Usinagem por descarga elétrica - Electrical discharge machining
A usinagem por descarga elétrica ( EDM ), também conhecida como usinagem por centelha , erosão por centelha , afundamento de matriz , queima de arame ou erosão de arame , é um processo de fabricação de metal em que uma forma desejada é obtida usando descargas elétricas (faíscas). O material é removido da peça de trabalho por uma série de descargas de corrente rapidamente recorrentes entre dois eletrodos , separados por um líquido dielétrico e sujeitos a uma voltagem elétrica . Um dos eletrodos é chamado de eletrodo de ferramenta, ou simplesmente a ferramenta ou eletrodo , enquanto o outro é chamado de eletrodo de peça de trabalho ou peça de trabalho . O processo depende de a ferramenta e a peça de trabalho não fazerem contato físico.
Quando a tensão entre os dois eletrodos é aumentada, a intensidade do campo elétrico no volume entre os eletrodos torna-se maior, causando quebra dielétrica do líquido, e produz um arco elétrico. Como resultado, o material é removido dos eletrodos. Uma vez que a corrente pára (ou é interrompida, dependendo do tipo de gerador), novo dielétrico líquido é transportado para o volume intereletrodo, permitindo que as partículas sólidas (detritos) sejam carregadas e as propriedades isolantes do dielétrico sejam restauradas . Adicionar novo dielétrico líquido no volume entre eletrodos é comumente referido como lavagem . Após um fluxo de corrente, a tensão entre os eletrodos é restaurada ao que era antes da quebra, de modo que uma nova quebra do dielétrico líquido pode ocorrer para repetir o ciclo.
História
O efeito erosivo das descargas elétricas foi observado pela primeira vez em 1770 pelo físico inglês Joseph Priestley .
Die-sink EDM
Dois cientistas russos, BR Lazarenko e NI Lazarenko, foram incumbidos em 1943 de investigar maneiras de prevenir a erosão dos contatos elétricos de tungstênio devido a faíscas. Eles falharam nesta tarefa, mas descobriram que a erosão era controlada com mais precisão se os eletrodos estivessem imersos em um fluido dielétrico. Isso os levou a inventar uma máquina EDM usada para trabalhar materiais difíceis de usinar, como o tungstênio. A máquina de Lazarenkos é conhecida como máquina do tipo RC, em homenagem ao circuito resistor-capacitor (circuito RC) usado para carregar os eletrodos.
Simultaneamente, mas de forma independente, uma equipe americana, Harold Stark, Victor Harding e Jack Beaver, desenvolveu uma máquina EDM para remover brocas e machos quebrados de fundições de alumínio. Construindo inicialmente suas máquinas com ferramentas de corrosão elétrica com baixa potência, eles não tiveram muito sucesso. Porém, unidades de centelha mais potentes, combinadas com a repetição automática da centelha e a substituição de fluido com um arranjo de interruptor eletromagnético , produziram máquinas práticas. As máquinas de Stark, Harding e Beaver eram capazes de produzir 60 faíscas por segundo. As máquinas posteriores com base em seu projeto usaram circuitos de tubo de vácuo que eram capazes de produzir milhares de faíscas por segundo, aumentando significativamente a velocidade de corte.
EDM de corte a fio
O tipo de máquina de corte com fio surgiu na década de 1960 para fazer ferramentas ( matrizes ) de aço endurecido. O eletrodo da ferramenta no EDM de fio é simplesmente um fio. Para evitar a erosão do fio causando sua quebra, o fio é enrolado entre duas bobinas de modo que a parte ativa do fio mude constantemente. As primeiras máquinas de controle numérico (NC) eram conversões de fresadoras verticais de fita perfurada. A primeira máquina NC disponível comercialmente construída como uma máquina EDM de corte com fio foi fabricada na URSS em 1967. As máquinas que podiam seguir as linhas opticamente em um desenho mestre foram desenvolvidas pelo grupo de David H. Dulebohn na década de 1960 na Andrew Engineering Company para fresadoras e retificadoras. Os desenhos principais foram produzidos posteriormente por plotters controlados numéricos por computador (CNC) para maior precisão. Uma máquina EDM de corte a fio usando plotter CNC e técnicas de seguidor de linha óptica foi produzida em 1974. Dulebohn mais tarde usou o mesmo programa CNC de plotter para controlar diretamente a máquina EDM, e a primeira máquina CNC EDM foi produzida em 1976.
