Desenvolvimento de um porta-ferramentas refrigerado internamente por meio de nanorefrigerante e análise da aplicação do efeito eletrohidrodinâmico - Fragelli, Renan Luis (2021)
A busca por alternativas ao uso dos fluidos de corte tem sido o foco de diversas investigações. Apesar de representarem uma solução em termos de lubrificação e refrigeração das ferramentas de corte, também podem ser responsáveis por problemas de saúde dos operadores, danos ambientais e por custos adicionais aos processos de fabricação. Sendo assim, a refrigeração indireta da ferramenta de corte surge como um método a ser considerado. Objetivo - Aumentar a capacidade de resfriamento da ferramenta de corte através do desenvolvimento de um porta-ferramentas refrigerado internamente por intermédio de refrigerante/nanorefrigerante e também da aplicação do Efeito Eletrohidrodinâmico, resultando na eliminação ou redução da necessidade de utilização do fluido de corte. Métodos - Produção e caracterização de nanorefrigerantes (R141b/Al2O3) com três diferentes concentrações de nanopartículas (0,25 %, 0,50 % e 0,75 %). Foi desenvolvida uma Câmara de Aquecimento, análoga ao porta-ferramentas, para aplicação do efeito Eletrohidrodinâmico (EHD) e avaliação de sua capacidade em reduzir a temperatura da ferramenta. Também se desenvolveu um porta-ferramentas com canais internos para circulação dos nanorefrigerantes, a fim de reduzirem a temperatura e o desgaste da ferramenta de metal duro, durante os ensaios no torneamento do aço AISI 1045. Resultados – Os nanorefrigerantes permaneceram estáveis por até 48 horas, suas viscosidades aumentaram entre 44 % e 64 % com a variação das concentrações analisadas e a condutividade térmica do nanorefrigerante de menor concentração aumentou 44 %. A aplicação do efeito EHD se mostrou positiva em todos os casos analisados, com incrementos no valor do coeficiente de transferência de calor (h) de até 19 %. Nos ensaios de usinagem, o método com refrigeração interna se mostrou superior ao corte a seco e à utilização do fluido de corte em praticamente todas as condições. Ocorreram reduções da temperatura da ferramenta entre 9,6 % e 37,1 % e incrementos entre 12,9 % e 80 % na quantidade de material removido. Conclusão – O sistema de refrigeração interna se mostrou viável para a redução ou eliminação da utilização dos fluidos de corte, assim como a aplicação de nanorefrigerantes e do efeito eletrohidrodinâmico podem potencializar os efeitos positivos da refrigeração interna e, consequentemente, aumentar a vida da ferramenta de corte.