Análise do comportamento do fluxo de fluido lubri-refrigerante em tubeiras do tipo sapata para a retificação em alta velocidade

Abstract

A retificação é um processo dos mais importantes dentro do universo da usinagem. Tentando acompanhar o elevado desenvolvimento tecnológico, o processo de retificação vem utilizando altas taxas de retificação. O aumento da taxa de retificação é possível com o emprego de alta velocidade de corte associado à utilização de rebolos superabrasivos. No processo de retificação o aumento da velocidade de corte leva ao aumento da quantidade de calor gerado no processo. Diante deste quadro, o fluido refrigerante apresenta-se como um recurso indispensável para evitar a ocorrência de danos térmicos nas peças e desgaste prematuro do rebolo. Uma alternativa interessante para melhorar a aplicação do fluido refrigerante na retificação é a utilização de tubeiras tipo sapata. Com este tipo de tubeira é possível aumentar o efeito de arraste do fluido pelo rebolo, ao mesmo tempo em que é minimizado o efeito da camada de ar criada com a rotação do rebolo. Um projeto eficiente de sapata ainda possibilita aumentar a velocidade de saída do fluido junto ao rebolo, sem aumentar significativamente a potência necessária para que uma maior quantidade de fluido atinja a região de corte. Com o objetivo de melhorar a capacidade de refrigeração obtida com as tubeiras tipo sapata, foram projetadas quatro tipos de tubeiras a serem analisadas. Uma tubeira tipo sapata de canal simples, uma tubeira tipo sapata com canais retos, uma tubeira tipo sapata com canais côncavos e uma tubeira tipo sapata com canais convexos. Para possibilitar a visualização do escoamento do fluido dentro das tubeiras, elas foram construídas em acrílico e água foi utilizada como fluido. Como rebolo foi utilizado um disco de alumínio, revestido com uma camada de abrasivo. Foram realizados ensaios de consumo de energia e escoamento do fluido no interior das tubeiras. A energia consumida foi determinada medindo a corrente consumida no processo, o escoamento do fluido dentro da tubeira foi analisado com base nos filmes realizados com uma filmadora de alta velocidade. Nos ensaios foram empregadas velocidades periféricas do rebolo entre 60 e 120 m/s, duas topografias de rebolo, três vazões de fluido e abertura da fenda entre rebolo e tubeira variável de zero a 2,0 mm. Os resultados mostram que a energia consumida em todos os ensaios se manteve abaixo de 2 kW. O escoamento do fluido dentro da tubeira sofre uma influência significativa com a variação da abertura da fenda entre tubeira e rebolo. A tubeira que apresentou o menor consumo de potência foi a tubeira simples. A tubeira que apresentou a menor perturbação no escoamento do fluido foi a tubeira tipo sapata com canais retos.