Princípio da usinagem por microdescarga elétrica (Micro EDM)

A Micro Electric Discharge Machining (EDM) é uma técnica de fabricação sofisticada utilizada no setor de engenharia de precisão para usinar materiais condutores. Esse processo diverge significativamente dos métodos de usinagem convencionais por empregar energia elétrica em vez de mecânica. Aqui, vamos nos aprofundar nos princípios fundamentais que regem a microerosão e delinear como ela atinge com eficiência a alta precisão na usinagem.

Princípio básico do micro EDM

O micro EDM opera com base no princípio de remoção de material por meio do uso controlado de faíscas elétricas que ocorrem entre um eletrodo ferramenta e uma peça de trabalho, tudo contido em um meio líquido isolante. A Figura 1.1 mostra um diagrama esquemático do equipamento básico usado em micro EDM. Durante o processo de usinagem, uma fonte de alimentação pulsada fornece pulsos de corrente contínua, e um dispositivo de controle automático de alimentação mantém uma pequena folga de usinagem entre o eletrodo da ferramenta e a peça de trabalho. O metal é removido pela erosão instantânea de alta temperatura causada pelas faíscas pulsadas, resultando em crateras de descarga. Diferentemente da usinagem mecânica tradicional, que depende da energia mecânica para a remoção do material, a microEDM depende da energia elétrica. Além disso, como o eletrodo da ferramenta e a peça de trabalho mantêm um pequeno espaço sem contato direto, não há força de corte macroscópica, o que permite a usinagem de peças de trabalho com dureza maior do que a do material da ferramenta. Os principais componentes e suas funções no micro EDM são os seguintes:

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1. Fonte de alimentação pulsada:
   • Gera pulsos de corrente contínua (CC) que são essenciais para criar as faíscas elétricas necessárias para a usinagem.
2. Controle automático de alimentação:
   • Mantém um pequeno espaço ideal entre o eletrodo da ferramenta e a peça de trabalho, garantindo a geração consistente de faíscas e a remoção de material.
3. Interação entre o eletrodo e a peça de trabalho:
   • O eletrodo da ferramenta e a peça de trabalho não se tocam fisicamente; em vez disso, um pequeno espaço é mantido onde as faíscas ocorrem, permitindo que a ferramenta usine materiais mais duros do que ela mesma sem contato direto ou forças de corte macroscópicas.

Mecânica da remoção de materiais

O processo de remoção de material no micro EDM é facilitado por várias etapas:

1. Formação de um campo elétrico:
   • Uma tensão pulsada cria um campo elétrico desigual entre os eletrodos. Quando a intensidade do campo atinge um valor crítico, ele causa emissão de campo, levando à emissão de elétrons de alta velocidade.
2. Ionização e decomposição:
   • Os elétrons emitidos colidem com os átomos no fluido de trabalho, ionizando-os e, por fim, causando uma quebra do fluido, que forma um canal de descarga.
3. Geração de calor e erosão de materiais:
   • O movimento rápido de íons e elétrons dentro do canal gera um calor significativo, fazendo com que o material nas superfícies do eletrodo derreta e vaporize, formando crateras de descarga.
4. Remoção de produtos de erosão:
   • A expansão do gás no canal de descarga exerce uma pressão que ajuda a expulsar os materiais fundidos e vaporizados para fora da zona de descarga.

Controle e otimização em micro EDM

No micro EDM, o controle da duração e do intervalo do pulso é fundamental. Após cada descarga de pulso:

• Deionização do fluido de trabalho:
  • O fluido de trabalho precisa de tempo para retornar ao seu estado de isolamento. Uma deionização insuficiente pode levar a descargas de arco estáveis indesejáveis que podem danificar o processo de usinagem.
• Tempo de intervalo de pulso:
  • O tempo adequado entre os pulsos garante que o fluido seja totalmente deionizado e elimine os produtos de erosão, evitando curtos-circuitos e garantindo a estabilidade das descargas subsequentes.

Aplicações e vantagens

O micro EDM é amplamente utilizado em setores que exigem alta precisão e a capacidade de usinar materiais extremamente duros. Suas aplicações abrangem vários setores, como o aeroespacial, para usinagem de furos de resfriamento em pás de turbinas, o campo médico, para criação de implantes complexos, e o setor de ferramentas e matrizes, para fabricação de moldes detalhados.

Conclusão

O micro EDM se destaca no mundo da fabricação devido à sua capacidade de usinar materiais condutores de qualquer dureza com precisão e sem contato direto. Esse processo é essencial para a produção de geometrias complexas que são difíceis de obter com os métodos de usinagem tradicionais. O desenvolvimento contínuo da tecnologia de microEDM continua a aprimorar seus recursos, tornando-a uma ferramenta essencial no arsenal de técnicas modernas de fabricação.