Resumen

Resumen Una amplia variedad de fluidos de corte están disponibles

comercialmente en el

corte proveedores de fluidos con el fin de proporcionar el mecanizado de

actuaciones para un número

de industrias. En el mecanizado, mineral, sintético y fluidos de corte semi-

sintéticos

son ampliamente utilizados pero, recientemente, usos de los fluidos de corte de

vegetales basados han sido

aumentado. Aunque, estos fluidos de corte son beneficiosos en las industrias, sus

usos

están siendo cuestionados en la actualidad en lo que respecta a los problemas de

salud y ambientales.

Fluidos de corte están contaminados con partículas metálicas y productos de

degradación

que disminuye la eficacia de los fluidos de corte. Para minimizar el ambiente

adverso

efectos ambientales asociados con el uso de fluidos de corte, la compo-

peligrosos

nentes de sus formulaciones tienen que ser eliminado o reducido a la aceptable

nivel. Además, fluidos de corte minerales a base van a ser reemplazados por

vegetación

Tabla basada fluidos de corte, ya que son el medio ambiente. Hoy a dismi-

ish los efectos negativos asociados con fluidos de corte, los investigadores han

desarrollado

nuevos bio basada fluidos de corte de diversos aceites vegetales. Este capítulo

tiene también

centrado en el mecanizado consciente del medio ambiente, tales como el corte en

seco, mecanizado

con lubricante cantidad mínima y especialmente mecanizado con base vegetal

fluidos de corte que incluye otros tipos de fluidos de corte. Literaturas asociado

con

tipos de fluidos de corte también se han presentado en este capítulo.

1. Introducción El uso de lubricantes en las operaciones de corte de metal es relativamente

reciente en comparación

para el uso de grasas para engrasar las ruedas de los carros que se remontan a los

tiempos de la antigua

Egipcios. El uso generalizado de los fluidos de corte coincidió con la revocación

industrial

lución a finales del siglo XVIII. Los aceites minerales se utilizaban ampliamente

como

Mecanizado ecológico:

Vegetales base Fluidos de Corte JP Davim (ed.), Procesos de Manufactura Verde y Sistemas, materiales que

forman,

Mecanizado y Tribología, DOI: 10.1007 / 978-3-642-33792-5_2,

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Emel Kuram, Babur Ozcelik y Erhan Demirbas E. Kuram · B. Ozcelik (*)

Departamento de Ingeniería Mecánica, Gebze Institute of Technology,

41400 Gebze-Kocaeli, Turquía

e-mail: [email protected]

E. Demirbas

Departamento de Química, Gebze Institute of Technology, 41400 Gebze-

Kocaeli, Turquía

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E. Kuram et al.

fluidos de corte en la zona de mecanizado por la mitad del siglo XIX. En 1868,

WH

Northcott observó que el uso de fluidos de corte mejorado vida de la

herramienta. En 1883, Taylor

utilizado agua en el mecanizado y demostrado la importancia del agua como de

corte

fluido y observó que las velocidades de corte se podría aumentar en un 30-40%

mediante el uso de

agua.

El objetivo principal de todas las operaciones de mecanizado es obtener para

reducir los costes de mecanizado

mediante la mejora de la calidad y la productividad. Este objetivo se puede lograr

mediante mecanizado

ción a la velocidad de corte más alta con una larga vida de la herramienta, una

parte menor cantidad rechaza (chatarra)

y el tiempo de inactividad mínimo. En el mecanizado, una gran cantidad de

parámetros que afectan el corte

actuaciones se muestran en una espina de pescado (causa y efecto) diagrama

(Fig. 1). Algunos

operaciones de mecanizado pueden llevarse a cabo "en seco", pero los fluidos de

corte se han utilizado

extensivamente y jugar un papel importante en las áreas de mecanizado. Los

fluidos de corte afectan a la

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productividad de las operaciones de mecanizado, vida de la herramienta, la

calidad de la pieza de trabajo y prevenir

la herramienta de corte y la máquina de sobrecalentamiento también. La correcta

aplicación

de fluido de corte proporciona velocidades de corte más altas y mayores

velocidades de avance posible. En

en general, un fluido de corte con éxito no sólo debe mejorar el proceso de

mecanizado

rendimiento, sino también cumplir una serie de requisitos que no son tóxicos, no-

perjudicial para la salud de los operadores, no un peligro de incendio, no fume ni

la niebla en el uso y el costo

Menos. Uno de los inconvenientes del uso de fluidos de corte es la eliminación

de residuos después de estar

utilizado.

Fluidos de corte a base de minerales tienen un precio razonable por lo que se

utilizan ampliamente

en la zona de mecanizado. Pero los seres humanos se enfrentaron con aceite

mineral que era un

recurso limitado debido a la crisis del petróleo de 1979 y 1983. El aceite mineral

tiene también pobres

por lo tanto la biodegradabilidad induce el potencial de contaminación a largo

plazo del ambiente

ronment. Por otra parte, la disponibilidad de aceite mineral es altamente

dependiente de político

consideraciones cal. Por lo tanto, los depósitos existentes no garantizan a

nosotros para el

MECANIZADO

ACTUACIÓN

(Vida de la herramienta, superficie

calidad, etc.)

Fluidos de corte

Pieza de trabajo

Herramienta para cortar

Condiciones de mecanizado

Herramienta de máquina

Teniendo

Sujeción

Tipo de portaherramientas

Sin

Rigidez

Poder

Rigidez

Arriba o abajo fresado

Pasar por encima (para fresado)

Profundidad de corte

Avance

Velocidad cortante

Nariz o en la esquina de radio

Ángulos (relieve, rastrillo, etc.)

Número de laúdes

Longitud de la herramienta

Diámetro de la herramienta o el tamaño

Recubrimiento de herramientas

Dureza

Material de corte

tamaño

Dureza

Material

Caudal y presión

Cantidad de aplicaciones

Método de aplicación

Viscosidad

Escribe

Fig. 1 Efecto de parámetros de mecanizado en el rendimiento

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Mecanizado ecológico: a base de verduras Fluidos de Corte

disponibilidad de aceite mineral en el futuro [1]. La demanda para el corte

biodegradables

fluidos ha aumentado con el uso de fluidos de corte a base de vegetales como una

alternativa

tiva a los fluidos de corte minerales a base. Aceites base minerales son limitados

y de manera constante

la disminución de los recursos, mientras que los aceites vegetales son sostenibles.

2 Fluido de corte Clasificaciones de los fluidos de corte son esenciales para entender mejor desde

hoy

una variedad de fluidos de corte son ampliamente disponible en el mundo. Según

químico

formulaciones, fluidos de corte se clasifican en cuatro categorías: aceites de

corte, soluble


aceites (aceites emulsionados, emulsiones), (químicos) fluidos sintéticos, semi-

sintéticos (semi-

químicas) fluidos. Aceites nombradas como aceite puro o aceite de corte recto de

corte se forman

aceite derivado del petróleo, de origen animal o vegetal. Aceites de corte

utilizados sin

dilución adicional en metálico procesos de corte tienen buenas propiedades de

lubricación, pobres

propiedades de refrigeración y el riesgo aumenta fuego. También pueden crear

una neblina o humo

perjudiciales para la salud del operador. El uso de aceites de corte se limita a la

baja temperatura

tura y baja velocidad de corte de operaciones.

Aceites emulsionadas son una suspensión de gotitas de aceite en agua. Este

fluido de corte es

hecho mediante la mezcla de aceite con el agente (s) emulsionante para mejorar

la estabilidad de la

emulsión en agua. Las composiciones generales de agua fluidos de corte basados

son tan

de la siguiente manera:

Los emulsionantes tienen la función de dispersar el aceite en agua con el fin de

hacer una

emulsión estable de aceite en agua. Rao y Srikant [2] declararon que la

conductividad térmica,

viscosidad cinemática y el pH aumentó con un aumento en el contenido de

emulsionante

mientras que los puntos de inflamación y combustión disminuyeron con un

aumento en la cantidad de emulsificación

fier. En el giro de AISI 1040 decrementos de acero de las fuerzas de corte,

rugosidad de la superficie

y desgaste de la herramienta con un aumento en el contenido de emulsionante se

encontraron por Srikant

et al. [ 3 ]. Tasas de transferencia de calor más altos, mayor dureza y menor


se observaron en fluidos de corte con mayor tasa de contenido de

emulsionante [4].

Base de aceite + emulsionables f ier + Otros aditivos

Aceite base {aceite mineral

aceite vegetal

Otros aditivos




Agentes de neutralización

Los inhibidores de corrosión y herrumbre

Aditivos lubricantes (aditivos antidesgaste y EP)

Biocidies y ungicides f

Inhibidores de la espuma

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E. Kuram et al.

El concentrado de fluidos de corte debe ser estable sin separar durante un mínimo

de seis meses de almacenamiento y estabilidad de la emulsión es la propiedad

más crítica de soluble

aceites. La presencia de agua en emulsiones induce la oxidación, el crecimiento

bacteriano y evaporación

pérdidas de racionamiento. Aditivos de azufre, cloro y químicos a base de fósforo

conocidos

como de extrema presión (EP) aditivos se utilizan en condiciones de extrema

presión. EP

aditivos forman capa de lubricante sólido entre el fluido de corte y la superficie

de metal por

reaccion quimica. Esta película posee resistencia al corte bajo y buen anti-

soldadura Propie-

propie- tan aditivos EP puede reducir la fricción y el desgaste de manera

efectiva. Las emulsiones tienen

algunas ventajas:

• Reducción de calor permite mayores velocidades de corte en el mecanizado.