A capacidade e o uso de EDM de fio comercial avançaram substancialmente nas últimas décadas. As taxas de avanço aumentaram e o acabamento da superfície pode ser controlado com precisão.
Generalidades
A usinagem por descarga elétrica é um método de usinagem usado principalmente para metais duros ou que seriam muito difíceis de usinar com as técnicas tradicionais. O EDM normalmente trabalha com materiais que são eletricamente condutores, embora métodos também tenham sido propostos para o uso do EDM na usinagem de cerâmicas isolantes . EDM pode cortar contornos intrincados ou cavidades em aço pré-endurecido sem a necessidade de tratamento térmico para amolecê-los e endurecê-los novamente. Este método pode ser usado com qualquer outro metal ou liga metálica, como titânio , hastelloy , kovar e inconel . Além disso, as aplicações deste processo para moldar ferramentas de diamante policristalino foram relatadas.
EDM é frequentemente incluído no grupo "não tradicional" ou "não convencional" de métodos de usinagem junto com processos como usinagem eletroquímica (ECM), corte a jato de água (WJ, AWJ), corte a laser e oposto ao "convencional" grupo ( torneamento , fresagem , retificação , furação e qualquer outro processo cujo mecanismo de remoção de material seja essencialmente baseado em forças mecânicas).
Idealmente, o EDM pode ser visto como uma série de decomposição e restauração do dielétrico líquido entre os eletrodos. No entanto, deve-se ter cautela ao considerar tal declaração, porque é um modelo idealizado do processo, introduzido para descrever as idéias fundamentais subjacentes ao processo. No entanto, qualquer aplicação prática envolve muitos aspectos que também precisam ser considerados. Por exemplo, a remoção dos detritos do volume intereletrodo provavelmente será sempre parcial. Assim, as propriedades elétricas do dielétrico no volume intereletrodos podem ser diferentes de seus valores nominais e podem até mesmo variar com o tempo. A distância entre eletrodos, frequentemente também conhecida como centelha, é o resultado final dos algoritmos de controle da máquina específica usada. O controle de tal distância parece logicamente ser central para este processo. Além disso, nem toda a corrente entre o dielétrico é do tipo ideal descrito acima: o centelhador pode ser curto-circuitado pelos detritos. O sistema de controle do eletrodo pode não reagir com rapidez suficiente para evitar que os dois eletrodos (ferramenta e peça) entrem em contato, com o conseqüente curto-circuito. Isso é indesejado porque um curto-circuito contribui para a remoção de material de forma diferente do caso ideal. A ação de descarga pode ser inadequada para restaurar as propriedades isolantes do dielétrico de forma que a corrente sempre aconteça no ponto do volume intereletrodo (isso é referido como arco), com uma conseqüente mudança indesejada de forma (dano) do eletrodo-ferramenta e peça de trabalho. Em última análise, uma descrição desse processo de forma adequada para o propósito específico em questão é o que torna a área de EDM um campo tão rico para futuras investigações e pesquisas.
Para obter uma geometria específica, a ferramenta EDM é guiada ao longo do caminho desejado bem próximo à obra; idealmente, não deve tocar a peça de trabalho, embora na realidade isso possa acontecer devido ao desempenho do controle de movimento específico em uso. Desta forma, um grande número de descargas de corrente (coloquialmente também chamadas de faíscas) acontecem, cada uma contribuindo para a remoção de material da ferramenta e da peça de trabalho, onde pequenas crateras são formadas. O tamanho das crateras é uma função dos parâmetros tecnológicos definidos para o trabalho específico em questão. Eles podem ter dimensões típicas que variam de nanoescala (em operações de micro-EDM ) a algumas centenas de micrômetros em condições de desbaste.
A presença dessas pequenas crateras na ferramenta resulta na erosão gradual do eletrodo. Esta erosão do eletrodo da ferramenta também é conhecida como desgaste. Estratégias são necessárias para neutralizar o efeito prejudicial do desgaste na geometria da peça. Uma possibilidade é substituir continuamente o eletrodo da ferramenta durante uma operação de usinagem. Isso é o que acontece se um fio substituído continuamente for usado como eletrodo. Nesse caso, o processo de EDM correspondente também é chamado de EDM de fio. O eletrodo-ferramenta também pode ser usado de forma que apenas uma pequena parte dele seja realmente envolvida no processo de usinagem e essa parte seja trocada regularmente. Este é, por exemplo, o caso quando se usa um disco rotativo como eletrodo de ferramenta. O processo correspondente também é conhecido como moagem EDM.
