Análise da usinagem sustentável da liga de alumínio 6351-t6 pela técnica do gotejamento

Como Citar:

PEREIRA, Washington Luis Lima et al. Análise da usinagem sustentável da liga de alumínio 6351-t6 pela técnica do gotejamento. Revista Sociedade Científica, vol. 9, n. 1, p. 435-448, 2026. https://doi.org/10.61411/rsc2026125819

DOI: 10.61411/rsc2026125819

Área do conhecimento:

Engenharias

Sub-área:

Engenharia Mecânica, Processo de Fabricação

Palavras-chave: Usinabilidade; Torneamento; Liga de alumínio 6351-T6; Óleo vegetal; Mínima quantidade de lubrificação.

Publicado: 10 de março de 2026.

.

.

.

Resumo

O presente estudo analisa a usinabilidade da liga alumínio-silício 6351-T6 por meio do processo de torneamento cilíndrico externo. Foram conduzidos experimentos considerando diferentes condições de velocidade de corte, avanço e profundidade de corte, tendo como variáveis de resposta a potência de usinagem, a temperatura de corte e a rugosidade superficial. As operações de torneamento foram realizadas sob três condições de lubrificação: usinagem a seco, aplicação de óleo comercial de milho e uso do óleo industrial Quimatic 2, empregando-se a técnica de mínima quantidade de fluido por gotejamento. Os resultados obtidos indicaram que a utilização da mínima quantidade de fluido é tecnicamente viável, proporcionando desempenho comparável ao método convencional, além de evidenciar que o óleo vegetal pode substituir o óleo industrial sem prejuízos significativos aos parâmetros avaliados, configurando-se como uma alternativa mais sustentável para o processo de usinagem.

.

.

.

.

.

.

Analysis of sustainable machining of 6351-t6 aluminum alloy with drip technique

Abstract

This study analyzes the machinability of the aluminum–silicon alloy 6351-T6 through the external cylindrical turning process. Experimental tests were conducted under different cutting speed, feed rate, and depth of cut conditions, considering cutting power, cutting temperature, and surface roughness as response variables. The turning operations were performed under three lubrication conditions: dry machining, application of commercial corn oil, and use of the industrial oil Quimatic 2, employing a minimum quantity lubrication technique by dripping. The results indicated that the use of minimum quantity lubrication is technically feasible, providing performance comparable to conventional lubrication methods, and demonstrated that vegetable oil can replace industrial oil without significant deterioration of the evaluated parameters, thus representing a more sustainable alternative for machining processes.

Keywords: ​​ Machinability; Turning; 6351-T6 aluminum alloy; Vegetable oil; Minimum amount of lubrication.

• Introdução

Observa-se, de forma contínua, uma atenção voltada à melhoria de métodos, processos e aspectos técnicos dos produtos manufaturados. Os processos de fabricação mecânica buscam, cada vez mais, a adequada interação entre máquina e ferramenta, visando à obtenção de peças com melhor qualidade superficial e maior produtividade nas etapas envolvidas [1].

No contexto da usinagem, o torneamento cilíndrico externo destaca-se como uma das operações mais relevantes, pois possibilita condições para oferecer versatilidade na fabricação de peças em diversas formas geométricas. Também, permite modelar peças, independentemente de sua complexidade, com o uso de máquinas com comando numérico computadorizado (CNC), e altas taxas de remoção de material, tornando o processo mais utilizado no setor produtivo [2].

Os fluidos de corte exercem papel fundamental nos processos de usinagem, sendo empregados com o objetivo de lubrificar, resfriar e facilitar a remoção dos cavacos durante a operação. Quando aplicados de forma adequada, contribuem significativamente para a melhoria do acabamento superficial, o aumento da vida útil da ferramenta, o controle da temperatura na zona de corte e, consequentemente, para o incremento da produtividade do processo [3].

Entretanto, com o aumento das exigências ambientais e o endurecimento da legislação relacionada ao descarte de resíduos industriais, tornou-se necessária a adoção de práticas sustentáveis nos processos de fabricação. Nesse cenário, a gestão do ciclo de vida dos fluidos de corte, desde sua aplicação até o descarte final, passou a representar um fator relevante para a indústria mecânica contemporânea, tanto do ponto de vista ambiental quanto ocupacional [4].