• dilución con agua para reducir el costo.

• no hay peligro de fuego y una menor tasa de nebulización de aceite.

Uno de los inconvenientes asociados con las emulsiones es hongos y bacterias

crecimiento que aumenta riesgos de salud y disminuye la vida útil de corte

fluidos ting. La presencia de bacterias en el fluido de corte puede causar

separación en el

emulsiones. Como resultado, la capacidad de lubricación refrigerante es

degradada por la bacte-

ria. Por otra parte, el pH del líquido refrigerante puede ayudar a reducir la

corrosión de la pieza de trabajo y

máquina herramienta, e influye en la actividad microbiana [5]. Germicida y

bactericida

aditivos se añaden a las emulsiones para controlar el crecimiento de bacterias.

Con el fin de controlar el crecimiento de bacterias en fluidos de corte, aditivos

químicos son sario

nece- pero son peligrosos para el medio ambiente y la salud de los operadores

[ 5 ].

Los antimicrobianos y biocidas se utilizan para mantener la eficiencia de los

fluidos de corte

en lugar de proteger a los operadores. Formaldehído biocidas que liberan son

poten-

cial cancerígeno. Algunos de los lubricantes en los fluidos de corte se considera

peli-

grosos para el medio ambiente y la salud [ 6], como la presión extrema clorada

aditivos.

Fluidos de corte sintéticos y semisintéticos se mencionan en la Sección. 2.2 .

Ventajas y desventajas de los diferentes tipos de fluidos de corte se presentan en

Tabla 1 .

Los fluidos de corte se aplican a la zona de corte para mejorar el corte

actuación. La función principal de fluido de corte es reducir generación de

temperatura

ated a reducir interfaz de la herramienta / pieza de trabajo. La dureza y la

resistencia a la abrasión

herramientas de corte se reducen a alta temperatura. Temperaturas generado

durante

mecanizado afecta a la desgaste de la herramienta. Así la reducción de esta

temperatura causará

extender la vida de la herramienta. Fluidos de corte también enfriar la pieza de

trabajo, evitando así su última

dimensiones. Refrigeración fluidos de corte 'de la función de la pieza es muy

importante especial-







cialmente en las operaciones de molienda. La capacidad de reducción de las

temperaturas de un fluido de corte

durante el mecanizado depende de sus propiedades térmicas de calor específico y

especial

conductividad térmica. La otra función de fluido de corte es la

lubricación. Lubricación

efecto de los fluidos de corte minimiza la cantidad de calor generado por la

fricción. Cortar

fluidos con alta capacidad de lubricante generalmente se utilizan en el

mecanizado de baja velocidad,

como el corte de rosca, brochado y corte de engranajes y en materiales difíciles

de cortar,

mientras que los fluidos de corte con alta capacidad de refrigeración se utilizan

generalmente en alta velocidad

mecanizado [7].

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Efecto de enfriamiento se puede hacer mejor por el agua con bajo costo pero su

Propie- lubricación

propie- son muy bajos. El agua posee alto calor específico y conductividad

térmica

y esta es la razón por la cual se usa agua como la base en fluidos de

corte. Además,

el agua es barata, suministrado con facilidad y su baja viscosidad proporciona

que fluya a alta

tasas. Sin embargo, causa algo de corrosión en los metales ferrosos y esto puede

ser dismi-

ISHED con inhibidores de la corrosión.

Los fluidos de corte consisten en aceite de base (s), emulsionantes, inhibidores de

corrosión, lubri-

ing, anti-desgaste y aditivos de alta presión, agentes neutralizantes, biocidas,

fungicida

cidas, inhibidores de espuma y agentes estabilizantes para obtener propiedades

favorables y a

disminuir los efectos nocivos.

Los aditivos químicos utilizados para formular fluidos de corte proporcionan

diversas fun-

ciones tales como emulsificación, inhibición de la corrosión, lubricación, control

microbiano,


antiespumante, dispersantes y humectantes. La mayoría de los aditivos utilizados

son químicamente orgánica

CAL que se aniónico o no iónico a cargo y la mayoría de los aditivos son

líquidos

con el fin de mezclar fácil. Algunos de los tipos de aditivos químicos utilizados

son ácidos grasos,

ésteres, sulfonatos, jabones, parafinas cloradas y aceites grasos.

Fluidos de corte también quitar fichas de interfaz de la herramienta / pieza de

trabajo para evitar que un

superficie acabada. Especialmente a velocidades de corte más altas y velocidades

de avance, una mayor cantidad

de los chips se generan en el mecanizado. Por lo tanto la eliminación de las

virutas del área de corte

en estas situaciones es función muy importante de los fluidos de corte. El fluido

de corte

Tabla 1 Ventajas y desventajas de los fluidos de corte

Aceites Straight

Emulsoles

Semi-sintéticos

Sintéticos

Ventajas

Excelente lubricidad

Buena lubricidad

Buena refrigeración

Excelente refrigeración

Excelente óxido

control

Buena refrigeración

Un buen control de la roya

Excelente microbiana

control

Bueno microbiana

control

No es inflamable,

de no fumadores

Buena corrosión

control

Nebulización Reducido

y formación de espuma

problemas

Desventajas

Bajo refrigeración

Control de la roya

problemas

Espuma fácilmente

La mala lubricación

Peligro de incendio

El crecimiento bacteriano

La estabilidad se ve afectada

por la dureza del agua

Contaminada fácilmente

por otra máquina

fluidos

Crear una niebla

ni fumar

La evaporación

pérdidas

Contaminada fácilmente

por otra máquina

fluidos

Limitado a baja velocidad

y corte pesado

operaciones

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E. Kuram et al.

capacidad de lavado de distancia de las fichas de la zona de corte depende

principalmente

su tasa de viscosidad y flujo. La viscosidad es la resistencia al flujo de petróleo y

se ve afectada

inversamente por la temperatura. La tendencia de la viscosidad del aceite con la

temperatura

cambios se denomina índice de viscosidad (VI). Un bajo VI significa un cambio

relativamente grande

de la viscosidad con cambios de temperatura. En otras palabras, el aceite se

vuelve extremadamente

delgada a altas temperaturas y muy grueso a bajas temperaturas. Un alto VI

medios relativamente poco cambio en la viscosidad en un amplio rango de

temperaturas.

Los fluidos de corte reducen la adherencia de la pieza de trabajo a la herramienta

de corte (reducen

para formar el borde acumulado (BUE) con la herramienta de corte), proteger la

pieza de trabajo y

las superficies de corte de la herramienta de la corrosión y reducir la potencia

requerida para la máquina

(disminuye la fricción). Esta muestra tanto el ahorro de energía y menos

generación de calor. Si

se genera menos calor durante el mecanizado, duración de la herramienta de las

herramientas de corte es más largo y

se mejora la integridad superficie de la pieza de trabajo. En general, el proceso de

mecanizado se

tienden a ser más estable.

Fluidos de corte deben tener las siguientes propiedades para cumplir con sus

funciones

correctamente:

• Propiedades buenos lubricantes

• Alta capacidad de refrigeración

• Baja viscosidad para proporcionar el libre flujo de fluido de corte

• Químicamente estable

• No es corrosivo

• Alto punto de inflamación para reducir los riesgos de incendio

• alérgicos

• Menos evaporativo

• Bajo costo

La selección de fluido de corte apropiado es muy importante, ya que podría

afectar

rendimiento de mecanizado (vida de la herramienta, las fuerzas de corte,

rugosidad de la superficie, con- poder

consumo, etc.) y la selección depende de algunos parámetros como la pieza de

trabajo

material utilizado, cortando material de la herramienta y el tipo de proceso de

mecanizado. Por ejemplo,

fluidos de corte que contienen aditivos de azufre y cloro no deben ser utilizados

con

aleaciones de titanio y níquel-basado, respectivamente. Fluidos de corte con alta

lubricidad

capacidad se utiliza generalmente en el mecanizado de baja velocidad como el

corte de rosca, broach-

ción y corte de engranajes y en materiales difíciles de cortar, mientras que los

fluidos de corte con

alta capacidad de refrigeración se utiliza generalmente en el mecanizado de alta

velocidad.

2.1 mineral a base Fluidos de Corte Fluidos de corte a base de minerales consisten en aceites extraídos de

petróleo. Los aceites minerales

son hidrocarburos y sus propiedades de base en la longitud de la cadena, la

estructura y refinación

nivel ing. Dos tipos de aceite mineral se utilizan en fluidos de corte de metal:

parafínicos y

nafténicos. Los aceites parafínicos consisten en largas cadenas lineales de

hidrógeno y carbono

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átomos. Aceites nafténicos se comportan de manera diferente a partir de aceites

parafínicos debido al molecu-

estructura lar con hidrocarburos anillos. El aceite mineral tiene una pobre

biodegradabilidad por lo tanto

induce el potencial de contaminación a largo plazo del medio ambiente. A base

de aceite mineral

es también una limitada y cada vez menor de recursos.

