Estudo que compara os métodos de lubrificação para o mecanizado de alumínio 6061T6

Em oficinas de usinagem de precisão, onde ferramentas giratórias de alta velocidade atrofiam violentamente materiais de liga de alumínio em meio a faíscas voadoras, os engenheiros enfrentam um dilema crítico:seleção do método de lubrificação ideal que garanta um acabamento de superfície superiorEsta investigação centra-se nas operações de torneamento de liga de alumínio 6061-T6, comparando sistematicamente asemi-seco (quantidade mínima de lubrificação - MQL), e condições de usinagem em molho para revelar os respectivos impactos sobre a rugosidade da superfície, o desgaste da ferramenta e a formação de chips.

A equipa de investigação realizou experiências de torneamento de precisão utilizando um torno da Darbert Machinery equipado com ferramentas de corte especializadas com inserções revestidas por TiB2 PVD (ângulo de 80° no nariz,11° ângulo de relevo)Os parâmetros experimentais incluíram:

• Velocidade de corte790,40-661,54 m/min
• Taxa de alimentação:0.0508-0.2845 mm/rev
• Profundidade de corte:1 mm
• Condições de lubrificação:Seco, semi-seco (MQL a 3.06, 1.75, e 0,6 ml/min de caudais), e húmido

A composição química da liga de alumínio 6061-T6 é apresentada no quadro 1:

A configuração experimental incorporou um sistema MQL avançado com um bico de atomização de ar SB202010 (System Tecnolub Inc.) com diâmetro de orifício de 0,25 mm.Simulações computacionais de dinâmica de fluidos (CFD) utilizando o FINE/Open 2.11.1 o software otimizou o padrão de pulverização, modelado fluxo de ar monofásico através de aproximadamente 1 milhão de elementos finitos.

A uma velocidade de corte de 207 m/min, as medições da rugosidade da superfície revelaram:

• Condições úmidas produziram uma rugosidade superior à MQL e usinagem a seco a baixas taxas de alimentação (0,05-0,10 mm/rev)
• A rugosidade MQL ultrapassa a usinagem a seco a velocidades de alimentação superiores a 0,10 mm/rev
• O lubrificante Microkut 400 forneceu consistentemente um acabamento de superfície superior em comparação com o Mecagreen 550
• Os cálculos teóricos da rugosidade (Rath = 0,0321 × f2/re) subestimaram os valores reais em alimentações baixas, mas superestimaram em alimentações elevadas.

Após 40 minutos de usinagem contínua:

• As condições secas e MQL (3,06 ml/min) mostraram desgaste insignificante da ponta da ferramenta
• Máquinas molhadas apresentaram degradação mensurável da ponta da ferramenta
• Fluxos de MQL mais baixos (0,6 ml/min) desgaste acelerado com o Mecagreen 550
• O Microkut 400 demonstrou uma melhor protecção contra o desgaste do que o Mecagreen 550 a taxas de fluxo equivalentes

A análise do chip trouxe estas conclusões:

• A espessura da ficha diminuiu com o aumento da velocidade de corte em altas taxas de alimentação
• O coeficiente de afrouxamento da ficha (profundidade de corte/espessura da ficha) diminuiu com a maior quantidade de alimentação
• O Microkut 400 produziu coeficientes de diluição mais elevados do que o Mecagreen 550 a um caudal de 3,06 ml/min
• A análise XRD revelou um aumento do tamanho do grão com taxas de alimentação mais elevadas, sugerindo efeitos térmicos

As medições ambientais revelaram:

• Concentração total de massa máxima a velocidades de corte mais baixas
• A usinagem a seco gerou menos aerossóis do que os MQL e as condições úmidas
• Segmentação reduzida em chips secos correlacionada com emissões menores de partículas

O estudo abrangente da usinagem de alumínio 6061-T6 produziu as seguintes conclusões fundamentais:

1. A lubrificação a molho geralmente produz acabamento de superfície inferior, particularmente a baixas taxas de alimentação
2. MQL com Microkut 400 oferece um equilíbrio ideal entre a qualidade da superfície e a proteção da ferramenta
3. O consumo de energia de corte varia significativamente com o tipo de lubrificante e a taxa de fluxo
4. A usinagem a seco demonstra vantagens ambientais através da redução das emissões de aerossóis

Estes resultados sugerem que os sistemas MQL que utilizam lubrificantes avançados como o Microkut 400 podem representar a solução mais sustentável para a usinagem de alumínio,Combinar o desempenho técnico com a responsabilidade ambientalA investigação futura deverá investigar formulações de lubrificantes e métodos de entrega otimizados para melhorar ainda mais a eficiência da usinagem, reduzindo ao mínimo o consumo de recursos.