apostila eletroerosão
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
E.M.C. – ESCOLA DE ENGENHARIA ELÉTRICA, MECÂNICA E DE COMPUTAÇÃO
ENGENHARIA MECÂNICA
PROCESSOS ESPECIAIS DE FABRICAÇÃO
ELETROEROSÃO CONVENCIONAL, A FIO E POR ABRASÃO
PROFESSOR: RHANDER VIANA
AUTORES: ANDERSON JULIANO SILVESTRE, LUÍS FERNANDO FERREIRA SILVA E WILLIS
ALCANTARA MANZAN JÚNIOR
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Sumário
1. USINAGEM POR ELETROEROSÃO ................................................................................................. 4
1.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 4
1.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS .................................................................................................. 5
1.2.1. Fonte de alimentação .......................................................................................................... 5
1.2.2. Sistema dielétrico ................................................................................................................. 5
1.2.3. Eletrodos ................................................................................................................................. 7
1.2.4. Servomecanismo .................................................................................................................. 8
1.3. PRINCÍPIOS DO PROCESSO ..................................................................................................... 9
1.4. PARÂMETROS DE PROCESSO .............................................................................................. 11
1.5. CAPACIDADES DO PROCESSO ............................................................................................. 13
1.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PROCESSO ........................................................... 13
1.7. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO ................................................................................................... 14
1.8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 15
1.9. EMPRESAS QUE UTILIZAM A TECNOLOGIA NO BRASIL............................................... 15
1.10. DIREITOS AUTORAIS ............................................................................................................ 16
2. ELETROEROSÃO A FIO (WEDM) ................................................................................................... 17
2.1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 17
2.2. PRINCÍPIOS DO PROCESSO ................................................................................................... 17
2.3. EQUIPAMENTOS ......................................................................................................................... 19
2.3.1. Sistema de Posicionamento ............................................................................................ 20
2.3.2. Sistema de Acionamento de Arame .............................................................................. 21
2.3.3. Fonte de Alimentação ........................................................................................................ 23
2.3.4. Sistema Dielétrico............................................................................................................... 24
2.4. PARÂMETROS DE PROCESSO .............................................................................................. 25
2.5. CAPACIDADES DE PROCESSO DO EDM A FIO ................................................................. 25
2.6. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO ................................................................................................... 26
2.7. RESUMO GERAL ........................................................................................................................ 28
2.8. EMPRESAS QUE UTILIZAM O PROCESSO NO BRASIL .................................................. 28
2.9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 28
3. ABRASÃO POR DESCARGA ELÉTRICA (EDG) .......................................................................... 30
3.1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 30
3.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ................................................................................................ 30
3.2.1. Rebolos ................................................................................................................................. 31
3.2.2. Servomecanismo ................................................................................................................ 32
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3.3. PARÂMETROS DE PROCESSO .............................................................................................. 32
3.4. CAPACIDADE DO PROCESSO ................................................................................................ 32
3.5. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO ................................................................................................... 33
3.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PROCESSO ........................................................... 33
3.7. FABRICANTES DE MÁQUINAS ............................................................................................... 33
3.8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 33
3.9. DIREITOS AUTORAIS ................................................................................................................ 33
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CAPÍTULO 1
1. USINAGEM POR ELETROEROSÃO
1.1. INTRODUÇÃO
A eletroerosão é um processo que desintegra partículas metálicas por meio de descargas
elétricas. Suas primeiras descrições datam de meados do século XVIII, mas o processo só passou
a ser utilizado industrialmente por volta da década de 1940.
Primeiramente, a eletroerosão foi usada para recuperação de peças com ferramentas
quebradas em seu interior (como brocas, machos e alargadores, por exemplo) e teve grande
desenvolvimento na Segunda Guerra Mundial, quando se fez necessário acelerar a produção de
itens manufaturados, diante de um quadro de escassez de mão-de-obra.
Também conhecida como usinagem por descargas elétricas, ou EDM (electrical discharge
machining), a eletroerosão é, dentre todos os processos não tradicionais de usinagem, aquele que
primeiro se popularizou. O processo de EDM permite a usinagem de furos, ranhuras e superfícies,
nas formas mais complexas, em materiais condutores elétricos, especialmente aqueles que
apresentam alta dureza, que muito dificilmente poderiam ser (ou até mesmo não poderiam ser)
fabricados pelos processos tradicionais de usinagem. A Fig. (1.1) ilustra várias operações
possíveis com o processo, diferenciando-se apenas os movimentos do porta-ferramenta e da
mesa. Pode-se observar também a possibilidade de serem utilizados vários tipos de ferramentas e
vários tipos de movimento da ferramenta, tanto no eixo horizontal como no eixo vertical.
Figura 1.1- Operações realizadas por EDM (FONTE: Cruz (1999))
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1.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
A máquina de EDM é um dos equipamentos de usinagem não tradicional mais utilizados,
estando disponível desde configurações mais simples, operadas manualmente, a sofisticados
sistemas controlados por computador. Todas as máquinas de EDM, independentemente de sua
sofisticação, contêm quatro componentes básicos: fonte de alimentação, sistema dielétrico,
eletrodo e servomecanismo.
1.2.1. Fonte de alimentação
A fonte de alimentação é uma parte importante em qualquer sistema de EDM. Ele é
responsável por transformas a corrente alternada (AC) da rede de alimentação na corrente
contínua (DC) pulsada que é requerida para produzir as centelhas no gap.
A maioria das fontes de alimentação usadas no processo EDM faz a conversão do sinal de
entrada de maneira semelhante. Primeiramente, a entrada é convertida em corrente contínua por
retificadores convencionais de estado sólido. Uma pequena porcentagem dessa corrente contínua
é usada para gerar um sinal de onda quadrada por meio de um circuito oscilatório digital de multi-
vibração. O circuito é controlado por um cristal para manter uma precisão de tempo de
aproximadamente 0,01% dos valores definidos. Esse sinal de alta precisão é usado para disparar
uma série de transistores de potência, que atuam como interruptores de alta velocidade para
controlar o fluxo da corrente contínua remanescente. A saída (agora potencializada e pulsada) é
então liberada na zona de trabalho, criando as centelhas, responsáveis pela retirada de material.
Monitorar a voltagem entre eletrodo e peça é uma função adicional da fonte de alimentação.
Devido à relação direta existente entre essa voltagem e o gap, essa informação é usada para
controlar o servomecanismo, no intuito de manter o gap o mais constante possível durante o ciclo
de trabalho.