2.2 Fluidos de corte semi-sintéticos y sintéticos Fluidos de corte sintéticos y semisintéticos se mezclan con agua y variable

agentes químicos sas. Estos agentes se agregan para la prevención de la

oxidación, lubricación y

reducción de la tensión superficial. Fluidos de corte sintéticos tienen buena

propie- refrigerante

lazos, pero sus propiedades lubricantes son menos que los otros tipos de fluidos

de corte. Desde

fluidos de corte sintéticos son transparentes, ayudan al operador controlar la

proceso de mecanizado. Fluidos de corte sintéticos son generalmente más

resistentes a la biológicos

ataque de cal que las emulsiones. Fluidos de corte semi-sintéticos son

combinaciones de sincronización

tético fluidos de corte y emulsiones. Fluidos de corte semi-sintéticos contienen

menos aceite

(Aceite de 30.02%), mientras que los fluidos de corte sintéticos no contienen

aceite.

2.3 vegetales a base de Fluidos de Corte Los aceites vegetales se componen de triacilglicéridos (triglicéridos) que son

glicerol moles

ecules con tres ácidos grasos de cadena larga unidos a los grupos hidroxilo a

través de éster

vínculos. Los ácidos grasos en los triglicéridos de aceites vegetales son de

longitud similar,

entre 14 y 22 carbonos de longitud. Sin embargo, sus niveles de insaturación

varían. El triglyc-

eRide estructura de aceites vegetales proporciona propiedades deseables de

lubricante. Largo,

cadenas de ácidos grasos polares proporcionan películas lubricantes de alta

resistencia que interactúan fuertemente

con superficies metálicas y reduce tanto fricción y el desgaste [8]. Los aceites

vegetales tienen

un índice de viscosidad más alta. Sin embargo la estabilidad, térmica ya la

oxidación de aceites vegetales

se limitan [ 9 ]. Los aceites vegetales se desempeñan mejor que los demás aceites

y las razones son

se describe como sigue:

• Los aceites vegetales tienen buenas propiedades de lubricidad. El propie-

altamente lubricante

son posibles lazos de aceite vegetal por la composición fundamental de la

moléculas de aceite vegetal, así como la estructura química del propio aceite. Su

propiedades son el resultado directo de las moléculas inteligentes del aceite

vegetal. Estas

moléculas son largas, pesadas y dipolar en la naturaleza; es decir, los extremos de

la moles

ecules han cargas eléctricas opuestas [10 ]. Aceites vegetales llevan ligera polar

cobrar, pero los aceites minerales no tienen costo alguno. Esta carga polar atrae

el vegetal

molécula de aceite a una superficie metálica como pequeños imanes; por lo tanto,

los aceites vegetales

adherirse a una superficie de metal con más fuerza que los aceites minerales [ 10,

11]. Denso, homo

alineación geneous de moléculas de aceite vegetal crea una gruesa, fuerte y

duración

capa de película ble de lubricante. Esta película lubricante da el aceite vegetal un

mayor

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E. Kuram et al.






capacidad de absorción de presión. En contraste, las moléculas de los aceites

minerales se intrin-

sically no polar. Ellos forman una alineación aleatoria a lo largo de una superficie

de metal, el cual

proporciona una capa más débil de la lubricación [ 10]. En consecuencia, los

aceites vegetales hacen una

mejor lubricante [11 ].

• Los aceites vegetales tienen un punto de inflamación superior, que reducen la

formación de humo y fuego

peligro [10 , 11]. Valor de punto de inflamación superior permite utilizar el

fluido de corte de alta

condiciones de temperatura.

• La viscosidad es otra propiedad aceite que tiene un efecto importante en el

mecanizado pro-

productividad [ 10]. Los aceites vegetales tienen una alta viscosidad natural como

el mecanizado

la temperatura aumenta. La viscosidad de los aceites vegetales cae más

lentamente que

la de los aceites minerales. A medida que la temperatura desciende, aceites

vegetales siguen siendo más fluida

que los aceites minerales, lo que facilita el drenaje más rápido de virutas y de

piezas de trabajo. los

mayor índice de viscosidad de los aceites vegetales se asegura de que los aceites

vegetales proporcionarán

lubricidad más estable en todo el rango de temperatura de funcionamiento [11 ].

• moléculas de aceite vegetal son bastante homogéneos en tamaño, pero el aceite

mineral en moles

cules varían en tamaño. En consecuencia, las propiedades del aceite mineral tales

como la viscosidad,

la temperatura de ebullición son más susceptibles a la variación [10 ].

• El aceite vegetal tiene mayor punto de ebullición y un mayor peso molecular y

este

resulta en una menor pérdida de vaporización y nebulización [12 ].

3 Aspectos ambientales de Fluidos de corte El uso de fluidos de corte repetidamente en el tiempo induce cambios químicos

de corte

fluidos. Estos cambios se deben a los efectos ambientales, la contaminación de

virutas de metal y aceite entrampado. El crecimiento de bacterias y la levadura

convierte ambiental

Tal peligro y también afecta negativamente a la eficacia de los fluidos de

corte. Cortar









líquidos se degradan en calidad con el uso y el tiempo, y cuando pierden su

calidad de la

la eliminación de ellos es obligatorio. Eliminación de residuos de fluidos de corte

son caros y

afectar al medio ambiente negativamente.

El enfoque en los lubricantes se ha desplazado de la biodegradabilidad de

renovabilidad más

el año y debido al cambio en el pensamiento del medio ambiente de los seres

humanos [13 ].

Varios aspectos de un lubricante adecuado para el medio ambiente son los

siguientes [14 , 15]:

• Biodegradabilidad

• Toxicidad

• Renovación

• bioacumulabilidad y biomagnificación

• La evaluación del ciclo de vida (ACV)

• Ahorro de energía y economía de combustible

La biodegradabilidad es la degradación por la acción de microorganismos [15 ].

Compatibilidad medioambiental de fluidos de corte se determina sobre todo con

biodeg-

radability [ 16]. Alves y Oliveira [17 ] Llevó a cabo un ensayo de

biodegradabilidad en la oscuridad

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a 20-25 ° C durante 28 días para un nuevo fluido de corte a partir de aceite de

ricino. Este corte

fluido mostró altas tasas de degradación y en estas condiciones el aceite mineral

eran

degrada a 20-60%, por lo tanto el aceite mineral no fue considerado como

fácilmente biodegradable.

En otro trabajo, se encontró que el éster de colza y sintético a base de verduras

aceite de semilla tenido 100% biodegradable, mientras que el tipo limpio de

aceite de corte tenía un 20-30%

biodegradables [ 18]. La bioacumulación es una acumulación de la sustancia en

un organismo.

Biomagnificación es aumentar la concentración de la sustancia acumulada en el

cadena alimentaria [14 ]. Renovación es la cantidad relativa en cualquier

producto de la prima

material que se pueda volver a cultivar, reciclado o reutilizado [15 ].










Los fluidos de corte afectan la salud del operador negativamente en las

operaciones de mecanizado

que puede ser vaporizado, niebla atomizada y forma debido a la alta presión y

la temperatura. Esta partícula en el aire de fluidos de corte puede ser inhalado por

operación

res y causa problemas respiratorios leves, asma y varios tipos de cáncer

(esófago, estómago, páncreas, colon, etc.) [ 6 ]. Niebla, vapores, humo y olores

puede causar reacciones graves en la piel y problemas respiratorios. Cuando el

contacto físico

se produce con fluido de corte, problemas dermatológicos se ven en los

operadores. Cortar

líquidos también pueden influir negativamente en los componentes de máquina-

herramienta, que debe ser

limpiado para eliminar cualquier residuo de fluido de corte. Esta operación de

limpieza requiere Además

tiempo y costo cional. Base de agua y fluidos de baja viscosidad de corte pueden

ser preferidos

con el fin de facilitar la limpieza.

Fluidos de corte utilizados en la zona de mecanizado contienen químico nocivo

para el medio ambiente

sustancias cal. Estas sustancias tienen efecto negativo sobre el medio ambiente y

la salud humana. La mayoría de los fluidos de corte utilizados en el mecanizado

son de petróleo

origen y disposición de los fluidos de corte a base de petróleo causan

contaminación del agua

contaminaciones nación, aire y suelo. De corte en seco, mecanizado con cantidad

mínima

lubricante (MQL) y fluidos de corte a base de vegetales se cree como ambiental

consciente de mecanizado (Fig. 2 ).

4 Métodos de aplicación para Fluidos de corte Los fluidos de corte pueden aplicarse a una interfaz de herramienta de corte /

pieza de trabajo por algunos met

SAO como manual, las inundaciones y la aplicación de la niebla. Para el

mecanizado eficiente persona

rendimiento, se debe formar una película lubricante en la superficie de

deslizamiento. Para bien

Fig. 2 Ambientalmente

mecanizado consciente

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E. Kuram et al.

el rendimiento, la aplicación de fluido de corte a la zona de corte debe ser

continua,

no intermitente. A menos que se coloca cuidadosamente fluido de corte, no puede

realizar su enfriamiento

ING y funciones de lubricación eficaz.

En aplicación manual, el operador utiliza contenedor de aceite para aplicar fluido

de corte a la

corte región. Este es el método más barato de la corte de aplicación más fácil y

fluido

catión; sin embargo, tiene un uso limitado en la zona de mecanizado. Método

manual es intermitente

corte de aplicación de líquidos por lo que su rendimiento es bajo comparado con

continua tienda

métodos de aplicación. El acceso de fluido de corte a la zona de corte está

limitada en este

solicitud.