Outra estratégia consiste em utilizar um conjunto de eletrodos de diferentes tamanhos e formas durante a mesma operação de EDM. Isso é frequentemente referido como estratégia de múltiplos eletrodos e é mais comum quando o eletrodo da ferramenta replica em negativo a forma desejada e é avançado em direção ao branco ao longo de uma única direção, geralmente a direção vertical (ou seja, eixo z). Isso se assemelha ao afundamento da ferramenta no líquido dielétrico no qual a peça de trabalho está imersa, portanto, não surpreendentemente, é frequentemente referido como EDM de afundamento de matriz (também chamado de EDM convencional e EDM de ram). As máquinas correspondentes são freqüentemente chamadas de EDM de sinker. Normalmente, os eletrodos deste tipo apresentam formas bastante complexas. Se a geometria final é obtida usando um eletrodo geralmente de formato simples que é movido ao longo de várias direções e possivelmente também está sujeito a rotações, frequentemente o termo fresamento EDM é usado.
Em qualquer caso, a gravidade do desgaste é estritamente dependente dos parâmetros tecnológicos utilizados na operação (por exemplo: polaridade, corrente máxima, tensão em circuito aberto). Por exemplo, em micro-EDM, também conhecido como μ-EDM, esses parâmetros são geralmente definidos em valores que geram desgaste severo. Portanto, o desgaste é um grande problema nessa área.
O problema do desgaste dos eletrodos de grafite está sendo tratado. Em uma abordagem, um gerador digital, controlável em milissegundos, inverte a polaridade conforme ocorre a eletroerosão. Isso produz um efeito semelhante ao da galvanoplastia, que deposita continuamente o grafite erodido de volta no eletrodo. Em outro método, um circuito denominado "Zero Wear" reduz a frequência com que a descarga começa e para, mantendo-a ligada pelo maior tempo possível.
Definição dos parâmetros tecnológicos
Dificuldades têm sido encontradas na definição dos parâmetros tecnológicos que impulsionam o processo.
Duas grandes categorias de geradores, também conhecidas como fontes de alimentação, estão em uso em máquinas EDM disponíveis comercialmente: o grupo baseado em circuitos RC e o grupo baseado em pulsos controlados por transistor .
Em ambas as categorias, os parâmetros primários na configuração são a corrente e a frequência fornecida. Em circuitos RC, entretanto, pouco controle é esperado ao longo do tempo de duração da descarga, que provavelmente dependerá das condições reais do centelhador (tamanho e poluição) no momento da descarga. Além disso, a tensão de circuito aberto (ou seja, a tensão entre os eletrodos quando o dielétrico ainda não está quebrado) pode ser identificada como tensão de estado estacionário do circuito RC.
Em geradores baseados em controle de transistor, o usuário geralmente é capaz de fornecer uma seqüência de pulsos de voltagem aos eletrodos. Cada pulso pode ser controlado em forma, por exemplo, quase retangular. Em particular, o tempo entre dois pulsos consecutivos e a duração de cada pulso podem ser definidos. A amplitude de cada pulso constitui a tensão de circuito aberto. Assim, a duração máxima da descarga é igual à duração de um pulso de tensão no trem. Espera-se que dois pulsos de corrente não ocorram por uma duração igual ou maior do que o intervalo de tempo entre dois pulsos consecutivos de voltagem.
A corrente máxima durante uma descarga que o gerador fornece também pode ser controlada. Como outros tipos de geradores também podem ser usados por diferentes fabricantes de máquinas, os parâmetros que podem realmente ser definidos em uma máquina específica dependerão do fabricante do gerador. Os detalhes dos geradores e sistemas de controle em suas máquinas nem sempre estão facilmente disponíveis para o usuário. Esta é uma barreira para descrever de forma inequívoca os parâmetros tecnológicos do processo de EDM. Além disso, os parâmetros que afetam os fenômenos que ocorrem entre a ferramenta e o eletrodo também estão relacionados ao controlador do movimento dos eletrodos.
