Contribuições ambientais e tecnológicas no processo de retificação com MQL

Abstract

A aplicação da mínima quantidade de lubrificante (MQL) na usinagem surgiu como uma alternativa para reduzir o uso em abundância de fluidos de corte e, com isso, atingir uma produção mais sustentável e ambientalmente limpa. Essa ação está relacionada ao alerta global sobre a geração de gases de efeito estufa, como o CO2. Na retificação, apesar de ser considerada uma técnica inovadora no aspecto ambiental, sua aplicação é restrita devido à geração excessiva de calor e ao entupimento dos poros do rebolo causado pelos cavacos, prejudicando a qualidade final do produto e aumentando o desgaste da ferramenta. Técnicas auxiliares, como o uso de jato de limpeza de rebolos, direcionam um jato de ar comprimido no sentido oposto à superfície de corte do rebolo, auxiliando na remoção do entupimento e possibilitando a aplicação eficiente do MQL. Este estudo analisou a influência de três diferentes técnicas de aplicação de fluido de corte no processo avançado de retificação de cerâmica (Al2O3) usando quatro diferentes ângulos de aplicação do jato de limpeza de rebolo (MQL+JLR 0°; MQL+JLR 30°; MQL+JLR 60°; e MQL+JLR 90°); combinados com três diferentes velocidades de avanços (0,25mm/min; 0,50mm/min e 0,75 mm/min). Consideraram-se as variáveis de saída do processo: rugosidade, circularidade, desgaste diametral, relação G, potência de retificação, análise de custos do processo e a emissão de CO2 para cada aplicação. Como resultado, a aplicação do fluido de corte pela técnica MQL combinada com jato de limpeza a 30° apresentou resultados de rugosidade, circularidade, desgaste diametral do rebolo, relação G e potência de retificação maiores em comparação à técnica convencional, porém menores que os resultados obtidos com o uso exclusivo de MQL e as outras condições com uso de jato de limpeza do rebolo em diferentes posicionamentos. Já nos resultados de custo e emissão de poluentes, os valores foram 35% menor em custo para a velocidade de avanço de 0,25 mm/min, e 77% menor na emissão de CO2, o que reduz significativamente o impacto ambiental pela diminuição da pegada de carbono gerada pelo processo.

The application of Minimum Quantity Lubricant (MQL) in machining has emerged as an alternative to reduce the excessive use of cutting fluids, thereby achieving a more sustainable and environmentally friendly production. This approach is aligned with global concerns about greenhouse gas emissions, such as CO2. In grinding, although considered an innovative technique in terms of environmental impact, its application is restricted due to excessive heat generation and clogging of grinding wheel pores caused by chips, which compromises the final product quality and increases tool wear. Auxiliary techniques, such as the use of a grinding wheel cleaning jet, direct a stream of compressed air in the opposite direction to the grinding wheel's cutting surface, helping to remove clogging and enabling the efficient application of MQL. This study analyzed the influence of three different cutting fluid application techniques in the advanced grinding process of ceramics (Al2O3) using four distinct grinding wheel cleaning jet angles (MQL+WCJ 0°, MQL+ WCJ 30°, MQL+ WCJ 60°, and MQL+ WCJ 90°) combined with three different feed rates (0.25 mm/min, 0.50 mm/min, and 0.75 mm/min). The output variables considered in the process were surface roughness, roundness, wheel wear, Gratio, grinding power, process cost analysis, and CO2 emissions for each application. As a result, the cutting fluid application using the MQL technique combined with a 30° cleaning jet angle showed better results for surface roughness, roundness, grinding wheel wear, G-ratio, and grinding power when compared to the conventional technique, but inferior to the results obtained with the exclusive use of MQL and other conditions using different cleaning jet angles. In terms of cost and pollutant emissions, the values were 35% lower in cost at a feed rate of 0.25 mm/min and 77% lower in CO2 emissions, significantly reducing the environmental impact by decreasing the carbon footprint of the process.