Lembrando que lubrificação significa lubrificante + aplicação, vamos agora começar a analisar os sistemas, os equipamentos de aplicação de lubrificante. Para isso precisamos voltar a 1907, quando Thomas Edison finalizava o invento da lâmpada incandescente. A questão era a trefilação do filamento de tungstênio que só se tornou possível com o invento de Edward Goodrich Acheson, o DAG, uma dispersão coloidal de grafite artificial (hoje conhecido por sintético) em água, que “jogada” em cima do arame quente se aderia a ele formando um filme de baixo coeficiente de atrito que protegia a fieira e possibilitava a trefilação.
Mas como é possível isso? O grafite, para funcionar, precisa estar firmemente aderido no billet ou no ferramental e estar totalmente seco. O ambiente do flooding é úmido, líquido. A explicação parece ser que o volume de água é tanto que, mesmo ocorrendo o fenômeno de Leidenfrost (repulsão da água e formação de vapor superaquecido isolante que evita a transferência de calor), a água em excesso provoca uma redução de temperatura do ferramental, causada pelo aquecimento/evaporação da água do lubrificante em contato com ela e quando é atingida a temperatura máxima de molhamento do lubrificante, o grafite consegue se aderir firmemente. Isso funciona independente da concentração do lubrificante. Há casos comprovados com 25% a 0,7% de sólidos. Não há como checar formação de camada de forma convencional (visual), apenas se monitora o resultado final.
Conceitualmente, o flooding é muito simples. Um sistema de refrigeração de usinagem, um tanque com uma bomba de recirculação, já é suficiente para um flooding em forjamento de peças pequenas. Para peças maiores e com produtividade mais elevada, um sistema mais potente é necessário. Um tanque de cerca de 1 a 25m3 (lubrificante sólido adicionado à água de refrigeração) de suprimento dotado de agitador e bombas de pressurização de alta pressão do lubrificante de matriz, um sistema de válvulas de comando e bicos que conduzem o lubrificante diluído para o ferramental. Sistemas de flooding mais modernos são dotados de calhas coletoras de lubrificante e um tanque de coleta equipado com agitador e bomba para recircular o lubrificante para o tanque de trabalho. É que o descarte é muito volumoso e se parte do princípio que pouco grafite foi consumido nas passagens anteriores. De tempos em tempos há necessidade de repor lubrificante fresco para compensar a perda de grafite e a evaporação da água. Em alguns casos, o controle do teor de sólidos é feito por determinação do teor de resíduos sólidos (TRS) a 120ºC e dá uma boa indicação da necessidade de reposição.
Este processo sempre funcionou muito bem em sistemas de forjamento automático, multiestágio, por transfer, de alta velocidade, de até 120 golpes por minuto em que o tempo disponível para a lubrificação/refrigeração é = 1 segundo. Serve tanto em forjamento a quente e já é tradicional no forjamento a morno.
Entretanto, a experiência mostrou que este processo requer grafite sintético coloidal (= 3 µm) para funcionar a contento. Sem dúvida, há empresas que já estão trabalhando com lubrificantes de matriz contendo grafite semicoloidal, mas apesar de estarem dominando os problemas inerentes, a vida útil do ferramental está deixando a desejar no bench mark. O problema do lubrificante de matrizes natural e com granulometria semi-coloidal (= 4 µm) para o processo de flooding é a estabilidade da suspensão que é baixa e acaba floculando dentro do tanque, calhas e linhas de alimentação, o que causa build up e o consequente entupimento. O grafite, assim depositado, principalmente em superfícies quentes, é extremamente duro de ser retirado.
É claro que, mesmo com o grafite certo, há problemas. A contaminação do lubrificante com óleo de lubrificação da máquina transforma os efluentes de classe II B para classe I, que tem que ser incinerados para descarte. Calhas coletoras do lubrificante de matriz, se possíveis, podem ajudar a diminuir o problema. Quanto maior o volume recirculado, maiores os problemas de invasão/contaminação. Paradoxalmente, o grafite sintético, apesar de se comportar de forma exemplar no flooding, é mais difícil de tratar, pois é mais complicado separá-lo da água do que o grafite natural semicoloidal.
A contaminação com óleo também traz outro problema. A recomposição do banho de lubrificante de matrizes monitorada pela determinação do teor de sólidos fica mascarada, pois o óleo invasor também funciona como “sólido”, uma vez que também não evapora a 120ºC. É quando a situação fica mais complicada, pois em geral somente fabricantes de lubrificantes de matrizes têm recursos para a determinação do grafite, que é o teor que interessa ser mantido constante. O resíduo da evaporação a 120ºC é submetido a uma nova queima a 600ºC em ambiente inerte de N2, que queimará os orgânicos e, depois, a 900ºC e ambiente inerte de N2 e a queima do grafite. A determinação das cinzas de grafite por diferença de peso nos dá o teor de grafite.
Além do mais, o grafite “gosta” muito mais de óleo do que da água. Desta forma, o grafite migra para o óleo e, quando este é escumado, uma parte do grafite é arrastada com ele.
No fundo, quem manda mesmo na reposição do banho de lubrificante de matrizes é a vida das matrizes! O forjador costuma ter um histórico de vidas de matrizes e sabe quando e o quanto adicionar de lubrificante de matrizes novo, de acordo com resultados imediatos de vida. Também costuma-se fazer um programa de forjamento, na qual as peças mais complexas entram logo depois de uma reposição maciça do banho e as mais simples vão sendo forjadas até a depleção do banho de lubrificante de matrizes.
O flooding é um processo muito antigo que ainda dá excelentes resultados em diversas empresas. Com o aumento de disponibilidade de grafite sintético, as coisas ficam um pouco mais fáceis.
No entanto, hoje em dia, existe uma forte tendência, mesmo para processos de alta velocidade e máquinas de forjaria automáticas, para adotar sistemas de pulverização de atomização externa que permitiriam o uso de lubrificante perdido sem recirculação, sem descarte e sem sujeira. Além disso, tornariam possível o uso de lubrificantes que não fossem de grafite sintético.
Mas esse já é um próximo assunto.