Para facilitar a escolha dos parâmetros ótimos para uma grande faixa de condições de corte,
as fontes de alimentação devem ser capazes de controlar a voltagem do pulso, a corrente, a
duração do pulso, o ciclo de trabalho, a frequência do pulso e a polaridade do eletrodo.
Um circuito adicional de proteção contra falhas é usado na maioria das fontes de alimentação
das máquinas de EDM. Se alguma sobre-voltagem, sobre-corrente, ou um arco de corrente
contínua ocorrer em decorrência de um curto-circuito entre a peça e o eletrodo, o circuito de
proteção interrompe o fornecimento de energia e alerta o operador.
1.2.2. Sistema dielétrico
O sistema dielétrico num processo EDM consiste no fluido dielétrico, dispositivos de
distribuição desse fluido, bombas e filtros.
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Vários fluidos são capazes de atender os requisitos de alta viscosidade e alta resistência
elétrica. Os fluidos mais utilizados, em ordem de popularidade, são óleos de hidrocarbonetos,
óleos baseados em silicone e água deionizada. A água deionizada é raramente usada porque,
embora resulte em altas taxas de remoção de material e boa capacidade de refrigeração, também
resulta numa alta taxa de desgaste do eletrodo, o que é indesejável. Assim sendo, a água
deionizada é usada com mais frequência na eletroerosão a fio.
Independentemente do fluido usado, três funções devem ser desempenhadas pelo dielétrico.
Ele deve atuar como isolante elétrico entre o eletrodo e a peça, como refrigerante (para ajudar a
dissipar o calor gerado pelas centelhas) e como um meio de lavagem para remover os
subprodutos metálicos da área de trabalho.
Das três funções do fluido dielétrico, ser um meio de lavagem é, de longe, a mais determinante
na eficiência do processo. Uma lavagem ineficiente gera uma estagnação do fluido (que provoca
baixas taxas de remoção de material ou curto-circuitos) e no acúmulo de pequenas partículas
resultantes do processo na área de trabalho.
A Fig. (1.2) mostra diversos métodos de lavagem do fluido dielétrico através da zona de
“corte”. Tanto a sucção como a injeção de fluido podem ser usados com resultados satisfatórios e
relativamente próximos. O jateamento é o meio de lavagem menos desejável devido a sua baixa
eficiência de escoamento e a consequente redução na taxa de remoção de material. Ele só deve
ser usado quando todos os demais métodos tiverem seu emprego impossibilitado.
Figura 1.2 - Sistemas de lavagem no processo EDM (FONTE: Cruz (1999))
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Qualquer uma dessas técnicas de escoamento pode ser empregada exatamente como
ilustrado na Fig. (1.2) ou submerso num tanque contendo o fluido dielétrico. Quando um dielétrico
inflamável é usado, a submersão da peça é recomendada para reduzir as chances de um incêndio
acidental.
Devido ao custo mais efetivo no reuso do fluido, normalmente ele é filtrado, limpo, reciclado e
reintroduzido na área de corte. As bombas e dispositivos de distribuição são responsáveis por
esse processo.
1.2.3. Eletrodos
O eletrodo de EDM é a ferramenta que determina a forma da cavidade que se quer gerar. As
considerações mais importantes pertinentes à seleção do eletrodo são o seu material e o seu
design.
Diversos materiais têm sido aplicados com sucesso em eletrodos para EDM. Os requisitos
mais comuns que um material com o qual se deseja fabricar um eletrodo deve atender são:
disponibilidade na natureza, apresentar fácil usinagem, apresentar baixo desgaste, ser condutor
de eletricidade e deve prover um bom acabamento superficial à peça usinada.
Cobre e bronze são dois materiais usualmente usados que contemplam a maior parte desses
critérios, embora apresentem taxas de desgaste relativamente altas. Cobre-tungstênio apresenta
taxas de desgaste significativamente menores, mas é um material de usinagem mais difícil. Seu
uso só é justificado quando são exigidas certas taxas de produção.
Grafite e cobre-grafite são, de longe, os materiais mais versáteis para eletrodo. Ambos são
facilmente usinados e podem ser usados para vários tipos de aplicações em todos os materiais de
peças. Por causa da alta temperatura de vaporização do grafite, que é muito mais alta que a de
qualquer metal, eletrodos feitos com esse material apresentam taxas de desgaste extremamente
baixas.
A propriedade mais importante dos eletrodos de grafite é a granulometria. Ela determina a taxa
de desgaste, o acabamento superficial e a taxa de remoção do material. Quando o eletrodo é
composto por grãos extremamente finos, por exemplo, sua taxa de desgaste decresce, o
acabamento superficial é melhorado e a taxa de remoção de material aumenta.
O maior problema em se usar eletrodos de grafite é a sua fragilidade. Geralmente, um eletrodo
de fio metálico é mais indicado para a usinagem de pequenos furos, devido ao risco de quebra do
eletrodo se este for fabricado com grafite.
Todos os materiais e configurações de eletrodo formam um “overcut” (sobrecorte) na peça.
Exemplos de overcuts são mostrados na Fig. (1.3) para uma ferramenta quadrada e uma circular.
O tamanho do overcut pode ser determinado pela peça, material do eletrodo e pelos parâmetros
de operação do processo.
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Figura 1.3 - Eletrodos gerando overcut na peça de trabalho (FONTE: Benedict (1987))
Para compensar o overcut, as dimensões do eletrodo, chamadas de medidas finais do eletrodo
(mf), podem ser calculadas pelas seguintes equações práticas:
Eletrodo de desbaste
(1)
Eletrodo de acabamento
(2)
Onde:
mf = medidas finais do eletrodo
mn = medida nominal
gap = distância do gap
r = rugosidade máxima que se deseja alcançar
Cs = coeficiente de segurança (aproximadamente 10% da tolerância dimensional)
1.2.4. Servomecanismo
O servomecanismo é controlado por sinais vindos do sistema, existente na fonte de
alimentação, que monitora a voltagem do gap e controla o avanço do eletrodo ou da peça para
precisar a taxa de remoção de material. Se o sensor de voltagem detectar que o gap entre a peça
e o eletrodo está aumentando, fará com que o servomecanismo atue no sentido reverso,
recolocando o gap na faixa desejada.
A técnica de escoamento do fluido dielétrico tem diferentes influências sobre o funcionamento
do servomecanismo. Caso a técnica seja ineficiente na remoção dos subprodutos do processo da
área de trabalho, o servomecanismo deve gastar mais tempo no recuo do eletrodo ou peça para
ajudar na lavagem. Isso resulta em ciclos extremamente longos. Por outro lado, se a técnica
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escolhida for eficiente na remoção dos subprodutos, o servomecanismo gastará tempo apenas no
avanço do eletrodo ou peça, resultando em ciclos muito mais rápidos.