Las inundaciones son el método de aplicación más común de los fluidos de corte

de la herramienta /

interfaz de pieza de trabajo. En aplicación de las inundaciones, gran cantidad de

fluido de corte es con-

continuamente entregado a la región de corte por medio de un tubo, manguera o

boquilla. los

fluido de corte se acumula en un depósito, se filtra y se bombea de nuevo al

deliv-

boquilla de ery en este método. Con el fin de obtener un rendimiento óptimo de

mecanizado,

dirección de la boquilla, el número de boquillas y caudal de los fluidos de corte

debe ser óptima

zar los. Al fluido de corte alguna situación no es capaz de llegar a la zona de

corte efectiva.

En aplicación de la niebla, fluidos de corte se atomizan y soplado en la

herramienta de corte /

interfaz de pieza de trabajo. Este método no es tan eficaz como las inundaciones

se enfríe el corte

herramienta; sin embargo, a veces puede ser más eficaz que la inundación tales

como la entrega

los fluidos de corte a zona de corte que son de difícil acceso por las

inundaciones. Sin embargo,

inhalación de niebla por el operador induce problemas de salud por lo ventilación

muy eficiente

Se requiere mento.

Los fluidos de corte pueden aplicarse a cortar región tres direcciones posibles

como

se muestra en la Fig. 3 .

• en la parte posterior del chip,

• a lo largo de entre el chip y la cara de desprendimiento de la herramienta de

corte,

• largo entre la superficie de la pieza y el flanco cara terminada de la corte

herramienta [19 ].

Mendes et al. [ 20] investigó el rendimiento de los fluidos de corte en la

perforación de

AA 1050-O de aluminio y se aplica fluido de corte en forma de neblina. También

investigaron

Fig. 3 direcciones de aplicación de fluidos de corte en corte ortogonal

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el efecto de aditivos (cloro, azufre y fósforo) en el rendimiento de la

fluido de corte se aplica como una inundación en el giro de aleación de aluminio

6262-T6. En perforación

ing, 100 ml / h caudal resultó en fuerzas de avance inferiores especialmente a

mayores de corte

velocidades y velocidades de avance. En contraste con los resultados fuerza de

alimentación, incremento en el corte

caudal ting, en general, dio lugar a un par más alto, el consumo de energía y

específica

la presión de corte. La rugosidad superficial no se vio afectada significativamente

por el fluido de corte

velocidad de flujo en la perforación. En general, un incremento de la

concentración de fluido de corte

mostró una disminución de la fuerza de corte, pero esta disminución fue casi

insignificante

al comparar las concentraciones de 10 y 15% en el giro. Tres direcciones

corte de aplicación de fluido se compararon: (1) sobre la cara chip y rastrillo, (2)

a

la interfaz de la herramienta-chip y (3) en la interfaz de la herramienta-pieza de

trabajo. Cuando el fluido de corte

se aplicó sobre el chip y cara de desprendimiento, se observaron fuerzas

considerablemente mayores.




Estudio de inflexión Experimental también se llevó a cabo en el que la

concentración fluido de corte

tración (10%) se mantuvo constante, así como la dirección de corte de aplicación

de fluido

ción (en la interfaz de la herramienta-pieza de trabajo) para que comparó el

efecto de aditivos EP

(cloro, azufre y fósforo). La fuerza de corte más baja se logró utilizando

el fluido de corte con el aditivo de cloro seguido por el fluido de corte con azufre

aditivo. La mejor acabado de la superficie se obtuvieron usando el fluido de corte

con cloro

aditivo.

Especialmente en la perforación del uso de fluidos de corte bajo altas presiones

(presurización

jets zados) a través de los agujeros internos de ejercicios pueden mejorar la

lubricación, la refrigeración y el chip

remoción. El fluido de corte se alimenta a través de orificios internos a la región

de corte. En

fluidos de corte de alta presión, mayor penetración del fluido de corte en el de

herramientas

interfaz de chip se produce en comparación con la aplicación

inundaciones. Machado et al. [ 21]

encontrado que el uso de refrigeración cuando el giro de Ti6Al4V aumento de

herramienta de alta presión

la vida hasta un 300% en comparación con la aplicación de inundaciones

convencional y herramienta inferior

la vida se logró en el mecanizado de Inconel 901 bajo el refrigerante de alta

presión

chorro. Kaminski y Alvelid [22 ] Demostró que cuando se aplica a alta presión

refrigeración

hormiga a 250 bar, la temperatura de corte podría reducirse by40% en

comparación con

aplicación de inundaciones y más de incremento en la presión tuvieron efecto

adicional mínima.

Ezugwu y Bonney [ 23] encontró que el acabado superficial aceptable y mejorada

herramienta de

la vida se puede obtener durante el mecanizado de Inconel 718 con altas

presiones de refrigerante.

En el mecanizado a la presión del refrigerante 203 bar a una velocidad de corte

de 50 m / min, herramienta

vida aumentó 740% en comparación con la aplicación de refrigerante

convencional. En general,




incremento en la vida de la herramienta se observó con el aumento de la presión

del líquido refrigerante. En otro

estudio, Ezugwu y Bonney [ 24] llevado a cabo los experimentos de torneado de

Inconel 718

aleación bajo presión convencional y de alta (11, 15 y 20,3 MPa) apoyo

refrigerante

capas. Herramienta de componentes de la vida, la rugosidad superficial y la

fuerza se midieron y fue

llegaron a la conclusión de que el acabado superficial aceptable y mejorar la vida

de la herramienta se podría lograr

en el mecanizado con altas presiones de refrigerante. La mejora más alto de vida

de la herramienta

(349%) se obtuvo cuando se enciende con 11 MPa de presión del refrigerante en

mayor corte

ting velocidad de 60 m / min. Mecanizado con presiones de refrigerante por

encima de 11 MPa

a velocidades de corte de hasta 40 m / min disminuyó vida de la herramienta más

de mecanizado con

flujo de refrigerante convencional. Este resultado mostró que no había un

refrigerante presión crítica

Seguro que las herramientas de corte se desempeñaron mejor en Materiales de

refrigerante de alta presión.

Página 12

34

E. Kuram et al.

Sin embargo, en el fresado de acero de bajo carbono En32b, refrigerante de

inundación dio menor flanco

desgaste que a alta presión (1.8 MPa) medio ambiente [ 25]. Efecto de la presión

del fluido, el flujo

ritmo y la dirección de aplicación en acabado de inflexión de acero AISI 1045

fueron investi-

cerrada. Cuando el fluido de corte se aplicó a la cara de la herramienta rastrillo,

la adhesión entre

viruta y herramienta fue muy fuerte, causando la eliminación de partículas de

herramientas y gran cra-

desgaste ter. Cuando el fluido de corte no se aplicó a la cara de desprendimiento,

la adherencia de la viruta

material a la cara se produjo, pero no era lo suficientemente fuerte como para

eliminar las partículas de herramientas



a medida que avanzaba en la cara, y por lo tanto el desgaste del cráter no

aumentó [26]. Los efectos

de ultra-alta presión del refrigerante sobre la vida y la integridad de la superficie

de herramientas eran investiga-

cerrada durante el acabado de giro de Inconel 718. refrigeración inundaciones

convencional y ecografía

refrigerante alta presión se suministra a 5 bar y de 70 a 450 bar, respectivamente.

También los efectos de la aplicación de ultra-alta presión del refrigerante a la

cara de desprendimiento solo,

cara de flanco solo y ambas posiciones juntos fueron investigados. La aplicación

de ultra-alta

refrigerante de presión a la cara de desprendimiento de la herramienta (rake

solamente) disminuyó la vida de la herramienta con

un incremento de la presión; sin embargo, esto no se observó cuando el fluido de

corte

se aplicó a la cara de incidencia de la herramienta (flanco solamente) o tanto en

el flanco y el rastrillo

caras de la herramienta de forma simultánea (flanco y rake). Cuando el chorro de

alta presión era

aplicado a la cara de incidencia, el desgaste del flanco disminuyó pero la muesca

no se vio afectada.

Al usar hasta 450 bar de presión, no se observó incremento en la vida de la

herramienta. Los resultados

también mostró que el nivel de deformación de la pieza o superficie

microestructural

rugosidad obtenida en el mecanizado, ya sea con herramientas nuevas o gastados

no fuera

afectada beneficioso o perjudicial por la aplicación de ultra-alta presión de

enfriamiento

hormiga. La presión de corte y la dirección de fluido tuvieron relativamente poco

efecto sobre el nivel de

integridad de la superficie [ 27]. Experimentos de mecanizado se realizaron bajo

convencional

, petróleo y de alta presión de agua limpia entornos petróleo solubles de alta

presión húmedas durante

ing giro de Ti-6Al-4V. Entorno de aceite puro de alta presión proporcionada

herramienta más larga

vida [ 28].

5 La minimización de los efectos ambientales adversos

de Fluido de corte




Las preocupaciones ambientales, las fuerzas del mercado y los requisitos

legislativos hacen imperativo

TIVE la búsqueda de nuevas soluciones que minimicen el impacto ambiental

[ 29]. Para mini-

mise los efectos ambientales adversos asociados con el uso de fluidos de corte,

la mejor solución es eliminar los componentes peligrosos de su formulación.

