Refrigeração Abundante vs MQL para Fresagem de Cavidades em Titânio

Ligas de Titânio baixa condutividade térmica (6,7 W/m·K para Ti-6Al-4V) e a reatividade química apresentam desafios únicos na usinagem de bolsos fresagem operações. Embora o resfriamento por inundação tenha se tornado o padrão da indústria para dissipação de calor, crescentes preocupações ambientais e pressões de custo têm estimulado o interesse em alternativas MQL. Avanços recentes no design de bicos e lubrificantes biodegradáveis (por exemplo, formulações à base de éster) renovaram o debate sobre a viabilidade. Este estudo aborda essa lacuna por meio de uma comparação sistemática dos dois métodos sob condições relevantes para a indústria, com atenção especial à mecânica de corte e aos efeitos metalúrgicos pós-usinagem.

Metodologia

1. Design Experimental

Um delineamento fatorial completo (matriz 3×3) testou estratégias de refrigeração (inundação, MQL, híbrida) em relação aos parâmetros de corte. O sistema MQL aplicou 50 mL/h de lubrificante atomizado (Accu-Lube LB-12) através de um bico de 0,5 mm sob pressão de 6 bar.

2. Aquisição de Dados

• Forças de corte: dinamômetro Kistler 9257B

• Desgaste da ferramenta: microscópio digital Keyence VHX-7000 (normas ISO 3685)

• Dados térmicos: câmera IR FLIR A655sc (precisão de ±2°C)

Resultados & Análise

1. Dinâmica das Forças de Corte

O MQL apresentou forças resultantes médias mais baixas (Fxy = 210 N contra 265 N com refrigeração abundante) devido aos coeficientes de atrito reduzidos. A análise no domínio da frequência revelou amplitudes de vibração 25-30% menores no MQL.

2. Comparação da Vida Útil da Ferramenta

As curvas de progresso do desgaste lateral mostraram que o MQL prolongou a vida útil da ferramenta para 148 minutos em comparação com 112 minutos (refrigeração abundante) antes de atingir VBmax = 0,3 mm. A análise por EDS detectou 60% menos adesão de titânio nas ferramentas utilizadas com MQL.

Discussão

O desempenho superior do MQL está alinhado com modelos tribológicos que sugerem a penetração de microgotas nas interfaces ferramenta-fragmento. No entanto, problemas de evacuação de fragmentos em cavidades profundas (relação de aspecto >5:1) aumentaram temporariamente as forças em 15%, indicando limitações específicas do cenário. Os usuários industriais devem avaliar essas descobertas em relação aos custos da infraestrutura de reciclagem do fluido de corte.

Conclusão

O MQL demonstra vantagens claras na fresagem de cavidades em titânio, especialmente quanto à durabilidade da ferramenta (melhoria de 32%) e ao acabamento superficial. Trabalhos futuros devem explorar a aplicação pulsada do MQL para geometrias de alta relação de aspecto e lubrificantes com aditivos nano.