trabalho, pode substituir parcialmente o efeito lubrificante dos fluidos de corte e suprimir o aumento da temperatura de corte.
3. Elevada tenacidade a temperaturas elevadas.
As forças de corte durante a maquinação a seco são superiores às da maquinação a húmido e as condições de corte para a maquinação a seco são mais difíceis; por conseguinte, as ferramentas requerem uma elevada tenacidade a temperaturas elevadas.
4. Elevada estabilidade termoquímica.
Sob as altas temperaturas da maquinagem a seco, as ferramentas de corte devem manter uma elevada estabilidade química para minimizar os efeitos catalíticos do calor nas reacções químicas, prolongando assim a vida útil da ferramenta.
5. Geometria e ângulos da ferramenta razoavelmente estruturados.
A geometria e os ângulos da ferramenta corretamente estruturados podem não só reduzir as forças de corte, evitar a formação de arestas postiças e baixar as temperaturas de corte, mas também controlar o fluxo de aparas e a quebra. A forma da ferramenta assegura uma evacuação suave das aparas e facilita a dissipação do calor.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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