Pero nos hemos centrado en los métodos alternativos en lugar de formulación. La

manera más efectiva

de reducir al mínimo los efectos ambientales adversos del uso de fluidos de corte

es

minimizar los volúmenes utilizados y reemplazar fluidos de corte minerales

basados con ambiente

mentalmente fluidos de corte amigos como fluidos de corte a base de

vegetales. Desde un

punto de vista ambiental, el mejor método es el mecanizado en seco. Mecanizado

en seco

no sólo reduce la contaminación del agua y el aire sino que también reduce el

peligro de

salud del operador. Sin embargo, el mecanizado en seco no es eficiente para

muchos de corte

Página 13

35


operaciones. En este caso, el lubricante cantidad mínima (MQL) puede ser

penetrado en

la zona de corte de manera que mejorar la maquinabilidad. MQL reduce el con-

fluido de corte

consumo pero este método utiliza fluidos de corte en forma de niebla que

aumenta

peligros para la salud de los operadores [ 30]. Los costos de tratamiento de

residuos, ambiental negativo

fluidos de corte basados efectos y riesgos para la salud de petróleo mentales

aumentan la

requisito para lubricantes renovables y biodegradables y de corte a base de

vegetales

fluidos ting tienen un mayor potencial de uso bajo estas

limitaciones [31 ]. Vegetal

fluidos de corte basados pueden ser considerados con el medio ambiente, ya que

estos fluidos

son renovables y tienen altos niveles de biodegradabilidad.



5.1 Mecanizado en seco El mecanizado en seco significa que ningún fluido de corte se utiliza durante el

proceso. Para económica

así como del medio ambiente razones proceso de mecanizado se realiza sin

ningún tipo de corte

mecanizado fluido pero seco ting tiene algunas desventajas. Durante el

mecanizado en seco pro-

proceso, la temperatura de la herramienta de corte es muy alta y esto induce

herramienta excesiva

llevar disminuyendo así la vida de la herramienta. También las virutas generadas

en el mecanizado no se puede lavar

de distancia y estos chips causan deterioro en la superficie mecanizada.

Los problemas de contaminación de corte y eliminación de fluido no se ven en

seco

mecanizado. Mecanizado en seco no induce la contaminación de la atmósfera o

el agua

recursos. Contrariamente a máquina para secar en el mecanizado húmedo

(mecanizado con corte

fluidos ting por cualquier inundación medios y MQL), el medio ambiente, fuente

de agua y el suelo

contaminado durante la eliminación del fluido de corte. Aplicación de

mecanizado

con seca también disminuirá los costes de fabricación.

En algunos casos, por ejemplo en interrumpido proceso de mecanizado como el

fresado y seco

de corte da vida de la herramienta de mecanizado con fluido de corte. En el corte

de fresado

herramienta no corta de forma continua y el uso de fluidos de corte aumentan

térmica

choque efecto. Por lo tanto, el mecanizado en seco es más adecuado para

operaciones de fresado. En Además

ción de mecanizado con herramientas de cerámica debe llevarse a cabo en

condiciones secas debido a la

choque termal. En la perforación especialmente pistola de perforación de la

función más importante de

fluido de corte es el arranque de viruta y corte en seco puede inducir roturas de

perforación.

Corte en seco muestra efectos positivos en algunos materiales de las piezas, tales

como AISI

316 de acero inoxidable [32 ].Diniz et al. [33] utilizaron dos concentraciones (7 y

12%)


de la emulsión a base de aceite vegetal con dos formas diferentes de aplicación

de fluidos

(interna y externamente a la herramienta) en el fresado de acero inoxidable 15-

5PH y

los resultados vida de la herramienta se compararon con el corte en seco. Vida de

la herramienta de corte en seco era

3,5 veces más altos que los obtenidos cuando se utilizó abundante líquido. fue

encontró que la forma de aplicación de fluidos no influyó en la vida de la

herramienta.

Sin embargo, en algunos materiales de las piezas mecanizado en seco presenta

muchos proble-

blemas. Por ejemplo, el aluminio es un material blando y el mecanizado en seco

de aluminio

induce BUE. Esto influye en la calidad de la superficie de la pieza de trabajo.

Fricción Superior entre la herramienta y la pieza de trabajo en el mecanizado en

seco puede aumentar

la temperatura en el corte de región. Esta alta temperatura provocará dimensional

Página 14

36

E. Kuram et al.

inexactitudes en la pieza de trabajo y el excesivo desgaste de la herramienta. Así

que las desventajas de seca

mecanizado tiene que ser compensado. La mejora de herramientas de corte

propiedades mediante una mejor

materiales para herramientas con menor coeficiente de fricción y alta resistencia

al calor, recubrimientos o

geometrías de herramientas son investigados por los investigadores con el fin de

compensar los efectos

de la eliminación de fluidos de corte en el mecanizado.

Con el fin de hacer que la aplicación de mecanizado en seco posible, algunos

intentos tienen

realizado por los investigadores. Uno de estos intentos es el uso de los materiales

para herramientas con

recubrimiento. En el mecanizado en seco, avanzó el corte de materiales de

herramienta y selección de corte

parámetros ting son inevitables; sin embargo, estas herramientas de corte son

muy caros y

aumentar los costes de mecanizado [6].

Diniz y Micaroni [ 34] llevó a cabo girando experimentos de AISI 1045 acero a


variando la velocidad de corte, alimentación y herramienta de radio de punta con

el fin de obtener el corte con-

condiciones más adecuadas para el corte seco que hacen vida de la herramienta

más cerca de fluido de corte

condiciones sin dañar la pieza de trabajo y rugosidad de la superficie no

aumentar

corte de energía consumida por el proceso. Para alcanzar estos objetivos era

obligatorio

aumentar la alimentación y del filo radio y disminuir la velocidad de corte al

cortar líquidos

se eliminan de un proceso de torneado. El uso de fluidos de corte dio vida de la

herramienta

de corte en seco, pero la diferencia en la vida útil entre corte húmedo y seco

reducida

a valores más altos de alimentación. De corte en seco también mostró menos

energía y rugosidad de la superficie

de corte húmedo. El incremento del radio del filo aumenta la vida de la

herramienta y de corte

poder.

5.2 Mecanizado con Cantidad mínima de lubricación En el método MQL, una pequeña cantidad de fluido de corte (10-100 ml / h) con

comprimida

de aire se aplica a la interfaz de chip-herramienta para lubricar el área de contacto

de la viruta-herramienta,

para reducir la temperatura y la fricción. MQL puede reducir el costo asociado

con el

gestión de aceites usados y el coste de fluido de corte, mientras que llevar los

chips lejos de

regiones de corte es limitado.

En MQL; chips, pieza y portaherramientas tienen un bajo residuo de lubricante

por lo tanto

su limpieza es más fácil y más barato en comparación a la inundación de fluido

de corte. los

región de corte no está inundado en MQL durante el mecanizado por lo que la

operación puede ser

visto por el operador [35 ]. MQL se utiliza como un método de lubricante en

lugar de enfriamiento

En g. Este pobre capacidad de enfriamiento limita la eficacia de MQL en el

mecanizado de

materiales difíciles-a máquina, tales como las aleaciones de titanio y níquel

basado debido a la


generación de calor excesivo [ 36]. Así, en el mecanizado de estos pros y contras

deben ser

tomado en consideración. El rendimiento de corte de MQL depende

principalmente de

presión de la boquilla, número de impulsos y la cantidad de fluido de corte en

cada pulso de lo que

es posible producir componentes de alta calidad con MQL eligiendo

cuidadosamente

estos parámetros [37 ].

Dado que los efectos negativos asociados con los fluidos de corte, una gran

cantidad de estudio tiene

ha concentrado en reducir al mínimo el uso de fluidos de corte o eliminar corte

ting fluidos en el mecanizado. Varios estudios experimentales han investigado

para el

Página 15

37


rendimiento de MQL en la perforación [ 38 - 45 ], Convirtiendo [46 - 51],

fresado [ 52 - 57 ] Y

molienda [58 - 61] procesos. Las mayoría de los estudios de literatura

compararon el rendimiento

de MQL con corte en seco y la aplicación de inundaciones. Se encontraron

resultados contradictorios en

la literatura sobre el efecto de diferentes métodos de aplicación de fluidos de

corte

(seco, MQL, inundación) en el rendimiento de corte.

Kelly y Cotterell [ 38] se utiliza aceite vegetal MQL lubricante durante la

perforación

de fundición, aleaciones de silicio de aluminio. Llegaron a la conclusión de que

la ubicación de la alimentación

boquilla, el flujo de volumen y la presión del fluido de corte podrían ser

optimizados con el fin

para lograr una mayor vida útil de la herramienta. Braga et al. [ 39] se utiliza la

técnica de MQL en la perforación

de las aleaciones de aluminio-silicio. Zeilmann y Weingaertner [40 ] Investigado

la

temperatura durante la perforación de Ti6Al4V con MQL y se encontró que

interna

MQL dio la temperatura más baja que MQL externa. Davim et al. [ 29] informó

















resultados experimentales de seca, MQL y condiciones de inundación lubricados

durante la perforación

AA1050 de aluminio. El poder de corte y fuerza de corte específica fueron

mayores

para la perforación seca pero MQL y condiciones de inundación lubricados no

mostró mucha variabilidad

ación. MQL y condiciones de inundación lubricados dieron resultados de

acabado de superficie similares. LA

la selección adecuada de la gama de los parámetros de corte dio actuaciones

similares a

condiciones de inundación lubricados mediante MQL. Heinemann et al. [ 41]

investigaron la

efectos de MQL y corte en seco en la vida de la herramienta de perforación de

acero al carbono.