Uma estrutura para definir e medir os parâmetros elétricos durante uma operação de EDM diretamente no volume entre eletrodos com um osciloscópio externo à máquina foi recentemente proposta por Ferri et al. Esses autores conduziram suas pesquisas no campo de μ-EDM, mas a mesma abordagem pode ser usada em qualquer operação de EDM. Isso permitiria ao usuário estimar diretamente os parâmetros elétricos que afetam suas operações, sem depender das alegações do fabricante da máquina. Ao usinar materiais diferentes nas mesmas condições de configuração, os parâmetros elétricos reais do processo são significativamente diferentes.
Mecanismo de remoção de material
A primeira tentativa séria de fornecer uma explicação física da remoção de material durante a usinagem por descarga elétrica é talvez a de Van Dijck. Van Dijck apresentou um modelo térmico em conjunto com uma simulação computacional para explicar os fenômenos entre os eletrodos durante a usinagem por descarga elétrica. No entanto, como o próprio Van Dijck admitiu em seu estudo, o número de suposições feitas para superar a falta de dados experimentais na época era bastante significativo.
Outros modelos do que ocorre durante a usinagem por descarga elétrica em termos de transferência de calor foram desenvolvidos no final dos anos oitenta e início dos anos noventa. Resultou em três artigos acadêmicos: o primeiro apresentando um modelo térmico de remoção de material no cátodo, o segundo apresentando um modelo térmico para a erosão ocorrendo no ânodo e o terceiro apresentando um modelo descrevendo o canal de plasma formado durante a passagem da descarga corrente através do líquido dielétrico. A validação desses modelos é suportada por dados experimentais fornecidos pela AGIE.
Esses modelos fornecem o suporte mais confiável para a afirmação de que o EDM é um processo térmico, removendo material dos dois eletrodos por causa da fusão ou vaporização, junto com a dinâmica de pressão estabelecida no centelhador pelo colapso do canal de plasma. No entanto, para pequenas descargas, os modelos são inadequados para explicar os dados experimentais. Todos esses modelos dependem de uma série de suposições de áreas de pesquisa tão díspares, como explosões de submarinos, descargas de gases e falha de transformadores, portanto, não é surpreendente que modelos alternativos tenham sido propostos mais recentemente na literatura tentando explicar o processo de EDM.
Dentre eles, o modelo de Singh e Ghosh reconecta a retirada de material do eletrodo à presença de uma força elétrica na superfície do eletrodo que poderia remover mecanicamente o material e criar as crateras. Isso seria possível porque o material na superfície tem propriedades mecânicas alteradas devido ao aumento da temperatura causado pela passagem da corrente elétrica. As simulações dos autores mostraram como eles podem explicar o EDM melhor do que um modelo térmico (fusão ou evaporação), especialmente para pequenas descargas de energia, que são tipicamente usadas em μ-EDM e em operações de acabamento.
Dados os muitos modelos disponíveis, parece que o mecanismo de remoção de material em EDM ainda não é bem compreendido e que mais investigações são necessárias para esclarecê-lo, especialmente considerando a falta de evidências científicas experimentais para construir e validar os modelos de EDM atuais. Isso explica um maior esforço de pesquisa atual em técnicas experimentais relacionadas.
Nesta conclusão, existem os seguintes fatores principais são alcançados durante as operações de usinagem:
- As principais conclusões resultantes podem ser afirmadas a partir da revisão do trabalho nesta área que o desempenho do EDM é geralmente avaliado com base no TWR, MRR, Ra e dureza.
- Na taxa de remoção de material (MRR) de todos os parâmetros selecionados, a corrente de faísca (I) é o fator de entrada mais significativo que afeta a usinagem da peça.
- O desempenho é afetado pela corrente de descarga, tempo de pulso ativado, tempo desativado de pulso, ciclo de trabalho, tensão para EDM.
- Para a taxa de desgaste da ferramenta (TWR) de todos os parâmetros selecionados, a corrente de ignição (I) é o fator de entrada mais significativo que afeta a usinagem da peça, seguido pelo tempo de ignição e tensão.
- A tecnologia inovadora no EDM está progredindo incessantemente para tornar este procedimento ainda mais apropriado para a Usinagem. No campo da manufatura, atenção adicional está na otimização do método, diminuindo o número de eletrodos.