1.3. PRINCÍPIOS DO PROCESSO
A usinagem por descargas elétricas é um processo térmico que usa centelhas para erodir
eletricamente materiais condutores. A forma do eletrodo define a área na qual a erosão causada
por cada centelha irá ocorrer, determinando também a forma da cavidade gerada na peça de
trabalho.
Trata-se de um processo de usinagem relativamente simples de se configurar e executar. A
peça (condutora de eletricidade) é posicionada na máquina de EDM e conectada a um polo da
fonte de alimentação. Um eletrodo (também condutor e no formato desejado) é conectado ao polo
restante. O eletrodo e a peça são posicionados de tal forma que haja um pequeno espaço (o
“gap”) entre eles. Para garantir certas condições de resistência elétrica no gap, um fluido isolante,
chamado dielétrico, é escoado entre a peça e o eletrodo.
Como mostrado na Fig. (1.4), quando um pulso de corrente contínua é fornecido à peça e ao
eletrodo, um campo elétrico intenso é gerado no ponto onde as irregularidades superficiais
causam um gap mais curto. Como resultado desse campo, naturalmente ocorre a migração e
concentração de contaminantes microscópicos contidos no dielétrico no ponto onde o campo é
mais forte. Juntos, esses contaminantes e partículas resultam na formação de uma ponte de alta
condutividade através do gap.
Como a voltagem entre peça e eletrodo aumenta com o começo do pulso, a temperatura da
ponte também aumenta. Uma pequena porção do dielétrico e partículas carregadas existentes na
ponte são vaporizadas e ionizadas, o que leva à formação de uma centelha entre as duas
interfaces.
Aproximadamente na metade do pulso elétrico, a fonte de alimentação diminui a voltagem
fornecida ao gap e em contrapartida aumenta a corrente, provocando um aumento de temperatura
e pressão no canal da centelha. A temperatura extremamente alta da centelha derrete e vaporiza
pequenas quantidades de material tanto da peça como do eletrodo. Alimentada pelos subprodutos
gasosos dessa vaporização, uma bolha rapidamente se expande no canal da centelha.
Quando o pulso elétrico cessa, a centelha e sua ação térmica são interrompidos
instantaneamente. Isso causa o colapso do canal da centelha e, consequentemente, da bolha de
vapor gerada. A “violenta” entrada do fluido dielétrico relativamente frio resulta numa explosiva
expulsão de material metálico da peça e do eletrodo, formando pequenas crateras em ambas as
superfícies. Bolhas de gás e pequenas esferas de material rapidamente solidificado são resíduos
do ciclo. O fluido dielétrico age na remoção desses subprodutos da região do gap. Toda essa
sequencia leva de alguns microssegundos a milissegundos para ocorrer.
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Figura 1.4 – Sequencia de eventos durante um pulso no processo EDM (FONTE: Benedict (1987))
Na prática, a sequencia descrita acontece de milhares a centenas de milhares de vezes por
segundo em vários pontos. O resultado é uma erosão uniforme do material. Com o progresso do
processo e o avanço do eletrodo em direção à peça para manter o gap constante, uma cavidade é
gerada numa imagem reversa do eletrodo.
Para minimizar a remoção de material ou o desgaste do eletrodo, os parâmetros de operação,
polaridade, e o material do eletrodo são selecionados para se adequar a cada aplicação
específica. Dessa forma, a taxa de desgaste do eletrodo pode ser reduzida a apenas uma
pequena fração daquela experimentada pela peça de trabalho.
Devido ao fato de não haver contato entre peça e ferramenta, não existem forças de corte no
processo. Isso permite ao processo de EDM a usinagem de materiais extremamente frágeis sem
lhes causar danos. O processo também é capaz de usinar furos em ângulos muito inclinados ou
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superfícies curvas sem ter problemas com a derrapagem da ferramenta como usualmente
acontece em processos convencionais.
Uma vantagem adicional desse processo é que a remoção de material acontece
independentemente da dureza do material da peça de trabalho, devido ao fato de essa remoção
se dar termicamente. Essa é a maior vantagem sobre os processos convencionais quando na
furação de materiais de difícil usinagem como tungstênio ou cobalto.
1.4. PARÂMETROS DE PROCESSO
O que caracteriza o regime de corte é a potência elétrica P=VI (voltagem x corrente) e a
duração do pulso elétrico, como ilustra a Fig. (1.5). No caso, ilustram-se três situações com dois
níveis de potência (P1 e P2) e dois níveis de duração do pulso (Δt1 e Δt2). Para P1 e Δt1 tem-se
pequena taxa de remoção de material (TRM). Para P1 e Δt2 tem-se maior TRM que na situação
anterior. Se a energia do pulso (dada pela integral E=∫Pdt) for a mesma (o que ocorreria, por
exemplo, se E2=P1.Δt2 fosse igual a E3=P2. Δt1), a TRM também se mantém.
Figura 1.5 - Representação de níveis de potência e duração de pulso no processo EDM (FONTE: Cruz (1999))
No entanto, a rugosidade é diferente para cada situação, mesmo que a energia seja constante.
Ela será sempre menor para o caso em que o pulso for menor (no caso, para Δt1). Em resumo,
têm-se maiores TRM para maiores potências e durações de pulso. Melhores acabamentos são
obtidos com menores potências e menores durações de pulso. Sobre a relação de desgaste (RD)
entre peça e eletrodo pode-se dizer que também aumenta no mesmo sentido da TRM, na maioria
dos casos experimentados.
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A seleção dos parâmetros do processo EDM é importante na determinação da precisão e no
acabamento superficial obtidas para uma dada aplicação. Os parâmetros são manualmente
selecionados na maioria dos sistemas, porém, recentemente se tornaram disponíveis no mercado
sistemas CNC ou com controladores programáveis para ajustas uma gama de parâmetros para
várias aplicações.
A Fig. (1.6) ilustra o efeito do aumento de corrente. Conforme a corrente é aumentada, cada
centelha individual remove uma cratera mais larga de metal da peça de trabalho. Embora o efeito
líquido seja o aumento da TRM, mantendo-se os demais parâmetros constantes, o aumento da
corrente também leva ao aumento da rugosidade superficial. O mesmo efeito pode ser também
observado quando a voltagem da centelha é aumentada. Um equipamento de EDM é capaz de
operar com corrente entre 0,5 e 400A e voltagem indo de 40 a 400 V DC.
