Como a refrigeração prolonga (ou reduz) a vida das ferramentas
Como a refrigeração prolonga (ou reduz) a vida das ferramentas
(*) Patrick De Vos
(17/08/2014) - Permita-me meditar aqui sobre os diferentes sistemas de refrigeração encontrados nas fábricas e sobre qual pode ser seu impacto na vida operacional das ferramentas.
Às vezes, a refrigeração influencia a vida operacional das ferramentas de maneira positiva; em outros casos, o impacto é negativo: e, em alguns casos, simplesmente não há impacto algum.
Além da sobrecarga mecânica, a vida operacional das ferramentas é, e muito, determinada por fenômenos térmicos durante o processo de corte. Para simplificar, o corte de metal equivale à geração de calor, e quando esse calor se concentra, a temperatura da aresta de corte aumenta. Se a temperatura subir demais, ou permanecer baixa demais, a vida operacional diminuirá.
O líquido de refrigeração deve evacuar o calor gerado pelo corte antes que ele se concentre demasiadamente. Para obter mais eficiência, o líquido de refrigeração deve ser aplicado onde houver maior concentração de calor – a zona de corte. (Afinal, jogamos água no fogo para apagá-lo, mas não a cinco metros de distância).
Parece fácil, mas fazer o líquido de refrigeração atingir a aresta de corte significa superar as pressões entre cavaco e aresta de corte que, no local, podem girar em torno de 20.000 bar. O líquido de refrigeração é também bloqueado por uma “barreira de vapor” de 800°C formada pela evaporação do próprio líquido.
O líquido de refrigeração pode também evacuar o calor pelos cavacos. No entanto, os materiais das peças de trabalho com baixa condutividade térmica, por exemplo, têm evacuação de calor bastante limitada pelos cavacos até o líquido de refrigeração. É por isso que a velocidade de corte deve ser baixa nesses materiais.
No corte de metais há basicamente quatro abordagens com relação ao uso do líquido de refrigeração:
Corte a seco. Será que as vantagens de usar um líquido de refrigeração (maior vida operacional para as ferramentas, menos custos relativos a ferramentas) sempre superam as desvantagens (custo do líquido de refrigeração e do sistema de refrigeração)? Em vários casos, o corte a seco é a melhor alternativa.
Alguns casos podem também apresentar razões tecnológicas que justifiquem evitar o uso de líquido de refrigeração, tais como as aplicações com materiais de corte de PCBN.
Líquido de refrigeração de imersão ou sistema tradicional com líquido de refrigeração de emulsão. O efeito da refrigeração é baseado na condução de calor entre os cavacos e o líquido de refrigeração. Este sistema funciona bem na maioria dos materiais tradicionais usados nas peças de trabalho (aços).
Sistema de Quantidade Mínima de Lubrificação (MQL). Gotículas de líquido evaporam em ambientes quentes. Esse processo de evaporação retira o calor e abaixa a temperatura. Um sistema MQL é praticamente tão eficiente quanto um sistema de refrigeração por imersão, mas o consumo (custo) do líquido de refrigeração é muito menor. Por outro lado, ele exige precauções especiais e equipamentos específicos para a saúde e a segurança.
Sistema de Líquido de Refrigeração Direcionado de Alta Pressão (HPDC). Este sistema aumenta a pressão do líquido de refrigeração e a direciona, até onde possível, para a área desejada onde ela é mais eficaz – a zona de corte.
A solução HPDC, Jetstream Tooling, oferecida pela Seco, é tão elegante quanto eficiente, e se baseia nos mesmos princípios da dinâmica dos fluidos observados numa mangueira de jardim. Basicamente, ao estreitar o bico de saída do fluido, a velocidade de saída aumenta. A capacidade de irrigação (refrigeração) também aumenta quando se mantém o bico da mangueira próximo das flores.
Provavelmente, você deve estar se perguntando se isso não destruiria as flores. Sim! A Jetstream Tooling não só evacua melhor o calor (aumentando a vida operacional das ferramentas e melhorando as condições de corte), mas também corta cavacos longos em pedaços menores.
(*) Patrick De Vos é gerente Corporativo de Formação Técnica do Grupo Seco Tools