Aplicação da tecnologia vórtice para limpeza da superfície de corte do rebolo na retificação do aço AISI 4340

Abstract

Em decorrência do desenvolvimento da indústria metalmecânica e a crescente demanda por formas mais ecológicas de utilização e manutenção dos recursos naturais, tem-se a perspectiva de utilizar produtos que gerem a menor quantidade de resíduos, de modo a serem menos nocivos ao meio-ambiente e à saúde do colaborador. Os processos de usinagem têm procurado por fontes alternativas de lubrirrefrigeração, as quais reduzam os malefícios gerados ao ecossistema. Seguindo essa vertente existe a técnica de Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL), a qual preza-se por uma maior eficiência do processo ao utilizar menos fluido se comparada com o uso de líquidos lubrirrefrigerantes em abundância. Entretanto, a utilização de MQL demanda certos cuidados no que se refere à limpeza da zona de corte, às trocas térmicas entre rebolo e peça, e possibilidade da ocorrência de empastamento na superfície de corte do rebolo. Isto posto, o presente projeto, analisa o comportamento da técnica de MQL associada à tecnologia vórtice que visa inserir ar frio na superfície de corte do rebolo. Logo, evitando a ocorrência do fenômeno de empastamento e consequentemente contribuindo para uma melhoria no processo de retificação. Dessa forma, foram analisadas algumas variáveis de saída do processo, sendo: rugosidade média aritmética (Ra), desvio de circularidade, relação G (volume de material removido/volume de rebolo desgastado), microdureza, microscopia óptica, confocal e eletrônica da superfície da peça, além das análises de força tangencial de corte e emissão acústica provenientes do processo. Os resultados foram satisfatórios em todas as variáveis de saída analisadas, com destaque para rugosidade com diferença de 1 micrometro comparado ao método tradicional. O método de resfriamento com uso do tubo vórtice obteve resultado para variável desvio de circularidade menor que 1 micrometro se comparado ao mesmo método abundante de refrigeração. Obteve-se ainda o excelente resultado para saída do desgaste diametral, com uma lubrificação tão efetiva e menos grãos fraturados, a ponto de superar o método abundante que apresentou 7,24 micrometros comparado ao uso da tecnologia tubo vórtice com valor 4,3% menor. Realizou-se ainda avaliações comparativas entre aplicação da nova técnica de lubrirrefrigeração MQL + CWCJ (Tubo Vórtice de Resfriamento e Limpeza do Rebolo), e também com os outros sistemas promissores como MQL + WCJ (Jato de Ar Comprimido de Limpeza do Rebolo) e MQL + CA (Ar Frio). Os métodos apoiados por MQL, com excelente atuação na limpeza refrigerada do rebolo combinado com o baixo consumo de fluido de corte, que não gerou resíduo ou contaminação durante e ao final no processo.

As a result of industrial development and more ecological forms of maintenance and mainly use of natural resources, processes with less waste generation are sought, while also observing worker health, since there are products that are harmful to their health. In this way, the industry seeks alternatives for lubrication and cooling that reduce the damage generated to the ecosystem. Machining processes have been looking for alternative sources of lubrication and cooling, which reduce the harm generated to the ecosystem. Following this trend, there is the technique of Minimum Quantity of Lubricant (MQL), which values a greater efficiency of the process by using less fluid compared to the use of lubricating liquids in abundance. However, the use of MQL demands certain care regarding the cleaning of the cutting area, the thermal exchanges between the grinding wheel and the workpiece, and the possibility of the occurrence of clogging on the cutting surface of the grinding wheel. That said, the present project analyzes the behavior of the MQL technique associated with the vortex technology that aims to insert cold air into the cutting surface of the grinding wheel. Therefore, avoiding the occurrence of the phenomenon of jamming and consequently contributing to an improvement in the grinding process. Thus, some process output variables were analyzed, namely: arithmetic mean roughness (Ra), circularity deviation, G ratio (volume of material removed/volume of worn grinding wheel), microhardness, optical, confocal and electron microscopy of the surface of the part, in addition to the analysis of tangential cutting force and acoustic emission from the process. The results were satisfactory in all analyzed output variables, with emphasis on roughness with a difference of 1 micrometer compared to the traditional method. The cooling method using the vortex tube obtained results for a variable deviation of roundness of less than 1 micrometer compared to the same abundant method of cooling. An excellent result was also obtained for diametral wear output, with such effective lubrication and fewer fractured grains, to the point of overcoming the abundant method that presented 7.24 micrometers compared to the use of vortex tube technology with a value 4.3% lower. . Comparative evaluations were also carried out between the application of the new lubrication and cooling technique MQL + CWCJ (Vortex Tube for Cooling and Cleaning the Wheel), and also with other promising systems such as MQL + WCJ (Compressed Air Jet for Cleaning the Wheel) and MQL + AC (Cold Air). The methods supported by MQL, with excellent performance in the refrigerated cleaning of the grinding wheel combined with the low consumption of cutting fluid, which did not generate residue or contamination during and at the end of the process.