Figura 1.6 - Efeito da corrente no processo de EDM (FONTE: Benedict (1987))
Aumentando-se a frequência dos pulsos e mantendo-se os demais parâmetros constantes,
como mostrado na Fig. (1.7), resulta na diminuição da rugosidade superficial. Isso acontece por
que a energia disponível para remoção de material em um dado período é dividida por um maior
número de centelhas, logo, o tamanho das crateras correspondentes é reduzido. A capacidade de
frequência de máquinas de EDM vai de menos de 180 Hz, para pequenos cortes de desbaste, a
centenas de quilohertz, quando acabamentos finos são requeridos.
Figura 1.7 - Efeito da frequência dos pulsos no acabamento superficial da peça (FONTE: Benedict (1987))
O gap entre eletrodo e peça é determinado pela voltagem e corrente da centelha. Valores
típicos do gap vão de 0,012 a 0,050mm. Quanto menor o gap, melhor a precisão, com um melhor
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acabamento e menores taxas de remoção de material. Conforme o gap diminui, uma eficiência
satisfatória de lavagem do fluido dielétrico é mais difícil de se alcançar.
Aumentar a duração dos pulsos das centelhas tem o efeito de aumentar a TRM, aumentar a
rugosidade superficial e reduzir a taxa de desgaste do eletrodo. Os valores de duração dos pulsos
nas máquinas comuns de EDM vão de poucos microssegundos a vários milissegundos.
1.5. CAPACIDADES DO PROCESSO
O processo de EDM é capaz de usinar todos os materiais condutores de eletricidade,
independentemente de sua dureza. O processo se adequa particularmente bem na furação de
buracos de formas irregulares, ranhuras e cavidades, além de também ser adequado para furação
simultânea de vários pequenos buracos de um ou múltiplos diâmetros.
EDM é um processo de precisão com tolerâncias de 0,025 a 0,0127 facilmente alcançadas.
Com cuidados especiais, tolerâncias finas como 0,007 podem ser obtidas.
Ao se aplicar EDM na furação de pequenos furos, proporções de até 30:1 podem ser obtidas
através de espessuras da ordem de 50mm. Utilizando técnicas otimizadas de lavagem,
proporções de até 100:1 podem ser alcançadas.
A ausência de contado entre peça e ferramenta natural no processo EDM permite a furação
em ângulos rasos (como 20°, por exemplo) nas superfícies, independentemente da dureza do
material ou da geometria da cavidade.
Devido ao ato de a remoção de material da peça se dar por ação térmica, uma camada de
material derretido e posteriormente solidificado, chamada de “recast” (refundido), resta em todas
as superfícies usinadas por EDM. A camada de refundido tem dimensões que variam entre 0,0025
e 0.05mm de espessura. Esse refundido é extremamente duro (65 HRc) e quebradiço. Por causa
das pobres características físicas dessas superfícies, o refundido é frequentemente retirado
mecânica ou eletroquimicamente das superfícies de produtos que requerem altos níveis de
resistência a fatiga.
1.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PROCESSO
As principais vantagens do processo de EDM são: ausência de forças de corte, ausência de
rebarba, ótimo acabamento, alta precisão e irrelevância do material da peça de trabalho. Dentre
as desvantagens, tem-se: baixas taxas de remoção de material (o que provoca altos tempos de
processamento das peças), desgaste do eletrodo (como nos processos convencionais de
usinagem, a ferramenta também sofre desgaste), processo limitado a materiais condutores de
eletricidade, formação do “recast” e de zona termicamente afetada, longo tempo de preparação de
eletrodos de forma complexa e pouca flexibilidade para mudanças rápidas na forma da cavidade.
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1.7. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
Devido a habilidade do processo EDM em usinar materiais endurecidos sem produzir
distorções, usinar peças frágeis sem quebrá-las e furar buracos de diversos formatos em
superfícies curvas com Ângulos íngremes sem deslizamento da ferramenta, EDM é o processo
selecionado com mais frequência por indústrias que se deparam com materiais de usinagem e/ou
design desafiadores.
A indústria automotiva atualmente emprega a furação por EDM para produzir furos de bicos
injetores de precisão. Um outro exemplo de furação por EDM na inústria automotiva pode ser visto
na Fig. (1.8). Cada um dos pequenos reguladores de pressão mostrados são furados com seis
furos de 2 mm. Os furos são realizados simultaneamenteem alto volume, por sistemas
automatizados de EDM.
Figura 1.8 - Peças furadas por EDM para a indústria automotiva (FONTE: Benedict (1987))
Uma grande quantidade de moldes é fabricada por EDM. No exemplo mostrado na Fig. (1.9),
um molde de aço endurecido que será usado para modelagem de uma plug de tomada elétrica foi
usinado por meio de um processo EDM. Layout complexo, fresagem, afiação e polimento são
operações que normalmente seriam necessáris para se fabricar este molde sem o processo de
EDM.
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Figura 1.9 - Molde de um plug de tomada produzido com uma operação de EDM (FONTE: Benedict (1987))
1.8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BENEDICT, G. F., 1987, “Nontraditional Manufacturing Processes”, Marcel Dekker, Nova Iorque,
Estados Unidos.
CRUZ, C., FERNANDES, L. A. e SILVA, E. M., 1999, “INTRODUÇÃO À USINAGEM NÃO
TRADICIONAL”, Uberlândia, Brasil.
http://www.youtube.com/watch?v=FX_KDJr-dv8
1.9. EMPRESAS QUE UTILIZAM A TECNOLOGIA NO BRASIL
Algumas empresas no Brasil, como a EUROTECH, localizada em Indaiatuba, São Paulo, e a
Evolufer Ferramentaria e Usinagens Ltda., localizada em Santo André, São Paulo utilizam a
tecnologia da eletroerosão a fio.
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1.10. DIREITOS AUTORAIS
Os seguintes autores abaixo são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso
incluído no seu trabalho:
Nome do primeiro autor: Luís Fernando Ferreira Silva.
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CAPÍTULO 2
2. ELETROEROSÃO A FIO (WEDM)
2.1. INTRODUÇÃO
A eletro erosão a fio, muito conhecida na literatura geral por wire-EDM ou EDM a fio, é uma
variante do processo de eletro erosão convencional (EDM). Trata-se de um processo especial de
fabricação que, assim como o EDM, utiliza-se de arco elétrico para provocar a erosão e
consequentemente a remoção de material da peça a ser usinada, sendo muito útil em usinagem
de peças complexas, condutoras de eletricidade, com formas bi ou tridimensionais.
