Porque é que a retificação de espelhos requer líquido de refrigeração filtrado?

Passou horas a lixar um molde até obter um acabamento espelhado perfeito. Depois vê um único risco sob a luz. Isso estraga todo o trabalho e desperdiça o seu dinheiro.

O líquido de arrefecimento filtrado é essencial para a retificação de espelhos para evitar riscos de "cauda de cometa" causados por detritos de tamanho micrónico. Evita o corte secundário em que as aparas são pressionadas de volta para a superfície, mantém a porosidade da mó e evita a expansão térmica (o aço expande-se 1,2µm/100mm/°C), assegurando que a rugosidade da superfície se mantém abaixo de Ra 0,2µm.

Embora uma máquina de alta precisão seja a base, o sistema de apoio auxiliar dita frequentemente o resultado final. Na retificação de espelhos, mesmo o equipamento mais avançado falhará se o ambiente de refrigeração estiver comprometido. Para atingir a perfeição sub-micrónica, o líquido de refrigeração deve ser tratado como um componente crítico da geometria da máquina e não como um simples consumível. Compreender a mecânica da gestão de fluidos é a única forma de salvaguardar o seu acabamento e os seus resultados.

Como é que as partículas micrónicas no líquido de refrigeração sujo causam "caudas de cometa" e riscos na superfície?

Olha-se para a peça sob uma luz. Vê pequenos rastos a arrastarem-se pelo brilho. Estas marcas destroem a qualidade visual do seu produto.

As partículas de tamanho micrónico no líquido de refrigeração sujo ficam presas entre a mó e a peça de trabalho. À medida que o rebolo roda, arrasta estas partículas duras pela superfície, fazendo sulcos profundos que parecem cometas com uma cabeça e uma cauda desvanecida. Este dano físico impede a obtenção de um verdadeiro acabamento espelhado.

Temos de olhar para o nível microscópico para compreender esta falha. A retificação de espelhos é delicada. Estamos a tentar obter um rugosidade da superfície (Ra) igual ou superior a 0,2 μm¹. No líquido de refrigeração sujo, existem detritos flutuantes. Estas são pequenas partículas duras. Podem ser grãos abrasivos destacados da roda, limalhas de metal da peça ou apenas pó do chão da oficina.
Quando o líquido de refrigeração inunda a zona de retificação, transporta estas partículas consigo. O espaço entre a mó e a peça de trabalho é incrivelmente pequeno. Uma partícula fica presa neste espaço. A roda está a girar a alta velocidade. Apanha a partícula e arrasta-a pela superfície da peça de trabalho.

Esta ação cria uma "cauda de cometa". A partícula escava fundo no início. Esta é a cabeça do cometa. Depois, a partícula pode rolar, saltar ou partir-se. O risco torna-se mais raso e desaparece. Esta é a cauda. Estes riscos seguem normalmente a direção da rotação do disco ou do avanço da mesa. Com uma ampliação de 200X, pode ver-se claramente o ponto de arrancamento onde os danos começam.
Por vezes, as partículas rolam de forma aleatória. Isto provoca riscos irregulares e aleatórios em toda a superfície.
Existe um outro risco chamado "corte secundário²." Isto acontece quando as limalhas (aparas de metal) se acumulam. O disco pressiona estas limalhas de volta para o metal. A superfície que acabou de terminar é novamente cortada. Isto estraga o brilho e aumenta a rugosidade. É necessário filtrar estas partículas para impedir estes danos mecânicos.

Porque é que o controlo da temperatura do líquido de refrigeração é essencial para manter tolerâncias apertadas durante turnos longos?

A sua primeira peça da manhã está perfeita. Ao almoço, as peças estão sobredimensionadas. Está a perseguir a tolerância durante todo o dia e a criar sucata.

O controlo da temperatura evita a expansão térmica. O aço expande-se aproximadamente 1,2μm por 100mm por cada aumento de 1°C. Sem um refrigerador, o líquido de refrigeração aquece, fazendo com que a peça de trabalho cresça e a roda se desgaste mais rapidamente, tornando impossível manter as tolerâncias submicrónicas necessárias para a retificação de espelhos.

A estabilidade da temperatura é o segredo da consistência. Na retificação de espelhos, trabalhamos frequentemente com tolerâncias de cerca de 0,01 mm (10μm) ou mesmo mais apertadas, por vezes até ±0,001 mm. O metal é extremamente sensível ao calor.
Pense na matemática. No caso do aço, sempre que a temperatura sobe apenas 1°C, o metal expande-se. Cresce cerca de 1,2μm por cada 100mm de comprimento. Isto parece pequeno. Mas se o seu líquido de refrigeração aquecer 5°C ou 10°C durante um longo turno, a sua peça muda significativamente de tamanho. A peça pode ser rectificada com o número correto no ecrã, mas quando arrefece, encolhe e fica fora de tolerância.

O calor também cria um ciclo vicioso para a máquina. O processo de retificação cria fricção. Esta fricção gera calor. O líquido de refrigeração absorve o calor. Se não tiver um refrigerador, o líquido de refrigeração no depósito fica cada vez mais quente.
O líquido de refrigeração quente não consegue arrefecer eficazmente a roda. A roda começa a sofrer. A película de lubrificação desfaz-se. A fricção aumenta. Isto provoca o "envidraçamento" ou o "deslizamento" da roda. A roda roça em vez de cortar. Isto gera ainda mais calor. Pode causar marcas de queimadura na superfície do espelho.
Acaba-se por chegar a uma situação em que "quanto mais se mói, mais quente fica". Os moinhos de espelho de alta qualidade devem utilizar um unidade de refrigeração independente³. Isto mantém o líquido a uma temperatura constante. Pára o desvio térmico antes que ele estrague o seu lote.