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Tipos
Sinker EDM
Sinker EDM, também denominado ram EDM, tipo de cavidade EDM ou volume EDM, consiste em um eletrodo e uma peça submersa em um líquido isolante, como, mais tipicamente, óleo ou, menos frequentemente, outros fluidos dielétricos. O eletrodo e a peça de trabalho estão conectados a uma fonte de alimentação adequada. A fonte de alimentação gera um potencial elétrico entre as duas partes. Conforme o eletrodo se aproxima da peça de trabalho, ocorre uma ruptura dielétrica no fluido, formando um canal de plasma e uma pequena faísca salta.
Essas faíscas geralmente atingem uma de cada vez, porque é muito improvável que diferentes locais no espaço entre os eletrodos tenham características elétricas locais idênticas que permitiriam que uma faísca ocorresse simultaneamente em todos esses locais. Essas faíscas acontecem em grande número em locais aparentemente aleatórios entre o eletrodo e a peça de trabalho. À medida que o metal de base sofre erosão e a centelha fica subseqüentemente aumentada, o eletrodo é abaixado automaticamente pela máquina para que o processo possa continuar sem interrupções. Várias centenas de milhares de faíscas ocorrem por segundo, com o ciclo de trabalho real cuidadosamente controlado pelos parâmetros de configuração. Esses ciclos de controle são algumas vezes conhecidos como "on time" e "off time", que são definidos mais formalmente na literatura.
A configuração de tempo determina a duração ou duração da centelha. Conseqüentemente, um tempo mais longo produz uma cavidade mais profunda a partir de cada faísca, criando um acabamento mais áspero na peça de trabalho. O inverso é verdadeiro para um tempo mais curto. O tempo desligado é o período de tempo entre as faíscas. Embora não afete diretamente a usinagem da peça, o tempo desligado permite a descarga do fluido dielétrico através de um bico para limpar os detritos erodidos. A remoção insuficiente de detritos pode causar ataques repetidos no mesmo local, o que pode levar a um curto-circuito. Os controladores modernos monitoram as características dos arcos e podem alterar os parâmetros em microssegundos para compensar. A geometria típica da peça é uma forma 3D complexa, geralmente com ângulos de formato pequeno ou estranho. Ciclos de usinagem verticais, orbitais, vetoriais, direcionais, helicoidais, cônicos, rotacionais, de rotação e indexação também são usados.
Wire EDM
Na usinagem por descarga elétrica com fio (WEDM), também conhecida como EDM de corte com fio e corte com fio , um fio metálico de fio simples, geralmente de latão , é alimentado através da peça de trabalho, submerso em um tanque de fluido dielétrico, normalmente água deionizada. O EDM de corte a fio é normalmente usado para cortar placas com espessura de até 300 mm e para fazer punções, ferramentas e matrizes de metais duros que são difíceis de usinar com outros métodos. O fio, que é alimentado constantemente a partir de um carretel, é mantido entre as guias diamantadas superior e inferior que estão centralizadas em uma cabeça de bocal de água. As guias, geralmente controladas por CNC , movem-se no plano x - y . Na maioria das máquinas, a guia superior também pode se mover independentemente no eixo z - u - v , dando origem à capacidade de cortar formas cônicas e em transição (círculo na parte inferior, quadrado na parte superior, por exemplo). A guia superior pode controlar os movimentos do eixo no padrão GCode, x - y - u - v - i - j - k - l -. Isso permite que o EDM com fio seja programado para cortar formas muito intrincadas e delicadas. As guias de diamante superior e inferior são geralmente precisas de 0,004 mm (0,16 mils) e podem ter um caminho de corte ou corte tão pequeno quanto 0,021 mm (0,83 mils) usando fio de Ø 0,02 mm (0,79 mils), embora o corte médio de corte que atinge o melhor custo econômico e o tempo de usinagem é de 0,335 mm (13,2 mils) usando fio de latão de Ø 0,25 mm (9,8 mils). A razão pela qual a largura de corte é maior que a largura do arame é porque ocorrem faíscas das laterais do arame até a peça de trabalho, causando erosão. Este "corte excessivo" é necessário, pois para muitas aplicações ele é adequadamente previsível e, portanto, pode ser compensado (por exemplo, em micro-EDM, este não é frequentemente o caso). Os carretéis de arame são longos - um carretel de 8 kg de arame de 0,25 mm tem pouco mais de 19 quilômetros