Fluidos para corte de metales: significado, funciones y tipos
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: 1. Significado de los fluidos de corte de metal 2. Funciones de los fluidos de corte 3. Propiedades deseables 4. Tipos.
Significado de los fluidos de corte de metal:
En el proceso de corte de metal se genera la curación debido a las siguientes acciones:
yo. Deformación plástica del metal en la zona de corte.
ii. Fricción entre la viruta y la superficie del rastrillo de la herramienta.
iii. Acción de frotamiento entre el trabajo y la superficie del flanco de la herramienta.
Si tocamos el trabajo, la herramienta o el chip, los encontraremos calientes. Entre los tres elementos el chip es el elemento más caliente. De acuerdo con la consideración energética, el 70% del calor es llevado por el chip, el 20% por la herramienta y el 10% por el trabajo. El calor cambia las propiedades de la herramienta como la dureza. Pierde su dureza a medida que aumenta la temperatura. Los resultados en un mayor desgaste de la herramienta, por lo tanto, el acabado superficial de la obra se deteriora. La figura 9.41 (a) muestra la distribución porcentual del calor total generado entre la viruta, la herramienta y la pieza de trabajo a varias velocidades de corte.
Para seguir siendo la precisión de la herramienta de corte, el acabado de la superficie de la pieza y el aumento de la vida útil de la herramienta, el uso de los fluidos de corte comenzó hace un siglo. El fluido de corte incluye lubricantes y refrigerantes.
Los lubricantes reducen la fricción o el desgaste entre la herramienta y el trabajo, mientras que los refrigerantes eliminan el calor generado durante la deformación del metal. Los fluidos de corte ayudan a lograr un mejor acabado de la superficie y un control dimensional más estricto.
Funciones de los fluidos de corte:
Las principales funciones del corte de fluidos en el proceso de mecanizado son:
1. Para calentar la disipación:
Para disipar el calor generado durante el mecanizado.
2. Para enfriar la pieza de trabajo:
Para enfriar la pieza de trabajo por calor llevado por refrigerante.
3. Para enfriar la herramienta:
Para enfriar la herramienta de corte enfriando la zona de corte.
4. Para reducir la fricción y el desgaste:
Para reducir la fricción y el desgaste de la herramienta utilizando lubricantes.
5. Para reducir las fuerzas y el consumo de energía:
Reduce el consumo de energía al cortar el material, reduciendo el desgaste.
6. Para mejorar la vida de la herramienta:
Al disipar el calor adecuadamente.
7. Para mejorar el acabado de la superficie:
Por calor llevado del material de trabajo.
8. Para enjuagar los chips:
Mantenga la zona de corte libre de virutas calientes. También para causar la ruptura de las virutas en partes pequeñas.
9. Para proteger la superficie mecanizada de la corrosión ambiental:
Inhibidores de la corrosión como el nitrato de sodio o trietanolamina se agregan en los fluidos de corte para prevenir la corrosión de la superficie mecanizada.
Propiedades deseables del fluido de corte:
1. Cualidades de lubricación:
Esta calidad reduce la fuerza de fricción entre el trabajo y la herramienta. También evita la formación de aristas construidas.
2. Alta capacidad de transporte de calor (enfriamiento):
El fluido de corte debe transportar cada vez más calor de la zona de corte rápidamente. De esta forma, se reduce la temperatura de trabajo y herramienta. Esto reducirá el desgaste de la herramienta, aumentará la vida útil de la herramienta y el acabado de la superficie.
Una pequeña reducción en la temperatura puede aumentar considerablemente la vida útil de la herramienta, de acuerdo con la siguiente relación empírica:
Tθ n = K
Donde, T = vida útil de la herramienta (min)
θ = Temperatura en la interfaz de la herramienta de chip (° C)
n = Un exponente depende de la forma de la herramienta y el material
K = constante
3. Resistente a la corrosión:
El fluido de corte debe evitar que el material de trabajo se oxide o se corroa. Para este propósito, se agrega un inhibidor de la corrosión como el nitrato de sodio en el fluido de corte.
4. Baja viscosidad:
Debe tener una baja viscosidad, de modo que la viruta y la suciedad puedan asentarse rápidamente.
