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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43249
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-1006-5292 |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Estudo do Desempenho Lubri-refrigerante de Fluidos de Corte Submetidos a Biodegradação Microbiológica |
Alternate title (s): | Desempenho Lubri-refrigerante de Fluidos de Corte Contaminados |
Author: | Amorim-Finzi, Marcília Batista de |
First Advisor: | Machado, Alisson Rocha |
First coorientator: | Ribas, Rosineide Marques |
First member of the Committee: | Machado, Alisson |
Second member of the Committee: | Gontijo Filho, Paulo P. |
Third member of the Committee: | Sales, Wisley Falco |
Fourth member of the Committee: | Laurindo, Carlos Augusto Henning |
Fifth member of the Committee: | Bianchi, Eduardo Carlos |
Summary: | Quase todas as etapas de transformação dos metais envolvem Fluidos de corte (FCs), tornando-os onipresentes em todos os tipos de indústrias dedicadas ao corte de metais. Eles influenciam a geração de calor nos processos de usinagem, reduzindo o coeficiente de atrito entre a ferramenta e o cavaco/peça e proporcionam refrigeração pela dissipação do calor gerado tanto por condução quanto por convecção. Suas propriedades lubri-refrigerantes, contribuem para a prevenção de dano térmico ao material da peça de trabalho e reduzem o desgaste da ferramenta de corte, melhorando o desempenho do processo. Além disso, oferecem proteção ao sistema no qual circula, à peça e à ferramenta contra oxidação/corrosão. Porém, apesar de tantos benefícios, quando contaminados por microrganismos, causam danos ao homem, ao meio ambiente e à própria indústria, que passa a lidar com prejuízos causados pela perda de sua eficiência técnica na produção, aumento de custos com descarte precoce, tratamento de resíduos tóxicos e afastamento de operadores de máquinas. Neste estudo, o desempenho de dois fluidos de corte (um de base vegetal emulsionável e um de base mineral semissintético), preparados em quatro concentrações (3, 5, 8 e 10%), foram testados para determinar o comprometimento das propriedades: físico-químicas, lubrificantes, refrigerantes e anticorrosivas, após contaminação microbiológica por sete e setenta dias, totalizando 24 amostras de fluidos. Foram realizados ensaios físico-químicos (pH, viscosidades dinâmica e cinemática, massa específica, condutividade térmica, difusividade térmica, calor específico e angulo de contato com uma superfície metálica – ensaio de molhabilidade), para caracterização das propriedades intrínsecas ao fluido. As propriedades de desempenho lubrificante e refrigerante foram determinadas nos ensaios tribológicos (esclerometria pendular e desgaste por deslizamento (reciprocating)) assim como nos ensaios de usinagem (processo de furação e de torneamento) e de obtenção da curva de resfriamento. Também foram realizados ensaios específicos para determinação das propriedades anticorrosivas. Os resultados mostraram três possibilidades para esses dois fluidos de corte, quando contaminados por microrganismos por sete e setenta dias: em algumas concentrações a contaminação microbiológica piorou as propriedades físico-químicas, de lubrificação e de refrigeração dos fluidos, melhorando ou mantendo-se estável em outras. Em todos os casos esses efeitos foram quantificados e analisados. Entretanto, a redução da propriedade anticorrosiva foi comprovada para os dois fluidos, sendo mais intensa após contaminação microbiológica por setenta dias, com maior agravo para o de base mineral. Este estudo conseguiu determinar o efeito nocivo da contaminação microbiológica para o processo de usinagem e mesmo que alguns parâmetros tenham sido determinados em favor da presença dos microrganismos, são necessários maiores estudos para dosar, baseado em sua presença inevitável no fluido de corte, a carga microbiana/espécie/nutrientes/competição e simbiose/inovação tecnológica/biocompatibilidade/desempenho (fluido e do microrganismo) /tipo de resíduo gerado quando do descarte/ tratamento desse resíduo, dentre outros parâmetros, que em conjunto e perfeitamente alinhados possam favorecer tanto o processo de usinagem e produção como um todo, quanto as desejadas propriedades do fluido, garantindo assim a segurança ao tripé que o suporta (indústria/operador/meio ambiente), na aplicação, manipulação, monitoramento e descarte do mesmo. |
Abstract: | Almost all stages of metal transformation involve the use of a cutting fluids (CFs), making them ubiquitous in all types of industries dedicated to cutting of metals. They influence heat generation in the machining processes by reducing friction between the tool and the chip / workpiece and provide cooling by dissipating the heat generated by both conduction and convection. Their lubri-cooling properties contribute to the prevention of thermal damage to the workpiece material and reduce the wear of the cutting tool, improving the process performance. In addition, they provide protection to the system in which they circulate, to the workpiece and to the tool against oxidation / corrosion. However, in spite of the many benefits, when contaminated by microorganisms, they cause harm to human, the environment and the industry itself, which loses money caused by the reduction of its technical efficiency in production, early disposal, treatment of toxic waste and days off due to illness of machine operators. In this study, the performance of two cutting fluids (an emulsion of vegetal base and a semi-synthetic of mineral base), in four concentrations (3, 5, 8 and 10%) were tested to determine the compromise of physical-chemical, lubricant, coolant and anticorrosive properties after seven and seventy days of microbiological contamination, totaling 24 fluid samples. Physical-chemical tests (pH, dynamic and kinematic viscosities, specific mass, thermal conductivity, thermal diffusivity, specific heat and contact angle with a metal surface - wettability test) were carried out to characterize the intrinsic properties of the fluids. The lubricant and coolant performances were determined in tribological tests (pendular sclerometry and reciprocating) as well as in machining tests (drilling and turning processes). Specific tests were also carried out to determine the cooling ability and the corrosion properties. The results showed three possibilities for these two cutting fluids when contaminated by microorganisms for seven and seventy days: in some concentrations the microbiological contamination worsened the physico-chemical, lubrication and cooling properties of the CFs, improving them or remaining stable in other concentrations. In all the cases these effects were quantified and analyzed. However, a reduction of the anticorrosive property was verified for the two CFs, being more intense after microbiological contamination by seventy days, with greater aggravation for the mineral base. This study was able to determine the harmful effect of the microbiological contamination for the machining process, even though in some parameters this contamination improved the results. Thus, considering its unavoidable presence in the cutting fluids, further studies are necessary to better determine the microbial load / species / nutrients / competition and symbiosis / technological innovation / biocompatibility / performance ( fluid and microorganism) / type of waste generated when discarding / treating this waste, among other parameters. All of them isolated and together must be harmonically aligned, so that they can favor both the machining process and production as a whole, as well as the desired properties of the fluid, thus ensuring the necessary safety to the sustainability tripod that supports it (industry / operator / Environment), in their manufacture, application, manipulation, monitoring and disposal. |
Keywords: | fluidos de corte contaminados alterações das propriedades físico-químicas desempenho lubri-refrigerante desempenho anticorrosivo biodegradação microbiológica cutting fluid microbiological contamination lubrication and cooling performance |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Subject: | Engenharia mecânica |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | AMORIM-FINZI, Marcília Batista de. Estudo do Desempenho Lubri-refrigerante de Fluidos de Corte Submetidos a Biodegradação Microbiológica, 2017, 257 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.3010 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.3010 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43249 |
Date of defense: | 17-Feb-2017 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
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