Un suministro discontinua de la MQL mostró una reducción significativa en la

vida de la herramienta como

en comparación con un suministro continuo de la MQL. También se concluyó

que una baja

Tipo de viscosa con un tipo de alta capacidad de enfriamiento de MQL vida útil

prolongada.

Tasdelen et al. [42 ] Evaluado el efecto de MQL, emulsión y aire de refrigeración

en la herramienta

desgaste, la superficie de acabado y corte fuerzas durante la perforación de acero

templado. La baja

fuerza est y desgaste de la herramienta se obtuvieron con emulsión y MQL,

respectivamente. Costa

et al. [ 43] estudiaron la altura de la rebaba bajo el mecanizado en seco, MQL en

el flujo

velocidad de 30 ml / h y la manera convencional (inundaciones) en la

perforación. El aceite vegetal en

MQL, aceite mineral en MQL y las inundaciones y el aceite semi-sintético en las

inundaciones eran

utilizado como un fluido de corte. La altura de rebaba más pequeño se obtuvo

para la perforación en seco

y el más grande de los sistemas MQL. Se encontró en la literatura que la

superficie

rugosidad, torque, la fuerza y de desgaste de la herramienta de perforación de

MQL dúctil Austempered

hierro fueron más bajos que el de perforación en seco, pero superior a las

inundaciones [45 ].







Low cantidad de fluido de corte se aplica como una aplicación de niebla en el

más literatura

tura [ 38, 62, 63 ]. Sin embargo, la aplicación de fluido de corte en forma de

niebla plantea seri-

peligros para la salud sas tales como irritación, problemas

respiratorios. Varadarajan et al. [ 46]

introdujo una nueva técnica de aplicación fluido de corte mínimo que disminuyó

los problemas causados por la aplicación de niebla durante el torneado en duro de

acero para herramientas endurecido

(AISI 4340). En este nuevo método, una pequeña cantidad de fluido de corte se

aplicó en

la forma de una alta velocidad, estrecho, de chorros impulsados. La tasa de

inyección de corte

fluido, la velocidad de inyección y pulsando eran 2 ml / min, 20 MPa y 600

impulsos / min,

respectivamente.

Las condiciones secas y MQL dieron desgaste del flanco siempre menor y

rugosidad superficial

ness valores que el corte húmedo en el giro de SAE 52100 acero

endurecido [47 ].

Khan y Dhar [ 12] investigó el efecto de MQL por aceite vegetal en la reducción

de

la temperatura, el desgaste de la herramienta, rugosidad de la superficie y la

desviación dimensional en la transformación

Página 16

38

E. Kuram et al.

de acero AISI 1.060. MQL reduce la temperatura de corte, desgaste de la

herramienta y la superficie de

rugosidad, en comparación con el mecanizado en seco. En torneado de acero

100Cr6 normalizado

MQL cuando se aplica a la herramienta de rastrillo, vida de la herramienta es

generalmente no es diferente de seca

de corte; Sin embargo MQL aplica al costado herramienta puede aumentar la

vida útil [35 ]. Kamata

y Obikawa [49 ] Utilizados condiciones secas, húmedas y MQL durante acabado

de giro de

Inconel 718. La más larga vida de la herramienta se logró con corte húmedo pero

la superficie

acabado no era bueno. También se encontró que hay la presión de aire óptima en







acabado de giro de Inconel 718 con MQL. Sreejith [ 50] analizó el efecto de la

seca

mecanizado, MQL e inundó condiciones de refrigerante con respecto a las

fuerzas de corte,

rugosidad de la superficie y la herramienta de desgaste en el giro de 6061

aleación de aluminio. En MQL,

se observó la cantidad de Adherido material a ser más en comparación con los

inundados

y menos en comparación con la condición seca. No se observó ninguna reducción

considerable

en el material adherido, como la cantidad del lubricante se aumentó de 50 a

100 ml / h en MQL. El desgaste de flanco se ve que es casi la misma con MQL y

aplicación inundado. Las fuerzas de menor a mayor y resultantes se lograron con

aplicación inundado y el mecanizado en seco, respectivamente. Para mejorar la

calidad de

la superficie de la pieza, se encontró que inundó aplicación refrigerante era

esencial.

Aplicación inundación de fluido de corte dio el desgaste más baja entre la otra

aplicación

métodos de (MQL, MQL_EP y secos) durante el giro del AISI 1045 acero [51 ].

La eficiencia de MQL se investigó en alta velocidad de fresado forjado

aleaciones de aluminio y se comparó con emulsión. El efecto de la posición

de la boquilla de inyección en relación a la dirección de alimentación también se

estudió. los

boquillas estaban situados en 45 y 135 ° en relación con la dirección de

alimentación. En MQL,

el consumo de petróleo se fijó en dos valores: 0,06 y 0,04 cm

3

/ min. Desgaste de flanco

con MQL fue siempre menor que flanquean llevar con la emulsión. La óptima

posición de la boquilla de alimentación fue de 135 ° considerando vida de la

herramienta. El consumo de petróleo por debajo de

0.06 cm

3

/ min mostró un pequeño incremento del desgaste del flanco, pero no fue muy

significativa

no puede [52]. La cantidad de lubricante usado en el estudio fue mucho menor

que la

mencionado en la mayoría de los otros estudios [38 , 46 , 48, 64 ]. El estudio

realizado por López de







Lacalle et al. [ 52 ] No sólo la mejora de vida de la herramienta, sino también

reduce el consumo

de fluidos de corte en un 95%.

Los resultados mostraron que el desgaste de flanco 6 ml / h era la mejor opción

para la cantidad de aceite

entre los otros (6, 12 y 24 ml / h). Aceros para herramientas P20 se molieron con

MQL

en un volumen de aceite de 6 ml / h y la distancia entre la boquilla y la punta de

la herramienta

se varió. Cuando la boquilla se colocó a 60 mm de distancia de la punta de la

herramienta, el flanco

desgaste alcanzado el valor máximo. El desgaste del flanco era baja y casi

constante

cuando la distancia era de entre 80 y 200 mm. Una cantidad de aceite adecuada y

distancia entre la punta de la boquilla y la herramienta proporciona la condición

óptima del proceso

en MQL [ 53]. El rendimiento de aplicación mínima fluido de corte en pulsos

forma de chorro en el fresado de alta velocidad de acero endurecido fue

investigado [55]. Flanco

llevar en la aplicación de pulsos de chorro fue menor que en la aplicación de

inundaciones y corte en seco

ting, especialmente por la velocidad de corte alta y / o baja velocidad de

alimentación. El rendimiento de

aplicación de pulsos de chorro era superior a la de la aplicación de las

inundaciones y el corte en seco

en términos de acabado superficial. Los experimentos también se llevaron a cabo

hasta el fallo herramienta de manera

que investigar la progresión de la fuerza de corte, rugosidad de la superficie y el

desgaste del flanco

Página 17

39


contra el tiempo de corte en los parámetros de mecanizado constantes. Fuerzas de

corte en pulsos

aplicación de chorro eran más bajos que en la aplicación de inundaciones y corte

en seco considerando

todo el período de mecanizado. Incremento de desgaste de flanco en la solicitud

de pulsos de chorro

fue lenta al principio y después de 50 min de mecanizado flanco desgaste

aumentado a una


tasa más alta. Considerando que, incremento de desgaste de flanco en la solicitud

de inundaciones y corte en seco

fue rápida al principio y después de alrededor de 30 min, tasa de desgaste de

flanco se convirtió en

Más lento. Cuando criterio de vida de la herramienta se fijó en 0,35 mm de

desgaste de flanco, vida de la herramienta de

todas las aplicaciones se encontró que era casi el mismo. Menor superficie de

rugosidad va-

ues se lograron con la aplicación de pulsos de chorro. Afirmaron que la

lubricidad de

fluido de corte tuvo un efecto dominante en desgaste de la herramienta en lugar

de enfriamiento. Ellos también

dijo que en la solicitud de inundación, fluido de corte no puede ser capaz de

acceder a la herramienta-chip

interfaz debido a la baja presión de aplicación de inundaciones. Sales et al. [56 ]

Evaluación

ado desgaste de la herramienta, la rugosidad superficial y la formación de

rebabas en el fresado AISI 4140

de acero con fluido de corte aplicada por la técnica de MQL. El corte a base de

vegetales

Se han usado caudal de fluido y diferente (corte en seco, 50, 100, 150 y 200 ml /

h).

Incremento en la tasa de flujo de refrigerante tendió a reducir desgaste de la

herramienta, rugosidad de la superficie y

longitud rebabas.

MQL refrigeración cara de incidencia mostró una mayor vida útil de la

herramienta y menor rugosidad de la superficie

en comparación con la aplicación cara de desprendimiento en seco y MQL ya

que el fluido de corte puede

no llegar a la interfaz de la herramienta-chip durante la aplicación de fluido de

corte en el rastrillo

cara [64 ].

