A aplicação de um marcador permanente, cola ou fita faz metais pegajosos, como alumínio, aços inoxidáveis, cobre e tântalo muito mais fáceis de cortar para aplicações industriais. Crédito:imagem da Purdue University / Erin Easterling
Seus marcadores permanentes do dia a dia, bastões de cola e fita adesiva podem oferecer uma solução surpreendentemente de baixa tecnologia para um incômodo de longa data na indústria de manufatura:tornar macio e dúctil, ou os chamados metais "pegajosos" mais fáceis de cortar.
O que torna as tintas e adesivos eficazes não é o seu conteúdo químico, mas sua aderência à superfície de qualquer metal pegajoso, como o níquel, alumínio, aços inoxidáveis ou cobre, pesquisadores da Purdue University e da University of West Florida descobriram em um estudo publicado recentemente em Revisão Física Aplicada .
Esses adesivos ajudam a obter uma aparência mais lisa, corte mais limpo e mais rápido do que os processos de usinagem atuais, aplicações impactantes que vão desde a fabricação de implantes ortopédicos e instrumentos cirúrgicos até componentes aeroespaciais.
"Uma ampla gama de produtos depende da usinagem de metais pastosos. Isso pode ser algo que usamos todos os dias, como a válvula de uma torneira de pia, ou algo mais crítico como uma peça do compressor no motor a jato de um avião, "disse James Mann, professor assistente de engenharia mecânica na University of West Florida e ex-aluno da Purdue.
Se uma melhoria significativa pode ser feita na "usinabilidade" de metais ou ligas gomosas - que é o quão bem eles cortam, perfurar ou triturar - então há potencial para reduzir o custo dos produtos, melhorar seu desempenho ou permitir designs novos e aprimorados.
"Metais gomosos se deformam caracteristicamente de uma maneira muito ondulada, "disse Srinivasan Chandrasekar, Professor de engenharia industrial de Purdue. "Este fluxo oscilante envolve um consumo significativo de energia, o que significa que esses metais requerem mais força para usinar do que até mesmo alguns metais duros. Precisávamos encontrar uma maneira de suprimir esse fluxo instável. "
Livrar-se dos wiggles significa que o metal agora tende a agir mais como uma cerâmica ou vidro quebradiço no local onde precisa ser cortado.
Uma maneira bem conhecida de tornar o metal gomoso quebradiço é revestindo-o com um metal líquido adequado, como o gálio no caso do alumínio. Metais líquidos como esses, Contudo, tendem a funcionar muito bem; difundindo-se pela superfície e fazendo com que todo o metal se desfaça em pó.
"Isso torna o metal que está sendo usinado inutilizável, "Chandrasekar disse.
Os pesquisadores da Purdue descobriram uma solução simples para cortar metais pastosos macios (à esquerda) tão limpa e facilmente quanto os metais duros (à direita). Crédito:Purdue University image / Anirudh Udupa
Outras tentativas tiveram sucesso limitado e tendem a ser tóxicas ou resultar em rasgos e rachaduras na superfície usinada. Os pesquisadores então começaram a explorar outros meios químicos benignos que cortariam de forma mais limpa.
Marcar com tinta ou colar qualquer adesivo na superfície do metal reduziu drasticamente a força de corte sem que todo o metal se partisse, deixando um corte limpo em segundos. A qualidade da superfície usinada também melhorou muito.
A aderência inicialmente não se destacou como uma solução para os marcadores permanentes, bastões de cola e fita adesiva têm em comum.
"Analisamos os ingredientes químicos da tinta permanente, isolou cada um daqueles na superfície do metal, e não houve nenhum efeito perceptível, "disse Anirudh Udupa, autor principal do estudo e pesquisador de pós-doutorado na Escola de Engenharia Industrial de Purdue. "Então, percebemos que não é um produto químico em particular, mas a própria tinta que adere ao metal por meio de um mecanismo físico de adsorção."
O pesquisador do Purdue, Anirudh Udupa, mostra como marcar a superfície de um metal gomoso com tinta ou adesivo reduz drasticamente a força necessária para cortá-lo. Crédito:imagem da Purdue University / Erin Easterling
O Sharpie e os adesivos também parecem funcionar em muitos metais pegajosos, independentemente da ferramenta de corte.
"Em retrospectiva, podemos dizer por que certas coisas não tiveram sucesso em trabalhos anteriores. Tudo se resume à existência desse fluxo oscilante, "disse Koushik Viswanathan, Pesquisador de pós-doutorado em Engenharia Industrial. "Algumas pessoas podem estar tentando cortar cobre, por exemplo, que estava no estado duro, em vez de no estado suave. "
Para o conhecimento dos pesquisadores, usando marcadores permanentes, Colas ou fitas adesivas para facilitar a usinagem de metais gomosos não apresentam riscos ambientais.
Próximo, O grupo de Chandrasekar avaliará o grau de pegajosidade que funciona melhor para o corte de metais pastosos e explorará maneiras de fazer avançar a aplicação dessa tecnologia na prática industrial.
