Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: ESTUDO DA VIABILIDADE DO USO DE ÓLEOS VEGETAIS COM FLUIDO DE CORTE INTEGRAL NO PROCESSO DE RETIFICAÇÃO
AUTORES: Morais, H.L.O. (CEFET-MG) ; Silva, L.R. (CEFET-MG) ; Calado, C.R. (CEFET-MG) ; Moreira, M.R. (CEFET-MG) ; Figueiredo, C.X.G. (CEFET-MG) ; Paula, N.M. (CEFET-MG) ; Barbosa, E.J.A. (CEFET-MG) ; Bicalho, I.S. (CEFET-MG) ; Braga, C. (CEFET-MG)
RESUMO: Este trabalho visa analisar a viabilidade de utilização dos óleos de soja, milho
e canola e misturas com óleo mineral como possíveis substitutos para o fluido
de corte integral no processo de retificação. Avaliação do processo foi
realizada pelos ensaios de: rugosidade, temperatura, formação de fumaça, espuma
e odor. A caracterização dos óleos foi realizada pelo índice de acidez e
corrosão à lâmina de cobre. Os resultados mostram que o fluido de corte
apresentou-se agressivo ao processo e corrosivo à peça. Já para os óleos
vegetais, mostraram-se menos agressivo ao processo e peça. O óleo de soja 100% e
a combinação canola + milho obteve rugosidades próximas ao do mineral. Estes
resultados indicam potencialidades do uso de óleos vegetais como alternativas
para os fluidos de corte.
PALAVRAS CHAVES: manufatura ecológica; óleos vegetais; retificação
INTRODUÇÃO: Fluidos de corte são substâncias utilizadas nas indústrias metal-mecânicas
durante a usinagem dos materiais. O processo de retificação geralmente é
utilizado como operação final da linha de produção de componentes de alta
precisão (XIÃO et al., 1992). A capacidade lubrificante e refrigerante são de
grande importância, pois reduzem a ocorrência de danos térmicos na zona de corte
(IRANI, 2005). Os fluidos de corte são, na grande maioria à base de óleo
mineral, devido principalmente à relação entre o custo e características as
técnicas necessárias ao processo. No entanto, estes fluidos de corte são
compostos por substâncias geradoras de poluição, apresentando elevado potencial
toxicológicas ao homem e baixa biodegradabilidade (ALVEZ; OLIVEIRA, 2008). Em
busca de técnicas de produção menos agressivas ao meio ambiente e ao operador, o
uso de óleos vegetais no processo de usinagem constituem uma alternativa. Eles
apresentam bom contato para lubrificação, elevado índice de viscosidade, alto
ponto de fulgor e baixa volatilidade (CAMPANELLA et al., 2010). Além disso, o
Brasil é um dos maiores produtores deste tipo de óleo, principalmente o de soja,
o que favorece ainda mais a sua utilização (FOFANA et al., 2010). Devido às
vantagens de serem de fonte renovável é crescente o estudo para o
desenvolvimento de fluidos de corte ambientais amigáveis tendo como base
diversos óleos vegetais (SINGH, 2006). O objetivo deste trabalho é estudar a
viabilidade de utilização dos óleos de soja, milho e canola como possíveis
substitutos para o fluido de corte integral de base parafínica no processo de
retificação. O estudo foi realizado mediante avaliação e comparação das
propriedades físicas, químicas e mecânicas dos óleos vegetais e mineral.
MATERIAL E MÉTODOS: O fluido de corte integral comercial utilizado para a comparação com os óleos
vegetais foi do tipo mineral Mecafluid 14SC da marca Petronas Lubrificantes do
Brasil. Ele apresenta base parafínica e contém aditivos sulfoclorados inativos
indicados para operações de corte em geral. Os óleos vegetais analisados foram:
de canola - Brassica campestris, de soja - Glycine max e de milho - Zea mays,
todos adquiridos no mercado local sem realização de tratamento adicional. Foi
realizada a avaliação do comportamento dos óleos vegetais 100% (sem mistura) e
combinados (50% v.v-1) durante a retificação dos corpos de prova no aço ABNT
4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc na retificadora Sulmecânica
RPH 600. A temperatura atingida pela peça foi medida após o corte por meio de um
termômetro de infravermelho, do fabricante Minipa modelo MT-390. A análise da
formação de fumaça, de espuma e de odor marcante foi realizada de forma
comparativa e atribuiu-se notas de 1 a 5, sendo 1 elevado e 5 baixo ou ausente.