El rendimiento general (fuerza, vida de la herramienta, acabado de la superficie

de corte, la relación de corte,

temperatura de corte y herramienta-chip longitud de contacto) durante MQL se

encontró que era

superior a secar y convencional de inflexión en húmedo de acero

endurecido [65 ]. Obikawa et al.

[66 ] Investigó el rendimiento de MQL en ranurado de alta velocidad de acero al

carbono.





Se encontró que la herramienta se desgasta reduce en MQL con más eficacia que

la solución

escriba fluido de corte. La herramienta se desgasta disminuyó drásticamente con

el incremento del

la presión de suministro de aire.

Tawakoli et al. [58 ] Investigaron la técnica MQL en la molienda de un 100Cr6

acero templado y un acero suave 42CrMo4. Fuerzas de molienda y calidad de la

superficie eran

medido en diferentes entornos (seca, MQL, fluidos). El acabado de la superficie

en

molienda de 100Cr6 acero endurecido fue significativamente mejor cuando la

técnica MQL

fue usado. Sin embargo, en la molienda de acero suave 42CrMo4 con MQL, la

superficie

rugosidad se encontró que era más alta que en la solicitud de fluido. MQL

molienda

dio fuerzas inferiores tangenciales que tanto la aplicación en seco y

líquido. Hadad et al. [ 60]

encontrado en MQL temperatura más alta que en la solicitud de fluido durante la

molienda

de 100Cr6 (AISI 52100) de acero. Mao et al. [ 61] investigaron la molienda

Perfor-

Mance de acero AISI 52100 con respecto a la fuerza de molienda, la temperatura

y la superficie

integridad de la pieza de trabajo en las distintas condiciones de refrigeración-

lubricación (húmedo y seco,

MQL aceite puro y MQL aceite-agua). La fuerza de molienda más bajo se obtuvo

bajo

condición húmeda, mientras que la molienda seca dio mayor fuerza. Aceite puro

MQL molienda tenía

ligeramente menor fuerza tangencial que la de MQL aceite-agua. Rugosidad de la

superficie

los resultados fueron similares para forzar resultados. Molienda en húmedo tenía

la temperatura más baja y

molienda seca tenía el más alto. Diferencia significativa en la temperatura entre

pura

MQL aceite y MQL aceite-agua no se ha encontrado en la molienda.

Página 18

40

E. Kuram et al.




5.3 Mecanizado con vegetales a base de Fluidos de Corte Aunque los intentos en la investigación de fabricación están enfocados a

disminuir el uso de

fluidos de corte, los presentes tecnologías de última generación no parecen

asegurar que

fluidos de corte serán totalmente eliminados en el futuro próximo [ 67]. Algunos

mecanizado

operaciones de ING y materiales de las piezas todavía han requerido el uso de

fluido de corte.

Nueva tendencia en relación con los fluidos de corte en el mecanizado es

reemplazar com- peligrosos

componentes con compuestos ecológicos. Estos nuevos compuestos no

Sólo debe mostrar las mismas propiedades a fluidos de corte sino que también

debe mejorar la

rendimiento de mecanizado tales como la productividad.

Estudios de Literatura sobre mecanizado utilizando fluidos de corte con base de

verduras son límites

itada. Mayor costo de los aceites vegetales en relación con los aceites de base

mineral es el prin-

limitación cipal de ellos, pero este inconveniente se reducirán en el futuro como

la

los precios del petróleo aumentan [68 ].

Literaturas asociados con fluidos de corte a base de vegetales en la perforación,

torneado,

fresado y rectificado han presentado en esta sección.

5.3.1 Perforación Kelly y Cotterell [ 38 ] Aceite vegetal usado como lubricante durante la

perforación MQL

de fundición, aleaciones de silicio de aluminio. El efecto de varios métodos de

fluido de corte

aplicación (lubricación inundación, MQL-niebla, aire comprimido y seco) en la

reducción de

Se investigaron las temperaturas, el par, las fuerzas de corte y rugosidad de la

superficie.

MQL utilizando aceite vegetal dieron inferior fuerzas de avance, pares y


a las velocidades de corte más altas y velocidades de avance. Inundaciones con

aceite mineral mostró

más baja la temperatura de corte. Costa et al. [43] estudiaron la altura de la

rebaba en virtud



el mecanizado en seco, MQL en la velocidad de flujo de 30 ml / h y de manera

convencional (inundación)

en la perforación. El aceite vegetal en MQL, aceite mineral en MQL y las

inundaciones y semi-

aceite sintético en las inundaciones se utilizaron como un fluido de corte. La

altura de rebaba más pequeño

se obtuvo para la perforación en seco y el más grande de los sistemas MQL. El

MQL

con aceite vegetal generalmente producido alturas rebabas menor que el de la

MQL

con aceite mineral. Rahim y Sasahara [69] estudiaron el aceite de palma MQL

(MQLPO) como

un lubricante en la perforación de alta velocidad de Ti-6Al-4V y para el

propósito de comparación

Se utilizaron plantear MQL éster sintético (MQLSE), soplado de aire y las

inundaciones condiciones.

MQLPO dio menor tasa de desgaste de la herramienta de MQLSE y la condición

de inundación también mostró

bajo el flanco y la tasa de desgaste de esquina. Para la condición de inundación,

ambas tasas de desgaste establecidos entre

MQLPO y MQLSE sin embargo, la vida de la herramienta era el

mismo. MOLPO exhibido

menor tasa de desgaste de la herramienta de MQLSE y soplado de aire

condiciones y comparable con

condiciones de inundación. Mejora significativa de la fricción y el desgaste en el

aceite de palma fue

debido al contenido de ácido graso de aceite de palma. La longitud de cadena de

carbono de la graso

ácidos en el aceite de palma es más largo que el éster sintético y este incremento

realza

durabilidad del contacto. La reacción entre capa de óxido metálico y el ácido

graso

Página 19

41


conduce deslizamiento suave y de baja fricción. Jabón de metal se ha formado en

el con-

superficie de contacto debido a esta reacción. Cadena de carbono más larga

puede resistir altas de corte


temperatura, de modo protege la superficie. La película delgada molecular

presente durante la

perforación bajo MQLPO reducido la fricción y la generación de calor por lo

tanto mejorado

desgaste de la herramienta. Además, la alta viscosidad del aceite de palma tiene

una tendencia a resistir el flujo,

proporcionar lubricación efectiva en la interfaz de la herramienta-chip, lo que

reduce la fricción

ción, por lo tanto prevenir la herramienta de corte de un rápido desgaste. Ellos

encontraron que MQL y

condiciones de inundación tienen efectos similares sobre la tasa de desgaste de la

herramienta y la vida de la herramienta. El mas bajo

fuerza de empuje y par motor se obtuvieron con la condición de

inundación. MQLPO exhibido

rendimiento comparable a la condición de inundación con respecto al máximo de

trabajo

temperatura pieza. Belluco y De Chiffre [67 ] Determinó la eficiencia de vegeta-

Étable fluidos de corte basado en la perforación de AISI 316L acero inoxidable

austenítico por

medición de la vida de la herramienta, desgaste de la herramienta, las fuerzas de

corte y formación de viruta. Un com-

fluido de corte a base mineral comercial fue tomada como un fluido de

referencia. Fue encontrado

que todos los fluidos de corte a base de vegetales se desempeñaron mejor que el

mineral de referencia

fluido de corte basado. El mejor rendimiento se consigue con una base vegetal

fluido de corte que da 177% de incremento en la vida de la herramienta y la

reducción de 7% en el empuje

la fuerza. Kuram et al. [68 ] Crudo formulado y refinado de girasol basada flu- de

corte

ids y utilizan estos vegetal basado fluidos de corte durante la perforación de

manera que evaluación

ated el rendimiento de ellos la medición de la fuerza de empuje y la rugosidad de

la superficie.

Fluido de corte basado girasol preparada usando dos tensioactivos diferentes

mostraron

valores de fuerza y rugosidad de la superficie menor en comparación con el uso

de sólo una superficie

tensioactivo. Fluido de corte a base de girasol refinado dio menor rugosidad de la

superficie de



fluido de corte a base de girasol crudo, fluido de corte, mientras que a base de

girasol crudo

mostraron menor fuerza de empuje del fluido de corte de girasol refinado en

base. Belluco y

De Chiffre [70 ] Investigó el rendimiento de los fluidos de corte a base de

vegetales

con la determinación de la fuerza de corte y el poder en la perforación,

perforación de base, ream-

ción y aprovechar de acero inoxidable AISI 316L. Fluidos de corte a base de

verduras podrían

lograr la eficiencia igual o mejor que el aceite de referencia mineral comercial en

todo

operaciones [ 70]. Kuram et al. [ 71] investigó el efecto de los fluidos de corte

rrollo

desa- partir de aceite de girasol en bruto y refinado y otros dos comerciales

(vegetal

y con base mineral) fluidos de corte en la fuerza de empuje y rugosidad de la

superficie durante

perforación de acero inoxidable AISI 304. Fluido de corte de girasol refinado

mostró mejor

o un rendimiento comparable al de verduras comercial basado corte dependencia

fluido

ing de las condiciones de corte. Fluidos de corte a base de verduras desarrollados

a partir de refinado

aceite de girasol a cabo mejor que la de flu- semi-sintético y mineral de corte

identificadores durante la perforación de acero inoxidable AISI 304

austenítico [72].