O processo de eletro erosão a fio é considerado como uma técnica de manufatura bastante
nova. Seus primeiros estudos e usos são datados de 1968, sendo um processo ainda limitado,
(BENEDICT, 1987). Quando a indústria, em meados da década de 70, começou a entender
melhor os princípios do processo e suas capacidades, o WEDM passou a ser mais conhecido
crescendo rapidamente em tecnologia e aplicabilidades.
Desde então este processo vem ganhando força se tornando numa técnica muito útil na
indústria, na fabricação de peças com baixas tolerâncias, em acabamentos de peças
semiacabadas, na fabricação de matrizes e de ferramentas de usinagem.
A seguir serão abordados os princípios gerais do processo de eletro erosão a fio, os
equipamentos usados, os seus parâmetros e capacidades, além das vantagens e desvantagens e
exemplos de aplicação, sempre comparando com o EDM (eletro erosão convencional), seu
“processo mãe”.
2.2. PRINCÍPIOS DO PROCESSO
Para se entender melhor o processo WEDM é necessário inicialmente compará-lo este com o
EDM. A técnica da eletro erosão a fio se difere da eletro erosão convencional basicamente por
dois fatores. O primeiro deles é a forma de usinagem, enquanto que o EDM usa um eletrodo
ferramenta para erodir a peça por meio da passagem de corrente elétrica e da geração de um
arco elétrico, o WEDM usa um fio. O fio é o próprio eletrodo, nele é que ocorre a passagem de
corrente elétrica. A segunda diferença básica é que no EDM há a necessidade da peça usinada se
encontrar imersa em um banho dielétrico, já no WEDM não há essa necessidade apesar de se
utilizar com frequência a imersão em banho dielétrico.
Os fios em WEDM são extremamente finos sendo seus diâmetros usuais na faixa de 0,05 mm
a 0,30 mm. Pelo fato de se utilizar fio ao invés eletrodo ferramenta, o processo WEDM é usado
para recortes de chapas, blocos para a produção das peças. Ele se assemelha ao processo de
corte de uma serra de fita, com a diferença de não haver contato mecânico do fio com a peça,
existindo um gap, Fig. (2.1), entre a peça e o fio. O fluido dielétrico e um mecanismo de controle
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adaptativo auxiliam a manutenção do gap, que geralmente se encontra na faixa de 0,025 mm a
0,05 mm, como será mostrado logo adiante.
O material da peça é erodido à frente do fio por meio de descargas elétricas que atravessam o
fio sendo isso possível através de uma fonte de tensão DC, que fornece pulsos de eletricidade a
alta frequência. A medida que a corrente percorre o fio, devido as diferenças de polaridade da
peça e do fio, surge-se o arco elétrico com uma formação de semelhante a região plasmática da
soldagem por arco elétrico. A diferença é que na soldagem o arco é usado para unir peças e aqui
é para erodir. De fato inicialmente o arco nas duas situações provoca a erosão porém no primeiro
caso o arco fica localizado em determinada região até esta se fundir enquanto que no segundo o
arco fica até o material ser completamente erodido e removido.
Conforme se pode ver na Fig. (2.1), ocorre não somente a passagem de corrente pelo fio, mas
o próprio fio de desloca longitudinalmente com velocidades de 8 a 42 mm/s por meio de carreteis
(carretel alimentador e carretel de recolhimento), enquanto que o cabeçote da máquina de move
conforme o desenho superficial que se quer obter na peça. É de fato semelhante ao processo de
corte da serra de fita.
Figura 2.1 - Detalhe do mecanismo de corte da Eletro Erosão a Fio (Figura adaptada de Benedict (1987)).
Além do movimento longitudinal vertical do fio e do movimento longitudinal horizontal do
cabeçote a peça de trabalho pode-se mover por meio de uma mesa. Um fator muito interessante e
importante é que o movimento do fio não é necessariamente só vertical e também o do cabeçote
não é necessariamente só horizontal. Pois o processo WEDM é geralmente empregado através
de máquinas CNC de vários eixos como será mostrado logo adiante podendo haver uma
combinação de orientações e movimentos, o que permite a fabricação de peças complexas de
difícil usinagem para processo convencionais.
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Desta forma tem-se como vantagens, que já podem ser constatadas, que as operações são
controladas por computador e a possibilidade de um operador atender diversas máquinas ao
mesmo tempo. Além disso os recortes ou rasgos são obtidos mais facilmente aqui do que com
EDM convencional, em que os eletrodos são caros. Obtêm-se também alto grau de acurácia e
finas superfícies acabadas o que é valioso em aplicações envolvendo fabricação de matriz de
estamparia, matriz de extrusão, partes de protótipo, e até a fabricação de eletrodos ferramenta de
EDM.
2.3. EQUIPAMENTOS
O processo de Eletro Erosão a Fio é realizado por meio de uma máquina específica. Trata-se
de uma máquina CNC criada para WEDM. Um exemplo deste tipo de máquina pode ser visto na
Fig. (2.2). Tais máquinas não costumam ser baratas não, o preço de uma máquina típica fica em
torno de US$ 150 000,00 a US$ 200 000,00. Contudo, por ser em sua grande maioria máquinas
CNC, são programáveis havendo a compatibilidade com os programas CAD facilitando a
preparação e repetibilidade da usinagem. Conforme Benedict (1987) elas também possuem
capacidade de usinar peças de até 300 cm2 e de até 1360 kg.
Figura 2.2 - Máquina de Eletro Erosão a Fio da marca ONA, modelo AF25.
Tais máquinas consistem de quatro subsistemas, Fig. (2.3), que são o sistema de
posicionamento, o sistema de acionamento de arame, a fonte de alimentação e o sistema
dielétrico. Este subsistemas, que serão apresentados dos tópicos seguintes, apresentam
diferenças distintas em relação ao EDM convencional.
20
Figura 2.3 - Diagrama dos subsistemas da máquina de EDM a fio (WEDM).
2.3.1. Sistema de Posicionamento
O sistema de posicionamento da máquina de Eletro Erosão a Fio, Fig. (2.4), consiste geralmente
de uma mesa CNC de dois eixos, podendo ser em alguns casos um sistema de multi-eixos. A
associação de eixos com o comando numérico permite a usinagem automática de peças
complexas. Uma característica marcante e também uma das mais importantes e necessárias do
sistema CNC aqui empregado é o modo de controle adaptativo que garante a consistência e
homogeneidade do gap entre o fio e a peça.
Figura 2.4 - Sistema de posicionamento da máquina de WEDM, mostrando a mesa CNC (FONTE: Benedict
(1987)).