5. Estabilidad:
Debe tener una vida útil prolongada, es decir, no debe echarse a perder rápidamente, tanto en uso como en almacenamiento.
6. No tóxico:
Debe ser no tóxico y no debe ser perjudicial para la piel humana.
7. No inflamable:
Debe tener un alto punto de inflamación y no debe quemarse fácilmente.
8. No fumador:
No debe fumar o hacer espuma fácilmente.
9. Tamaño Molecular Pequeño:
Debe tener un tamaño molecular pequeño para permitir una rápida difusión y una mejor penetración en la interfaz de la herramienta de chip.
10. Químicamente estable o inerte:
No debe reaccionar adversamente con el material de trabajo.
11. Inodoro:
Debe estar libre de olores indeseables.
Tipos de fluidos de corte:
Una variedad de fluidos de corte están disponibles para satisfacer los requisitos de los procesos de mecanizado. Aunque no existe un fluido de corte para todo uso, algunos ofrecen una versatilidad considerable, mientras que otros son para aplicaciones específicas.
Los tipos básicos de fluidos de corte son los siguientes:
1. Agua:
El agua tiene un alto calor específico pero es pobre en lubricación. Además, favorece la oxidación. Se utiliza como agente refrigerante durante el afilado de herramientas.
2. Aceites solubles (emulsiones):
Los aceites solubles o aceites emulsionables son el tipo más grande de fluidos de corte utilizados en las operaciones de mecanizado.
Estos se componen de:
yo. Aceite soluble.
ii. Emulsionantes (sulfonato de sodio, jabón graso, ácido, ésteres).
iii. Aditivos (resistencia a la corrosión o agentes de acoplamiento).
iv. Agua (para dilución 1-20%).
Los emulsionantes son sustancias químicas que causan la suspensión de pequeñas gotas de aceite en el agua. Los aditivos son productos químicos de resistencia corrosiva o agentes de acoplamiento. Los agentes de acoplamiento proporcionan una emulsión blanca sin aceite o crema que se separa después de mezclar con agua el nivel de dilución al 5%, siendo el nivel de dilución más común. Estos fluidos tienen capacidades de lubricación promedio y buenas propiedades de enfriamiento. Los aceites solubles son adecuados para operaciones de corte ligero en máquinas de uso general en las que se utilizan bajas tasas de eliminación de metales.
3. Aceites minerales:
Los aceites minerales se utilizan para operaciones de corte más pesadas debido a sus buenas propiedades lubricantes. Se encuentran comúnmente en máquinas de producción donde se emplean altas tasas de remoción de metales. Son más adecuados para los aceros, pero no deben utilizarse en cobre o sus aleaciones, ya que tiene un efecto corrosivo.
4. Aceites rectos (aceites de petróleo o vegetales):
El aceite recto es un aceite de petróleo o vegetal que se usa sin diluir con agua. Los aceites de parafina, los aceites nafténicos, los aceites vegetales son algunos ejemplos de aceites rectos. Se dice que, los aceites rectos proporcionan una excelente lubricación. Para requisitos ambientalmente favorables, los aceites vegetales son preferibles debido a su facilidad de biodegradación y eliminación. Por otro lado, son de poca utilidad ya que pueden descomponerse y oler mal.
5. Fluidos sintéticos:
Son fluidos a base de agua y no contienen aceite mineral. Tienen un tamaño de partículas típico de 0.003 mm. El agua proporciona excelentes propiedades de enfriamiento. Pero crea un problema de corrosión. Además, no es eficaz como lubricante. Para prevenir la formación de óxido, se añaden inhibidores de la oxidación.
6. Fluidos semisintéticos:
Son mezclas de aceites solubles (emulsiones) y fluidos sintéticos (fluidos a base de agua). Alrededor del 5 al 20% de aceite mineral se emulsiona con agua para producir una microemulsión. El tamaño de las partículas varía de 0.01 a 0.1 mm. Esto es lo suficientemente pequeño como para transmitir todos los incidentes de luz.
Estos tipos de fluidos se utilizan en gran parte debido a sus ventajas tanto de los aceites solubles como de los sintéticos.
Algunas ventajas importantes son:
yo. Disipación rápida del calor.
ii. Limpieza del sistema.
iii. Biorresistencia (debido al pequeño tamaño de partícula).