de comprimento. O diâmetro do fio pode ser tão pequeno quanto 20 μm (0,79 mils) e a precisão da geometria não está longe de ± 1 μm (0,039 mils). O processo de corte de fio usa água como seu fluido dielétrico, controlando sua resistividade e outras propriedades elétricas com filtros e unidades de desionizador controladas por PID . A água remove os resíduos cortados da zona de corte. A descarga é um fator importante na determinação da taxa de alimentação máxima para uma dada espessura de material. Junto com tolerâncias mais estreitas, os centros de usinagem de corte de fio EDM de vários eixos adicionaram recursos como várias cabeças para cortar duas peças ao mesmo tempo, controles para evitar a quebra do fio, recursos de auto-rosqueamento automático em caso de quebra do fio e estratégias de usinagem programáveis para otimizar a operação. O EDM de corte com fio é comumente usado quando baixas tensões residuais são desejadas, porque não requer altas forças de corte para a remoção do material. Se a energia / potência por pulso for relativamente baixa (como nas operações de acabamento), pouca mudança nas propriedades mecânicas de um material é esperada devido a essas baixas tensões residuais, embora o material que não foi aliviado por tensão possa distorcer na usinagem processo. A peça pode sofrer um ciclo térmico significativo, cuja severidade depende dos parâmetros tecnológicos utilizados. Tais ciclos térmicos podem causar a formação de uma camada reformulada na peça e tensões de tração residuais na peça de trabalho. Se a usinagem ocorrer após o tratamento térmico, a precisão dimensional não será afetada pela distorção do tratamento térmico.
Furo rápido EDM
Furo rápido EDM foi projetado para produzir furos rápidos, precisos, pequenos e profundos. É conceitualmente semelhante ao EDM do sinker, mas o eletrodo é um tubo giratório que transporta um jato pressurizado de fluido dielétrico. Ele pode fazer um furo com uma polegada de profundidade em cerca de um minuto e é uma boa maneira de fazer furos em materiais muito duros para usinagem com broca helicoidal. Este tipo de perfuração EDM é amplamente utilizado na indústria aeroespacial, produzindo orifícios de resfriamento em lâminas aeronáuticas e outros componentes. Também é usado para fazer furos em lâminas de turbinas a gás industriais, em moldes e matrizes e em rolamentos.
Formulários
Produção de protótipo
O processo de EDM é mais amplamente usado pelas indústrias de moldes, ferramentas e matrizes , mas está se tornando um método comum de fazer protótipos e peças de produção, especialmente nas indústrias aeroespacial, automobilística e eletrônica, nas quais as quantidades de produção são relativamente baixas. No EDM sinker, um eletrodo de grafite , cobre de tungstênio ou cobre puro é usinado na forma desejada (negativa) e alimentado na peça de trabalho na extremidade de um aríete vertical.
Fabricação de matrizes para moedas
Para a criação de matrizes para a produção de joias e emblemas, ou corte e perfuração (através do uso de uma matriz de panqueca ) pelo processo de cunhagem (estampagem), o master positivo pode ser feito de prata esterlina, desde (com configurações de máquina adequadas) o master está significativamente desgastado e é usado apenas uma vez. A matriz negativa resultante é então endurecida e usada em um martelo para produzir planos estampados a partir de blocos de folhas recortadas de bronze, prata ou liga de ouro de baixa resistência. Para emblemas, esses planos podem ser ainda moldados para uma superfície curva por outra matriz. Este tipo de EDM é geralmente executado submerso em um dielétrico à base de óleo. O objeto acabado pode ser posteriormente refinado por esmalte duro (vidro) ou macio (pintura), ou galvanizado com ouro puro ou níquel. Materiais mais suaves, como prata, podem ser gravados à mão como um refinamento.
Perfuração de pequenos orifícios
O EDM de perfuração de pequenos orifícios é usado em uma variedade de aplicações.
Em máquinas de EDM de corte com fio, o EDM de perfuração de pequenos orifícios é usado para fazer um furo passante em uma peça de trabalho através do qual passa o fio para a operação de EDM de corte com fio. Uma cabeça de EDM separada especificamente para perfuração de pequenos orifícios é montada em uma máquina de corte com fio e permite que grandes placas endurecidas tenham peças acabadas erodidas delas conforme necessário e sem pré-perfuração.