O sistema de posicionamento da máquina de EDM a fio é responsável por algumas outras
características do processo tais como: baixas taxas de corte linear, tipicamente menores que 100
mm/h em 25 mm de espessura de aço; baixa importância da velocidade de processamento do
sistema CNC em comparação com os processos de alta velocidade (high speed processes);
21
trabalhos executados por 10 ou até 20 horas continuamente e sem acompanhamento e a
presença de um sistema de bateria com retroalimentação e auto religamento (reinicia o trabalho
na localização apropriada sem a intervenção humana). Este último é o que possibilita a operação
de trabalhos automáticos e longos, o que é muito frequente na usinagem por EDM a fio.
Lembrando que a usinagem aqui tem como objetivo a obtenção de peças com baixíssimas
tolerâncias dimensionais e primazia por excelentes acabamentos, portanto o tempo e a velocidade
de usinagem não são tão importantes. Na Figura (2.5) pode-se ver alguns dos objetos produzidos
pelo processo de EDM a fio. Observa-se que além dos ótimos acabamentos, consegue-se
produzir peças pequenas e complexas.
Figura 2.5 - ).
2.3.2. Sistema de Acionamento de Arame
O sistema responsável por entregar continuamente fio “fresco” (novo) sobre tensão constante
para a área de trabalho é o sistema de acionamento de arame. Este sistema possui um carretel
alimentador de fio e um carretel de recolhimento do fio, Fig. (2.1). Estes trabalhando em rotações
iguais promovem o deslocamento do fio, geralmente na descendente, de maneira que sempre há
uma porção nova de fio cortando a peça. Além disso pelo fato de haver um desgastes
considerável na superfície de ataque do fio e pelo fato destes fios serem relativamente baratos,
aproximadamente US$ 1, 00 por hora de gasto com fio, os fios acabam sendo descartados. Desta
forma cada porção de fio passa somente uma vez pela peça (área de trabalho). A Fig. (2.6)
mostra o momento de corte e ataque do fio na peça.
22
Figura 2.6 - Momento de ataque e corte do fio na peça (Fonte: http://www.swedm.com/).
Neste sistema duas condições devem ser garantidas: a linearidade do fio e a tensão constante
do fio, Fig. (2.7). A primeira é importante para evitar o afilamento ou conicidade não desejado das
peças, enquanto que o segundo é importante para: evitar afilamento do objeto, evitar estrias de
usinagem, evitar a quebra dos fios e evitar marcas de vibração.
Figura 2.7 - Resultados obtidos com a manutenção da tensão constante do fio.
A conicidade das peças nem sempre é visto como algo ruim, desde que seja algo programado,
esperado. Em muitas situações a capacidade de corte em conicidade é aproveitada. Através de
métodos rigorosos de controle computadorizado do ângulo do fio o corte em conicidade pode ser
23
realizado. Estes métodos associado com as técnicas de usinagem permitem a geração de forma
complexas e irregulares, tal como pode ser visto na Fig. (2.8).
Figura 2.8 - Exemplo de peça complexa com diferentes conicidades, Benedict (1987).
Os materiais comumente usados para os fios são selecionados pelo diâmetro necessário para
o trabalho. Se na fabricação de determinada peça exige-se a operação com diâmetros pequenos,
entre 0,03 mm a 0,15 mm utiliza-se fios feitos de liga de aço-molibdênio, se a aplicação é com
diâmetros grandes, entre 0,15 mm a 0,30 mm utiliza-se fios feitos de cobre, de bronze ou de latão.
2.3.3. Fonte de Alimentação
A fonte de alimentação é outra parte fundamental no maquinário de EDM a fio. Este
subsistema aqui empregado se difere do adotado no processo de EDM convencional por causa de
dois parâmetros: pela corrente de operação e pela frequência dos pulsos.
O primeiro deles, a corrente, é menor do que no processo convencional pelo fato de que a
corrente elétrica é percorrida através de fios de diâmetros pequenos limitando desta forma a
capacidade de condução de corrente. Por causa disso as fontes de alimentação são construídas
para entregar não mais que 20 A.
O segundo fator, a frequência dos pulsos, é maior aqui do que no processo convencional pelo
fato de que como o propósito do processo de EDM a fio é obter acabamento de superfícies mais
lisas deve-se empregar pulsos com frequências altas tais como 1 MHz (mais comum em WEDM).
Uma vez que a alta frequência assegura que cada descarga elétrica remove pouco material
quanto possível reduzindo o tamanho das crateras no processo de eletro erosão.
24
2.3.4. Sistema Dielétrico
O último, mas não menos importante, subsistema é o sistema dielétrico. O dielétrico como já
mostrado anteriormente é um fluido com propriedade de isolar eletricamente uma região, com o
intuito de proteger o meio não permitindo a passagem de corrente elétrica. Mas aqui o fluido
dielétrico tem um papel maior do que isso. Ele é empregado com o objetivo de refrigerar a peça e
o eletrodo que, por causa da corrente elétrica, ficam sujeitos a aquecimentos e aumento de
temperatura; e com o objetivo de remover o material erodido (“cavaco”) da região da usinagem
propriamente dita (região do gap)
O fluido dielétrico usado no processo de EDM a fio é a água deionizada, diferentemente do
convencional que usa óleos dielétricos. Usa-se aqui a água deionizada por quatro motivos básicos
segundo Benedict (1987) que são: baixa viscosidade, alta taxa de resfriamento, alta taxa de
remoção de material e ausência de perigo de incêndio.
A primeira propriedade, a baixa viscosidade, permite a presença de gap de corte pequenos,
garantindo desta forma não só a lavagem adequada na região como também uma melhor
precisão de corte devido o gap ser pequeno. A terceira propriedade aliada a primeira garante uma
melhor remoção de material e eliminação deste da área de trabalho. A desvantagem deste fluido é
que ele não só remove material da peça como também acaba removendo material do fio,
proporcionando um alta taxa de desgaste da ferramenta. O que compressa e mascara este
desgaste excessivo é o fato de o fio não ser reusado. O que explica contudo o fato de não se
aplicar este tipo de dielétrico na usinagem por EDM convencional, uma vez que o eletrodo
ferramenta fica em contato elétrico direto e constante com a peça durante muito tempo.
A segunda propriedade é um fator interessante aqui se for comparado com os óleos dielétricos
convencionais, uma vez a água deionizada apresenta maior eficiência na remoção de calor na
área de corte do que os óleos dielétricos convencionais. Outra vantagem da água deionizada em
relação aos óleos dielétricos é que ela apresenta baixo risco de incêndio, um fator importante se
levado em consideração que o processo WEDM exige muitas usinagem possibilitando assim o
não acompanhamento humano e maximizando portanto o uso automático da máquina CNC. Os
óleos dielétricos por sua vez são líquidos inflamáveis exigindo o acompanhamento humano.