Dessa forma, visando à redução do impacto poluente, optou-se pelo uso de fluidos com menor potencial agressivo ao meio ambiente. Adicionalmente, ressalta-se a utilização da mínima quantidade de fluido (MQF) por meio da técnica de gotejamento na zona de corte, estratégia que tem se demonstrado viável ao processo [5].

Além disso, tais abordagens podem contribuir para a redução de custos operacionais e para a minimização dos riscos à saúde dos operadores, tornando-se tecnicamente aplicáveis e economicamente atrativas para o setor industrial [6,7].

Diante desse contexto, este trabalho tem como objetivo analisar os resultados de potência na usinagem, temperatura e rugosidade no torneamento da liga de alumínio-silício 6351-T6, avaliando a viabilidade da substituição de um fluido convencional amplamente utilizado na indústria, o Quimatic 2, por um fluido de origem vegetal à base de milho, sob diferentes condições de velocidade de corte, avanço e profundidade de corte.

czscs

• Metodologia

O experimento foi conduzido considerando três condições de usinagem: a seco, com aplicação de óleo vegetal à base de milho e com aplicação do fluido industrial Quimatic 2. Para cada condição experimental foram realizadas réplica e tréplica, visando garantir a confiabilidade dos resultados obtidos. Posteriormente, os dados coletados foram analisados por meio de ferramentas estatísticas, com o objetivo de avaliar a influência das variáveis de entrada sobre as respostas do processo, subsidiando a etapa de resultados e discussões.

Neste experimento, utilizaram-se os materiais e equipamentos listados a seguir:

• torno mecânico manual da fabricante Nardini, modelo NODUS ND 325 8/5Hp;

• ferramenta de corte com a pastilha de corte TNMG 160404;

• rugosímetro digital, modelo TR220;

• câmera termográfica FLIR C3-X;

• alicate wattímetro Hikari true-RMS HÁ-4020;

• paquímetro Mitutoyo;

• ferramentas do laboratório do Departamento de Mecânica;

• um litro de fluido de corte Quimatic 2;

• um litro de óleo vegetal à base de milho;

• sistema de gotejamento gravitacional, com recipientes e reguladores de vazão;

• suportes para fixação da câmera e do gotejador;

• corpo de prova em forma cilíndrica com comprimento de 100 mm e diâmetro na base de 38 mm, liga de Alumínio 6351-T6;

• computador (laptop).

Os procedimentos adotados tiveram como finalidade a obtenção simultânea dos parâmetros de saída referentes à potência de usinagem e à temperatura na zona de corte. Após a execução dos ensaios, realizou-se a avaliação da rugosidade superficial para cada corpo de prova. As etapas experimentais foram conduzidas conforme descrito a seguir.

Inicialmente, uma barra cilíndrica da liga de alumínio foi montada no torno mecânico, sendo preparados os corpos de prova de acordo com os parâmetros de avanço, rotação e profundidade de corte previamente estabelecidos. Em seguida, o sistema de medição de potência foi instalado por meio de um alicate wattímetro conectado ao sistema elétrico do torno, com interface para aquisição dos dados em computador. Paralelamente, uma câmera termográfica foi posicionada em suporte adequado sobre o torno, permitindo o registro contínuo das temperaturas durante o processo de usinagem.

Na condição de usinagem a seco, os corpos de prova foram torneados, sendo monitoradas e registradas simultaneamente as medições de potência elétrica e temperatura. Após a usinagem, a rugosidade superficial foi medida em três regiões distintas de cada corpo de prova, a fim de garantir maior representatividade dos resultados. Esses procedimentos foram repetidos conforme o número de réplicas estabelecido.

Posteriormente, foi montado o sistema de aplicação de fluido por mínima quantidade de fluido (MQF), operando por gravidade e com regulador de vazão, direcionando o fluido diretamente à região de contato entre a ferramenta de corte e o corpo de prova. Na sequência, realizou-se a usinagem com aplicação do óleo de milho, adotando-se vazão de 90 mL/h, sendo novamente monitoradas as variáveis de potência elétrica e temperatura, seguidas da medição da rugosidade superficial. Os ensaios foram repetidos conforme o planejamento experimental.