EDM de pequenos orifícios é usado para perfurar fileiras de orifícios nas bordas dianteira e traseira das lâminas da turbina usadas em motores a jato . O fluxo de gás através desses pequenos orifícios permite que os motores usem temperaturas mais altas do que seria possível. As ligas monocristalinas de alta temperatura e muito duras empregadas nessas lâminas tornam a usinagem convencional desses furos com alta relação de aspecto extremamente difícil, senão impossível.
O EDM de pequenos orifícios também é usado para criar orifícios microscópicos para componentes do sistema de combustível, fieiras para fibras sintéticas, como rayon , e outras aplicações.
Existem também máquinas autônomas de EDM para perfuração de pequenos furos com um eixo x - y, também conhecidas como super-furadeira ou picadora de furos que podem usinar cegos ou através de furos. As brocas EDM fazem furos com um longo eletrodo de tubo de latão ou cobre que gira em um mandril com um fluxo constante de água destilada ou desionizada fluindo através do eletrodo como um agente de limpeza e dielétrico. Os tubos de eletrodo operam como o fio em máquinas de EDM com corte de fio, tendo um centelhador e taxa de desgaste. Alguns EDMs de perfuração de pequenos orifícios são capazes de perfurar 100 mm de aço macio ou endurecido em menos de 10 segundos, com uma taxa média de desgaste de 50% a 80%. Furos de 0,3 mm a 6,1 mm podem ser obtidos nesta operação de perfuração. Eletrodos de latão são mais fáceis de usinar, mas não são recomendados para operações de corte de fio devido às partículas de latão erodidas que causam a quebra do fio "latão sobre latão", portanto o cobre é recomendado.
Usinagem de desintegração de metal
Vários fabricantes produzem máquinas EDM com o propósito específico de remover ferramentas de corte e fixadores quebrados das peças de trabalho. Nesta aplicação, o processo é denominado "usinagem de desintegração de metal" ou MDM. O processo de desintegração do metal remove apenas o centro da ferramenta ou fixador quebrado, deixando o furo intacto e permitindo que uma peça seja recuperada.
Fabricação de loop fechado
A fabricação de loop fechado pode melhorar a precisão e reduzir os custos da ferramenta
Vantagens e desvantagens
O EDM é freqüentemente comparado à Usinagem Eletroquímica . As vantagens do EDM incluem:
- Capacidade de usinar formas complexas que, de outra forma, seriam difíceis de produzir com ferramentas de corte convencionais.
- Usinagem de materiais extremamente duros com tolerâncias muito estreitas.
- Peças de trabalho muito pequenas podem ser usinadas onde as ferramentas de corte convencionais podem danificar a peça devido ao excesso de pressão da ferramenta de corte.
- Não há contato direto entre a ferramenta e a peça de trabalho. Portanto, seções delicadas e materiais fracos podem ser usinados sem distorção perceptível.
- Um bom acabamento superficial pode ser obtido; uma superfície muito boa pode ser obtida por caminhos de acabamento redundantes.
- Buracos muito finos podem ser obtidos.
- Furos cônicos podem ser produzidos.
- Contornos internos de tubo ou recipiente e cantos internos até R 0,001 ".
As desvantagens do EDM incluem:
- Dificuldade em encontrar mecânicos especialistas.
- A lenta taxa de remoção de material.
- Risco potencial de incêndio associado ao uso de dielétricos à base de óleo combustível.
- O tempo e custo adicionais usados para criar eletrodos para EDM de aríete / chumbada.
- A reprodução de cantos agudos na peça de trabalho é difícil devido ao desgaste do eletrodo.
- O consumo específico de energia é muito alto.
- O consumo de energia é alto.
- "Overcut" é formado.
- O desgaste excessivo da ferramenta ocorre durante a usinagem.
- Materiais eletricamente não condutores podem ser usinados apenas com configuração específica do processo.
Veja também
Referências
Bibliografia
Jameson, EC (2001). Usinagem por Descarga Elétrica . SME. ISBN 978-0-87263-521-0. Arquivado do original em 28/09/2011.
links externos
- Nova tecnologia de detecção de arco para usinagem de eletro-descarga altamente eficiente
- Projeto de Engenharia para Usinagem por Descarga Elétrica