5.3.2 Torneado Khan y Dhar [12] investigaron el efecto de MQL por aceite vegetal en la

reducción de

la temperatura, el desgaste de la herramienta, rugosidad de la superficie y la

desviación dimensional en la transformación

de acero AISI 1.060. MQL reduce la temperatura de corte, desgaste de la

herramienta y la superficie de

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E. Kuram et al.

rugosidad, en comparación con el mecanizado en seco. La reducción de alrededor

de 5-12% en promedio





edad temperatura de corte usando MQL por aceite vegetal en comparación con el

uso de seca

mecanizado se observó dependiendo de los niveles de los parámetros del proceso

(velocidad de corte, velocidad de avance). Cortar fuerzas disminuyó en un 5 a

15% utilizando MQL

por aceite vegetal. Ozcelik et al. [ 31] informó de los estudios experimentales de

sol

de flores y de canola fluidos de corte basados incluyendo diferentes porcentajes

(8 y

12%) de aditivo de presión extrema y dos fluidos de corte comerciales (semi-

sintética y de base mineral) en la transformación de acero inoxidable AISI 304L

con respecto

a la superficie de rugosidad, la fuerza de corte, fuerza de avance y desgaste de la

herramienta. Los experimentos se

también llevado a cabo en condiciones de corte seco que causaron desgaste de la

herramienta rápida y fractura

tura. Vida de la herramienta por debajo de 200, 1.000 y 2.000 s se registraron

bajo corte en seco,

semi-sintético y mineral basa fluidos de corte, respectivamente. La herramienta

superior

la vida en fluidos de corte a base de vegetales era debido al contenido de ácido

graso. Canola

fluidos de corte basados mostraron un mejor rendimiento que el girasol con base

de corte

líquidos debido a diferente longitud de las cadenas de carbono. El aceite de

canola tiene tres carbonos

más en las fórmulas y la cadena de carbono más larga outstand alta temperatura

de corte, por lo tanto

la mejora de la protección de la superficie. Por otra parte, la alta viscosidad del

aceite de canola tenía una

tendencia a resistir el flujo. Esta alta viscosidad proporciona lubricación más

eficaz en

la interfaz de la herramienta-chip, por lo tanto reduce la fricción entre la

herramienta y la pieza

y elimina el calor desarrollado en la interfaz fácilmente. Alto porcentaje de

extrema

aditivo de presión en fluidos de corte a base de vegetales mostró la superficie

superior

valores de rugosidad. 8% de aditivo de presión extrema incluye corte basado

canola



fluido ting obtenido mejores resultados que el resto [31 ]. Mayor tasa de EP en el

girasol y

fluidos de corte a base de canola reducen las fuerzas de corte y alimentación

durante el giro de AISI

Acero inoxidable austenítico 304L, sin embargo, el incremento de la superficie

afectada tasa EP

valores de rugosidad negativamente. Como resultado, los minerales y

semisintéticos fluidos de corte

puede ser sustituido por los fluidos de corte basado en la transformación de

vegetales [ 16]. Ojolo et al. [ 73]

fluidos usados con base de verduras de corte (aceite de cacahuete, aceite de coco,

aceite de semilla de palma

y la mantequilla de cizallamiento de aceite) durante el giro de acero dulce,

aluminio y cobre y didas

fuerza de corte ured. Aunque, se encontró que los efectos de corte a base de

vegetales

fluidos ting dependían de material, aceite de cacahuete mostró el mejor

rendimiento

entre los cuatro fluidos de corte basado vegetales investigados. Xavior y Adithan

[74 ] Utiliza el aceite de coco durante el giro de acero inoxidable AISI 304 y

medido

desgaste de la herramienta y la rugosidad de la superficie. Se comparó el

desempeño del aceite de coco

con una emulsión y un aceite de corte limpio. Ellos encontraron que el aceite de

coco redujo la

desgaste de la herramienta y mejoró el acabado de la superficie. En otro estudio

se midieron temperatura

tura y fuerza de corte [ 75]. El aceite de coco superó a los otros dos de corte

líquidos (soluble en aceite y aceite de corte recto) en términos de reducción de la

fuerza de corte

y la temperatura. Pablo y Pal [76] investigaron el desempeño de los diferentes

tipos

de fluidos de corte (aceite de karanja, aceite de neem, el fluido convencional) en

comparación con seca

corte condición durante el giro de acero dulce. El uso de corte a base de vegetales

mejora de la calidad de fluido ting superficie en comparación con secar torneado

y convencional

fluido de corte. Explicaron que la temperatura más baja del aceite de neem

vegetal que

que el aceite vegetal de karanja con la menor viscosidad del aceite de neem con

respecto al





aceite karanja.

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5.3.3 Fresado Sales et al. [ 56] desgaste de las herramientas evaluadas, rugosidad de la

superficie y la formación de rebabas cuando

AISI 4140 acero fresado con fluido de corte a base de verduras aplicada por

MQL tecno-

nique utilizando caudal diferente (corte en seco, 50, 100, 150 y 200 ml / h). Ellos

declaró que el fluido de corte de verduras acceder de manera eficiente y se

mantuvo en el

interfaz de chip herramienta más tiempo. Este hecho se debió a la capacidad de

aceite vegetal '

la creación de una película delgada de la capa molecular. Esta película mejorado

límite lubricación fina

ción, por lo tanto disminuye la fricción en la interfaz de corte. Incremento en la

tasa de flujo de refrigerante

tendido a reducir el desgaste de la herramienta, rugosidad de la superficie y la

longitud de las rebabas. En el fresado de de 15-5

acero inoxidable martensítico endurecido por precipitación, Junior et al. [77 ]

Utilizaron cuatro di-

rentes condiciones de enfriamiento y lubricación: inundación de emulsión a base

de aceite vegetal,

bajo flujo de aceite vegetal ordenada, la aplicación de aceite vegetal ordenada en

un flujo de com-

aire prensado (MQL) y corte en seco. La más larga vida de la herramienta se

obtuvo con baja

flujo de aceite vegetal limpio, seguido por el aceite vegetal limpio bajo

MQL. Inundación de

emulsión a base de aceite vegetal mostró el peor desempeño. Kuram et

al. [78] llo

basada vegetales fluidos de corte ses de canola refinado y aceite de girasol que

se utilizaron en el fresado de acero inoxidable AISI 304 y su desgaste de la

herramienta y corte

actuaciones de fuerza se compararon con un tipo comercial de corte semi-

sintética

fluido. Canola y fluidos de corte de girasol basada dieron mejor rendimiento que

fluido de corte semi-sintético.

5.3.4 Molienda




Oliveira y Alves [ 79 ] Nuevo fluido de corte a base de agua formulado (vegeta-

sulfonato

aceite etable en agua) capaz de satisfacer tanto el rendimiento de molienda y

ambiental

requisitos. Como un aceite vegetal seleccionaron el aceite de ricino sulfonato

obtenido de una

planta llamada mamona en América del Sur. Los autores seleccionados este

aceite debido a su

abundancia en América del Sur y su estabilidad. El nuevo fluido de corte no

contenía

cualquiera de los productos prohibidos en su fórmula como sustancias de cloro y

nitrosaminas.

A partir de los resultados de las pruebas de biodegradabilidad se concluyó que el

nuevo fluido de corte

fue fácilmente biodegradable, no era perjudicial para el medio ambiente y su

disposición

podría ser fácilmente hecho. Los experimentos de molienda se llevaron a cabo en

SAE 8640

material de la pieza. Corte de fluido de aceite y de corte semi-sintético fueron

seleccionados como

referencia a los líquidos de modo que se compara el rendimiento de la nueva

fluido de corte. En

los experimentos de molienda, varias diluciones (35, 45 y 70% en volumen) de

este

nuevo fluido de corte se pusieron a prueba. El más bajo y los ratios más altos de

molienda (G racio-

material retirado de volumen / rueda de volumen desgastado) se midieron

utilizando semi-sin-

tético aceite de corte de fluido y ordenado, respectivamente. El nuevo fluido de

corte concentrado

al 45% dio el rendimiento cercano al petróleo, es decir, alta relación G. La

superficie más baja

valores de rugosidad se lograron con el nuevo fluido de corte a la concentración

de

45% y los valores de fuerza más bajos se obtuvieron al utilizar el nuevo fluido a

45%

y el aceite limpio. Como resultado, el nuevo fluido de corte dio un rendimiento

comparable al

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E. Kuram et al.

el obtenido con aceite limpio. En un otro estudio, utilizaron nuevo fluido de corte

de ricino

a los 15, 21 y 32% las concentraciones [80 ]. El desgaste de la rueda más bajo

(alto cociente G) y

el mayor desgaste de la rueda se observaron con aceite de corte y semi-sintético

de corte

fluido ting, respectivamente. La concentración de 21% dio un rendimiento

similar a

el aceite de corte. La rugosidad de la superficie más baja se obtuvo a una

concentración del 21%.

Alves y de Oliveira [ 17] se utiliza el aceite de ricino en la molienda y se

encontró que la nueva vegetación

fluido de corte ble basada era fácilmente biodegradable. Desgaste de la rueda, las

fuerzas de rectificado y

rugosidad de la superficie reduce cuando se utilizó el nuevo fluido de corte

diluido al 45%




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