Por fim tem-se a opção de submergir, Fig. (2.9), ou não a peça em banho dielétrico. O
importante é direcionar um jato de fluido dielétrico na interface de corte, sendo que a melhor
opção é o jato de vapor coaxial ao fio. Recomenda-se também possuir um sistema de reuso da
fluido dielétrico como se pode também ver na Fig. (2.9).
25
Figura 2.9 - Modelo de EDM a fio com submersão completa da peça e sistema de reuso do fluído dielétrico.
(Fonte: http://www.mechanicaldesignforum.com/content.php?16-Electro-discharge-wire-cutting-%28EDWC%29).
2.4. PARÂMETROS DE PROCESSO
Segundo Benedict (1987), existem três grandes parâmetros, que são os mais importantes e
que governam o processo de Eletro Erosão a Fio, que são a taxa de corte linear, a velocidade
linear de passagem do fio e a tensão (voltagem).
A taxa de corte linear típica do processo EDM a fio conforme Benedict (1987) se encontra
entre 38 a 115 mm/h para usinagem de chapas de aço de 25 mm de espessura ou então em torno
de 20 mm/h para usinagem de aço com 76 mm de espessura. Contudo as máquinas mais
modernas já conseguem obter taxas de corte bem maiores, segundo o fabricante de máquinas
para EDM a fio, a ONA, seus modelos mais atuais, a AF25, Fig. (2), e a AF 35 conseguem chegar
a até 450 mm2/mim com fios de 0,33 mm de diâmetro.
Quanto a velocidade linear de passagem do fio (velocidade em que o fio passa pela peça),
esta depende das condições de corte. Para cada tipo de corte a velocidade linear de passagem do
fio é alterada. De um modo geral as velocidades típicas se encontram em torno de 8 a 42 mm/s
O último parâmetro, a tensão ou voltagem, é um parâmetro que é controlado com o objetivo de
evitar as eletrólises no fio. Como a medida que se aumenta a tensão a probabilidade de
ocorrência de eletrólise no fio aumenta, emprega-se baixas tensões de operação.
2.5. CAPACIDADES DE PROCESSO DO EDM A FIO
O processo de usinagem por Eletro Erosão a Fio é um processo com a especialidade de
usinagem de peças eletricamente condutoras não se aplicando a peças que não possuem esta
propriedade, contudo trata-se de uma solução fantástica para fabricação e acabamento de peças
cujo material é condutor.
26
Uma das excelentes capacidades deste processo é também a de produzir acabamentos finos
e um alcance de precisões extremamente elevadas. Consegue-se com estes maquinários e estas
técnicas apresentados resoluções de posicionamento de 0,001 mm e obtenção de precisões de
até 0,007 mm. Outra capacidade do processo de EDM a fio, que é muito valorizada, é a obtenção
de arestas de corte com acabamento mais suave.
Contudo para que se obtenha tais características e capacidades algum preço deve ser pago,
Fig. (2.10). Entre elas está a necessidade de se assegurar a uniformidade do diâmetro do fio, a
necessidade de um controle estreito da temperatura do fluído dielétrico e a necessidade de um
controle estreito da resistividade do fluído dielétrico.
Figura 2.10 - Requisitos para a garantia das capacidades do processo WEDM.
2.6. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
De uma maneira geral as aplicações do processo de EDM a fio são bem semelhantes as
aplicações do processo de EDM convencional. A diferença básica é que para a fabricação de um
peça sem EDM a fio exige-se muitas horas de fabricação do eletrodo de EDM convencional além
de haver a necessidade de muitas horas de rebarbação e polimento. Já a mesma fabricação, mas
com EDM a fio o tempo global de fabricação é reduzido em 37 % e o tempo de processamento
assistido é reduzido em 66%. Um exemplo disso é a fabricação de um núcleo estator da matriz de
estampagem, Fig. (2.11), em que há uma grande diferença no tempo total de operação entre EDM
convencional e EDM afio, como se pode ver no gráfico da Fig. (2.12).
27
Figura 2.11 - Núcleo estator da matriz de estampagem (Fonte: http://www.made-in-
china.com/showroom/dansuelou/product-detailwMZmJudEXncq/China-Stator-Rotor-Core-Die.html)
Figura 2.12 - Comparação entre o tempo de processo de fabricação de um núcleo estator da matriz de
estampagem pelo processo de EDM a fio com o EDM convencional (Fonte: Benedict (1987)).
Como se pode ver no gráfico da Fig. (2.12) o tempo com o processo em si de usinagem e o
tempo de preparação são praticamente iguais para o EDM e para o WEDM. Contudo o ganho do
processo de a fio frente ao convencional se dá justamente na não necessidade de fabricação do
eletrodo ferramenta do processo convencional, que é um processo um tanto quanto oneroso em
28
temos de tempo e de custo, pois o seu ótimo acabamento é o que determina a precisão e as
tolerâncias alcançadas pelo processo EDM.
De uma maneira mais específica as aplicações do processo WEDM envolvem a fabricação de
matrizes de diversos tipos e diversas espessuras, matrizes para presas de estampagem,
fabricação de matrizes de extrusão, matrizes para compactação de metal em pó, usinagem de
rebolos (grinding wheel form tools), fabricação de medidores de perfil e modelos, e uma das mais
interessantes que é a fabricação de eletrodos de EDM convencional, tanto no desbaste quanto no
acabamento.
O processo de Eletro Erosão a fio é usado para a realização de cortes em peças para dar
forma a superfícies. Como seu acabamento e precisão são praticamente perfeitos ele é ideal para
a fabricação dos eletrodos de EDM convencional, que depende de ser bem feito para garantir a
qualidade e as especificações do processo convencional.
2.7. RESUMO GERAL
De uma maneira geral o processo de Eletro Erosão a Fio, assim como qualquer outro processo
de fabricação convencional ou não, apresenta suas vantagens e desvantagens. As principais
vantagens deste processo, que o torna útil e aplicável, são: a desnecessária fabricação de
eletrodo, a ausência de forças de corte, a presença de usinagem não tripulada, a redução dos
custos de matrizes em 30 a 70% e a capacidade de corte de materiais endurecidos (alta dureza),
tais como metal duro, widia, entre outros.
Como desvantagens a Eletro Erosão a Fio apresenta: alto custo de capital (investimento),
reformulação de camadas, devido a criação de uma pequena zona termicamente afetada que
pode apresentar microtrincas e posteriormente ser destacar em camadas; possibilidade da
ocorrência de eletrólise em alguns materiais; baixas taxas de corte, e não aplicação em peças
muito grandes.