Que sistema de filtragem corresponde ao seu espelho?

Tem um filtro, mas o líquido de refrigeração continua turvo. Os filtros normais deixam passar o pó fino perigoso e danificam as suas peças.

Para a moagem de espelhos, é necessário um sistema de filtragem de várias fases capaz de remover partículas até 5 microns. Comece com um separador magnético para aparas de ferro, seguido de uma malha de cobre ou de um filtro de banda de papel. Finalmente, uma filtragem fina rigorosa remove o lodo em suspensão para proteger os poros do rebolo.

Não se pode confiar num único método de filtragem para trabalhos de alta precisão. É necessária uma defesa em profundidade. Recomendamos uma abordagem em várias fases para limpar o líquido de refrigeração.
Primeiro, utilize filtragem magnética⁴. A maior parte da trituração envolve metais ferrosos. Um separador magnético retira as limalhas de ferro pesadas e as aparas grandes. Isto protege as suas bombas e retira a carga pesada dos filtros mais finos.
Em segundo lugar, utilizar um filtro de barreira. Trata-se frequentemente de uma malha de cobre ou de um filtro de banda de papel. O líquido de refrigeração passa através desta barreira física. Ela apanha as partículas de tamanho médio e os detritos não magnéticos.

No entanto, para acabamentos espelhados, isto não é suficiente. É necessário remover o lodo microscópico. Mesmo partículas tão pequenas como 10-20 microns podem comprometer superfícies de qualidade ótica. É necessário filtragem até 5 microns⁵. Se não o fizer, estes finos irão entupir os poros da sua mó. Um rebolo entupido não consegue cortar. Ele esfrega e queima.
É necessário implementar um calendário de substituição rigoroso. Verifique regularmente o nível de contaminação. Se o líquido de refrigeração parecer sujo, já é demasiado tarde. Também é necessário selar o sistema. O pó da oficina é um inimigo. Mantenha o tanque coberto e as tubagens seladas.
Um líquido de refrigeração limpo também protege a química da máquina. As impurezas podem arruinar os aditivos de prevenção de ferrugem no fluido. Isto leva à corrosão na base da sua dispendiosa máquina.

Fase de filtragem	Contaminante removido	Objetivo
Separador magnético	Limalhas de ferro, aparas pesadas	Protege as bombas, elimina os resíduos a granel
Filtro de papel/malha	Partículas médias, grão de areia	Evita a contaminação grosseira
Filtragem fina	Partículas <5 microns	Evita riscos e entupimento das rodas

Como é que a concentração de líquido de refrigeração equilibra a lubrificação e o desempenho de refrigeração na zona de moagem?

Acrescenta-se água para poupar dinheiro. De repente, a roda entope-se e a peça queima-se. A mistura é tão importante como a própria máquina.

Uma concentração de 8%-10% proporciona a lubrificação necessária para reduzir a fricção e evitar o embotamento das rodas. Enquanto a água arrefece melhor, este teor de óleo mais elevado evita a queima e permite um acabamento mais suave. É necessário combiná-lo com jactos de alta pressão (3-5MPa) para quebrar a barreira de ar e atingir o corte.

Encontrar o equilíbrio é complicado. A água é o melhor refrigerante do mundo. O óleo é o melhor lubrificante. Na retificação de espelhos, são necessários ambos.
Se a concentração for demasiado baixa (magra), a maior parte do combustível é água. O arrefecimento é ótimo, mas a lubrificação é fraca. Os grãos abrasivos da roda desgastam-se rapidamente. Os poros do rebolo ficarão obstruídos com metal. Poderá ver marcas de queimadura na peça porque o atrito é demasiado elevado.
Se a concentração for demasiado elevada (rica), o óleo está a mais. O calor não se dissipa suficientemente depressa. A peça pode distorcer-se termicamente.

Para a retificação de espelhos, recomendamos uma concentração mais elevada do que a retificação normal. O objetivo é obter 8% a 10%. Preferimos emulsões de extrema pressão⁶ ou fluidos à base de óleo. Esta mistura rica cria uma forte película lubrificante. Torna a ação de corte mais suave. Ajuda a alcançar o acabamento Ra ≤ 0,2μm.
Mas não se pode simplesmente deitar o produto. A zona de moagem está quente - até 1000°C. A roda giratória cria uma barreira de ar que bloqueia o líquido. É preciso força. É preciso usar jactos de alta pressão⁷idealmente 3 a 5 MPa. Esta pressão atravessa a barreira de ar. Fornece o líquido de refrigeração rico diretamente ao ponto de contacto. Elimina imediatamente as aparas para que não possam riscar a superfície.
Para materiais sensíveis como a cerâmica, o fluido normal pode não ser suficiente. Poderá necessitar de tecnologias de arrefecimento compostas. Mas para a maioria dos metais, mantenha a sua concentração em 8-10% e a sua pressão elevada.

Conclusão

Para obter um acabamento espelhado, é necessário filtrar os detritos com menos de 5 mícrones para evitar riscos, controlar a temperatura para manter as tolerâncias e manter a concentração do líquido de refrigeração para lubrificação.

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