O acabamento superficial da peça foi definido pelo parâmetro Ra, procedimento
baseado nas normas JIS 2001 e DIN 4776 utilizando o rugosímetro Mitutoyo, modelo
SJ-301. A caracterização dos óleos vegetais e fluido de corte mineral foi
realizada pelas análises de índice de acidez e de corrosão à lâmina de cobre. O
índice de acidez foi determinado por método titrimétrico mediante neutralização
com hidróxido de potássio 0,1 mol L-1 e fenolftaleína como indicador. A
corrosividade devido à presença de compostos de enxofre foi verificada pela
imersão de lâminas de cobre com dimensões especificadas pela norma nas amostras
de óleos. Os frascos com as amostras foram borbulhados com nitrogênio por um
minuto e mantidos por 19 horas em estufa a 140 ºC, conforme descrito na NBR
10505.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Tabela 1 são apresentados os resultados obtidos para a análise do
comportamento dos óleos 100% e combinados durante a retificação. O valor total
obtido pela soma das notas atribuídas a cada parâmetro indicou que os óleos
vegetais 100% apresentaram melhor desempenho do que o óleo mineral e combinado.
Os valores da temperatura na zona de corte foram próximos para todos os fluidos,
em torno de 32°C. Na retificação com óleo mineral e suas combinações observou
fumaça e odor. Em nenhum dos fluidos testados houve formação de espuma. Os
óleos: mineral, milho + canola e soja 100% apresentaram peças com menor valor de
rugosidade. Já as combinações dos óleos vegetais com o mineral obteve rugosidade
superior a do mineral. Os resultados obtidos para a caracterização dos fluidos
são apresentados na Tabela 2. A Figura 1 apresenta os aspectos da corrosividade.
Os valores do índice de acidez para as amostras de óleo vegetal foram próximos.
Para óleos vegetais este índice indica a quantidade de ácidos graxos livres. Já
para o óleo mineral, composto em grande parte de compostos parafínicos,
acredita-se que o resultado seja devido aos aditivos. Segundo Muniz (2008),
quanto maior o índice de acidez, maior a probabilidade de haver corrosão nas
peças. Os resultados encontrados confirmam esta afirmação. O óleo mineral
apresentou maior índice de acidez e causou maior corrosão às peças de cobre.
Analisando os resultados apresentados nas Tabelas 1 e 2, observou-se que o óleo
de soja 100% exibiu eficiência próxima ao do fluido mineral com vantagem de não
se observar formação de fumaça e a liberação de odor. Além disso, a menor acidez
dos óleos vegetais proporcionou uma menor corrosão à peça. Dessa forma, o óleo
de soja 100% apresenta grande potencialidade como substituto ao óleo mineral.
Tabela - 2 Caracterização dos fluidos
Resultados obtidos para as análises de índice de
acidez e de corrosão à lâmina de cobre.
Tabela - 1 Avaliação do comportamento dos óleos no processo
Valores atribuídos para as análises de temperatura,
formação de fumaça e espuma, odor e rugosidade
durante a retificação com os óleos 100% e combinado
CONCLUSÕES: Os óleos de soja, milho e canola no processo de retificação apresentaram no geral
melhor desempenho do que o óleo mineral. Os óleos vegetais mostraram-se menos
agressivo ao processo e não corrosivo à peça. Em relação à rugosidade, o óleo de
soja e a combinação canola + milho apresentaram resultados próximos ao mineral. Os
resultados indicam os óleos vegetais como uma alternativa para substituição do uso
de óleos minerais. Características como menor toxicidade, fontes renováveis e
biodegradabilidade, somadas as apresentadas na pesquisa, vem endossar sua
utilização no processo de retificação.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq, FAPEMIG e CEFET-MG pelo apoio financeiro de auxílio à pesquisa e pelas
bolsas de Produtividade em Pesquisa, Mestrado e de Iniciação Científica.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10505:2006. Determinação de enxofre corrosivo. Rio de Janeiro, 2006.
ALVES, S.M.; OLIVEIRA, J.F.G. Vegetable based cutting fluid: na environmental alternative in the grinding process. In: CONFERÊNCIA INTERNACIONAL CIRP EM ENGENHARIA CICLO DE VIDA, 15., Sydney, 2008. Anais... . Sydney: CIRP. p. 664-668. 2008.
CAMPANELLA, A.; RUSTOY, E.; BALDESSARI, A.; BALTANÁS, M.A. Lubrificants from chemically modified vegetable oils. Bioresource Technology. 2010.
FOFANA, I.; HEMMATJOU, H. FARZANEH, M. Low temperature and moisture effects on polarization and depolarization currents of oil paper insulation, Electric Power Systems Research, v. 80, p. 91-97. 2010.
IRANI, R. A.; RAUER, R. J.; WARKNTIN, A. A review of cutting fluid application in the grinding process. International Journal of Machine Tools e Manufacture, p. 1696-1705. 2005.
MUNIZ, C. A. S. Novas formulações de fluido de corte: otimização, propriedades e recuperação do óleo usado. 2008. 177f. Tese (Doutorado). Centro de Ciências Exatas e da Terra. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Natal. 2008.
SINGH AK, et al. Metal working fluids from vegetable fluids. Journal Synth Lubr, p.123-76, 2006.
XIÃO, G; MALKIN, S; DANAI; K. Intelligent control of cylindrical plunge grinding. ACC/WA11, p. 391-399. 1992