De modo análogo, realizou-se a usinagem com aplicação do fluido industrial Quimatic 2, utilizando a mesma vazão de 90 mL/h e repetindo-se os procedimentos de aquisição de potência, temperatura e rugosidade superficial, garantindo a comparabilidade entre as condições analisadas.

O planejamento experimental adotado foi do tipo fatorial completo 2³, considerando três variáveis de entrada quantitativas: velocidade de corte (Vc), avanço de corte (f) e profundidade de corte (ap), cada uma avaliada em dois níveis. O resumo das condições experimentais e dos resultados obtidos encontra-se apresentado na Tabela 1.

hkvkh

Tabela 1: Matriz de Planejamento Experimental

Fonte: Autores (2024)..

kb

Os dados experimentais obtidos para as variáveis de saída temperatura, rugosidade superficial e potência de usinagem foram submetidos à análise estatística com o objetivo de verificar a influência das condições de usinagem e identificar diferenças significativas entre os tratamentos avaliados.

Inicialmente, foi realizada a Análise de Variância (ANOVA), adotando-se um nível de significância de 5% (α = 0,05), a fim de verificar a existência de diferenças estatisticamente significativas entre as médias das condições analisadas. Os pressupostos da ANOVA foram verificados previamente.

Uma vez constatada a significância estatística pelo teste F, procedeu-se à aplicação do teste de comparações múltiplas de Tukey (HSD), com o intuito de identificar quais pares de médias apresentaram diferenças significativas. Essa abordagem permitiu uma análise comparativa detalhada entre as condições de usinagem a seco, com aplicação de óleo vegetal à base de milho e com o fluido industrial Quimatic 2.

Os resultados estatísticos obtidos foram utilizados como base para a discussão dos efeitos dos parâmetros de corte e das condições de lubrificação sobre o desempenho do processo de torneamento, possibilitando uma avaliação técnica e sustentável das alternativas estudadas.

• Desenvolvimento e discussão

A Tabela 2​​ apresenta os resultados da análise de variância (ANOVA) para os dados da Temperatura.

Tabela 2: ANOVA Temperatura

Fonte: Autores (2024)

• • Análise do Teste de Tukey – Temperatura (Tabela 3)

Com o objetivo de identificar quais pares de condições de usinagem apresentam diferenças estatisticamente significativas nas temperaturas médias.

Tabela 3: Teste Tukey Temperatura

Fonte: Autores (2024).

De forma consolidada, a análise estatística da temperatura evidenciou que a aplicação de fluidos de corte exerce influência significativa na redução térmica do processo de usinagem quando comparada à condição a seco. Os resultados da ANOVA indicaram diferença estatisticamente significativa entre as médias das três condições avaliadas (p < 0,05), o que foi detalhado pelo teste de Tukey. Observou-se que tanto o fluido industrial Quimatic 2 quanto o óleo de milho promoveram reduções expressivas da temperatura média em relação à usinagem a seco, sendo essa redução mais pronunciada para o óleo de milho. Entretanto, a comparação direta entre os dois fluidos não apresentou diferença estatisticamente significativa, indicando desempenho térmico equivalente entre o óleo vegetal e o fluido industrial nas condições experimentais analisadas. Esses resultados demonstram que a utilização de óleo de milho em regime de mínima quantidade de fluido apresenta potencial técnico comparável ao de um fluido comercial amplamente utilizado, ao mesmo tempo em que se configura como uma alternativa mais sustentável sob os aspectos ambiental e ocupacional.

Tabela 4: ANOVA Rugosidade

Fonte: Autores (2024).

Tabela 5: Teste Tukey Rugosidade

Fonte: Autores (2024).

Tabela 6: ANOVA Potência

Fonte: Autores (2024).

Tabela 7: Teste Tukey Potência

Fonte: Autores (2024).

• Considerações finais

Assim, o estudo contribui para o avanço de práticas de usinagem mais sustentáveis, demonstrando que a utilização de lubrificantes de origem vegetal associados à técnica de mínima quantidade de fluido é uma alternativa promissora para a indústria, atendendo simultaneamente aos requisitos técnicos, ambientais e econômicos dos processos de fabricação contemporâneos.