Avaliação do impacto dos inibidores voláteis de corrosão na eficiência do processo de retificação

Abstract

O processo de retificação é uma técnica essencial na indústria de manufatura, valorizada por sua capacidade de fornecer acabamento superficial, bem como tolerâncias dimensionais e geométricas precisas. No entanto, o método convencional de lubrirrefrigeração, empregado para atingir esses resultados, apresenta desafios ambientais e de saúde. O uso excessivo de fluidos de lubrificação pode levar a efeitos adversos na saúde do operador devido à exposição a produtos químicos nocivos e contribuir para a degradação ambiental por meio de problemas de descarte dos fluidos. Em resposta a essas preocupações, métodos alternativos, como a mínima quantidade de lubrificação (MQL), ganharam atenção como soluções potenciais. As técnicas de MQL reduzem a quantidade de fluido lubrificante necessária, mitigando o impacto ambiental e os riscos à saúde associados aos métodos tradicionais. Apesar da promessa do MQL, esses métodos alternativos geralmente ficam aquém devido à falta de sistemas auxiliares, como o jato de limpeza do rebolo (WCJ) e o jato de limpeza do rebolo resfriado (CWCJ). Esses sistemas são cruciais para manter a eficiência e eficácia do processo de retificação, pois ajudam a remover cavacos do rebolo durante a retificação, atenuam o fenômeno de empastamento e gerenciam a carga térmica na interface de corte. A ausência de tais sistemas em aplicações MQL pode levar a um desempenho abaixo do ideal, incluindo maior desgaste do rebolo, maior consumo de energia e qualidade de superfície comprometida. Para abordar esses desafios, este estudo investiga a retificação de aço AISI 4340 endurecido usando quatro fluidos de lubrificação e resfriamento sob diferentes condições, Convencional, MQL, MQL+WCJ e MQL+CWCJ: fluido base, inibidor de corrosão volátil (VCI), VCI de baixo custo (VCI LC) e VCI de extrema pressão (VCI EP). O estudo visa aumentar a eficácia do MQL analisando os parâmetros de desempenho, incluindo rugosidade, desvio de circularidade, desgaste diametral do rebolo, potência de retificação, análise de poluição e custo. Os resultados deste estudo revelam que o uso de inibidores voláteis de corrosão pode melhorar significativamente a qualidade superficial da peça produzida. No entanto, o impacto desses inibidores varia em diferentes parâmetros, embora possam melhorar certos aspectos do processo de retificação, sua eficácia geral depende de condições específicas da aplicação.

Grinding is an essential technique in the manufacturing industry, highly valued for its ability to deliver surface finishes and precise dimensional and geometric tolerances. However, the conventional method of lubrication-cooling, widely used to achieve these results, presents significant environmental and health challenges. Excessive use of lubrication fluids can adversely affect operator health due to prolonged exposure to harmful chemicals and contribute to environmental degradation through fluid disposal issues. In response to these concerns, alternative methods such as minimum quantity lubrication (MQL) have gained attention as potential solutions. MQL techniques significantly reduce the amount of lubricating fluid required, mitigating the environmental impact and health risks associated with traditional methods. Despite the promise of MQL, these alternative methods often fall short due to the lack of ancillary systems such as wheel cleaning jets (WCJ) and cooled wheel cleaning jets (CWCJ). These systems are crucial to maintaining the efficiency and effectiveness of the grinding process as they help remove chips from the grinding wheel during grinding, mitigate clogging, and manage the thermal load at the cutting interface. The absence of such systems in MQL applications can lead to suboptimal performance, including increased grinding wheel wear, higher energy consumption, and compromised surface quality. To address these challenges, this study investigates the grinding of hardened AISI 4340 steel using four lubrication and cooling fluids under different conditions: Conventional MQL, MQL+WCJ, and MQL+CWCJ: base fluid, volatile corrosion inhibitor (VCI), low-cost VCI (VCI LC) and extreme pressure VCI (VCI EP). The study aims to enhance the effectiveness of MQL by analyzing key performance parameters, including surface roughness, out-of-roundness, diametrical grinding wheel wear, grinding power, pollution analysis, and cost. A profilometer assesses the quality of machined surfaces and the grinding wheel's clumping condition. This study's results reveal that including volatile corrosion inhibitors in lubricating fluids can significantly improve the surface quality of the produced part. However, the impact of these inhibitors varies across different parameters, indicating that while they can improve certain aspects of the grinding process, their overall effectiveness depends on the specific application conditions and requirements.