2.8. EMPRESAS QUE UTILIZAM O PROCESSO NO BRASIL
Algumas empresas no Brasil, como a EUROTECH, localizada em Indaiatuba, São Paulo, e a
Evolufer Ferramentaria e Usinagens Ltda., localizada em Santo André, São Paulo utilizam a
tecnologia da eletroerosão a fio.
2.9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BENEDICT, G. F., 1987, "Nontraditional Manufacturing Processes", Marcel Dekker, Nova Iorque,
Estados Unidos.
29
2.10. DIREITOS AUTORAIS
Os seguintes autores abaixo são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso
incluído no seu trabalho:
Nome do primeiro autor: Willis Alcantara Manzan Júnior.
30
CAPÍTULO 3
3. ABRASÃO POR DESCARGA ELÉTRICA (EDG)
3.1. INTRODUÇÃO
A abrasão por descarga elétrica é uma variação da abrasão convencional. Neste processo,
contudo, a peça e a ferramenta não estão em contato na maior parte do tempo. Em alguns
pequenos intervalos de tempo há o contato entre os dois. A remoção de material é através da
descarga elétrica gerada, onde peça e ferramenta são carregadas eletricamente. O processo é
bem similar ao de eletroerosão. Um rebolo rotativo é usado como eletrodo ou ferramenta de corte
na abrasão por descarga elétrica. Tanto o rebolo quanto a peça são submergidos em um tanque
contendo óleo hidrocarboneto. Pulsos elétricos entre o rebolo e a peça são fornecidos em uma
fonte a qual é capaz de gerar 250.000 pulsos por segundo. Eletricamente, o rebolo é carregado
negativamente e a peça positivamente.
O fluido dielétrico flui através de uma pequena distância mantida entre o rebolo e a peça. O
movimento rotativo do rebolo assegura que o escoamento do fluido dielétrico será contínuo e
uniforme, eliminando os problemas de escoamento geralmente encontrados na eletroerosão
comum.
Figura 3.4 - Esquema ilustrativo da abrasão por descarga elétrica
3.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
Há muitas semelhanças entre a abrasão por descarga elétrica, a eletroerosão e a abrasão
convencional. A fonte de energia e o sistema de reuso do fluido dielétrico são idênticos a
eletroerosão convencional. Em contrapartida, o movimento de eixo da máquina, a montagem do
rebolo e a aparência como um todo é muito similar a abrasão convencional.
31
Figura 3.5 - Equipamento de abrasão por descarga elétrica
3.2.1. Rebolos
Os rebolos utilizados no processo são porosos, com baixa concentração de grafite e possuem
entre 100 e 305 mm de diâmetro. A sua largura pode variar de 0,25 a 152 mm.
Devido a sua formação de grafite, o formato da superfície do rebolo desejado pode ser obtido
com técnicas baratas com ferramentas de aço rápido.
O custo dos rebolos variam de 50 (grafite) até 1500 dólares (diamante).
Figura 3.6 - Rebolo rotativo EDG
32
3.2.2. Servomecanismo
O servomecanismo para este processo é único, pois deve ser preciso o suficiente para manter
a pequena distância entre o rebolo e a peça. Além disso, ele dever ser sensível para detectar a
taxa de remoção de material e parar em caso de obstrução de material removido. Enfim, o
mecanismo deve garantir os parâmetros de corte e de corrente sempre constantes.
3.3. PARÂMETROS DE PROCESSO
As máquinas de abrasão por descarga elétrica, assim como as de eletroerosão, existem nas
mais variadas capacidades. As correntes podem variar de 0,5 a 200 A e de 40 a 80 V em corrente
contínua. Assim como a eletroerosão, quanto maior a corrente, maior a taxa de remoção de
material. Entretanto se a corrente aumenta, em uma dada frequência, a superfície da peça torna-
se mais rugosa e a zona termicamente afetada também aumenta.
A corrente geradora da faísca também determina a relação da distância entre peça e rebolo e
na superfície usinada. Se esta distância aumenta, a superfície fica mais rugosa.
Corrente excessiva pode ser maléfica para materiais que contém cobalto. Neste caso, usa-se
correntes menores.
A frequência do processo é ajustado de 50.000 a 250.000 Hz. Quanto maior a frequência, mais
suave a superfície ficará.
A velocidade do rebolo do processo é menor em relação a abrasão convencional. Para um
rebolo de 305 mm de diâmetro uma velocidade de 125 rpm é recomendado para melhores
resultados.
A abrasão por descarga elétrica fornece para o fluido dielétrico um escoamento uniforme entre
peça e rebolo, o processo cíclico é fácil de ser previsto e repetido. A Eq. (1) pode ser usado para
se prever o ciclo em minutos, onde V é o volume de material removido em cm³, I é a corrente em
amperes e k é uma constante que relaciona a taxa de remoção do material específico que está
sendo usinado. O valor de k para dois matérias bem comuns são: 0,016 cm³/min A e 0,004
cm³/min A para o carbono.
(1)
3.4. CAPACIDADE DO PROCESSO
Por causa da natureza de não contato entre peça e rebolo, ele é utilizado na fabricação de
seções muito finas ou muito frágeis. A dureza do material não importa, uma vez que o processo se
dá pela erosão efetuada pelas descargas elétricas.
33
A abrasão por descarga elétrica é capaz de erodir materiais extremamente duros, como os
carbetos, em taxas de 3 a 4 vezes maior do que os rebolos de diamantes.
O processo gera acabamento superficial em torno de 0,2µ para carbetos e 0,3 µ para aço.
3.5. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
A única restrição para o material ser abrasado por descarga elétrica é a sua condutividade
elétrica.
Como principais aplicações, tem-se a afiação de ferramentas de metal duro e na indústria de
semicondutores.
3.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PROCESSO
Como vantagens da abrasão por descarga elétrica, temos a abrasão sem contato mecânico,
rebolos de baixo custo e a abrasão ocorre com qualquer material condutor.
Já como desvantagens, os rebolos são frágeis e possibilidade de incêndio do fluido dielétrico.
3.7. FABRICANTES DE MÁQUINAS
Como fabricantes temos a Transocean Machine Compagny Inc., do Canadá, a MasterGrind
Inc, dos EUA.
3.8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BENEDICT, G. F., 1987, “Nontraditional Manufacturing Processes”, Marcel Dekker, Nova Iorque,
Estados Unidos.
3.9. DIREITOS AUTORAIS
Os seguintes autores abaixo são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso
incluído no seu trabalho:
Nome do primeiro autor: Anderson Juliano Silvestre.
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