Apostila de Eletroerosão 2012.2

MÁQUINAS ESPECIAIS DE USINAGEMProf. Luiz Antonio ELETROEROSÃO 1. INTRODUÇÃO Os processos não tradicionais de usinagem têm evoluído em função do aumento crescente das necessidades da sociedade moderna. Invenções têm sido realizadas para atender a essas necessidades e novas ferramentas têm sido disponibilizadas para permitir a criação crescente dessas sofisticadas invenções. Uma invenção que criou novos desafios na área de fabricação foi a aviação. No esforço pelo aumento da performance, o vôo lento das aeronaves evoluiu até chegar aos veículos espaciais e isso necessitou uma contínua melhoria nos materiais para atender às demandas por maiores temperaturas de operação dos propulsores e da própria estrutura. Em um período de um pouco mais de 60 anos, as temperaturas de operação das turbinas aumentaram em mais de 1100% e a temperatura de operação da estrutura das aeronaves exigiu um aumento em mais de 2500% para suportar o aumento da fricção resultante das velocidades extremamente altas. Desenvolvimentos tecnológicos desse tipo têm provocado a criação de novos materiais, muitas vezes difíceis de serem usinados. A dificuldade de usinagem desses materiais é resultado de alta dureza, baixas propriedades térmicas, reatividade química com a ferramenta de corte e microestrutura não homogênea. Em muitos casos, a única forma efetiva para usinagem desses materiais é pelos métodos não tradicionais de usinagem. Processos não tradicionais de usinagem são subdivididos de acordo com a forma de energia utilizada. A figura 1 mostra uma relação dos processos não tradicionais. FIGURA 1 – PROCESSOS NÃO TRADICIONAIS DE USINAGEM Prof. Luiz Antonio 1 ELETROEROSÃO 2. HISTÓRICO DA EDM A história do processo de usinagem por eletroerosão começou em 1943, com a invenção de seu princípio pelos cientistas russos Boris e Natalya Lazarenko, em Moscou. O governo soviético solicitou a eles que investigassem o desgaste causado pelo centelhamento entre contatos elétricos de tungstênio, um problema no qual foi particularmente crítico para manutenção de motores automotivos durante a segunda guerra mundial. Colocando os eletrodos em óleo, eles verificaram que as centelhas eram mais uniformes e previsíveis do que no ar. Eles observaram também que as descargas elétricas oriundas de um capacitor poderiam ser utilizadas na usinagem dos materiais. Então, eles tiveram a idéia de inverter o fenômeno e usar as descargas elétricas como um método de erosão. Sendo assim, realizaram estudos visando ao aumento e controle dessa remoção, para que pudessem atingir parâmetros satisfatórios do processo. Embora eles não tenham resolvido o problema inicial, os Lazarenko desenvolveram durante a guerra as primeiras máquinas EDM (Electrical Discharge Machine) que foram muito empregadas para erodir metais duros, tais como o tungstênio ou carbeto de tungstênio. O circuito Lazarenko permaneceu como o gerador padrão para EDM durante anos. Na década de 50, houve um progresso na compreensão do fenômeno da erosão. Foi também durante este período que as indústrias produziram as primeiras máquinas EDM (figura 2). As indústrias Suíças foram as primeiras a entrar neste mercado e permanecem até hoje. Agie foi fundada em 1954 e les Ateliers des Charmilles produziram suas primeiras máquinas em 1955. Devido a pobre qualidade dos componentes eletrônicos, a performance das máquinas era limitada nesta época. (a) (b) FIGURA 2 – 50 ANOS DE EVOLUÇÃO EM MÁQUINAS EDM: (A) ELERODA D1 (1955) E (B) ROBOFIL 2050 TW (2005) DA CHARMILLES (imagens © Charmilles Technologies). Prof. Luiz Antonio 2 ELETROEROSÃO Na década de 60, o desenvolvimento de semicondutores permitiu considerável melhoria nas máquinas EDM. Essas máquinas se tornaram confiáveis e produziram surpefícies com qualidade controlada. Com a introdução do controle numérico, entre o final da década de 60 e início da década de 70, o movimento dos eletrodos se tornou muito mais preciso. Sistemas CNC melhoraram anda mais a performance das EDM em meados da década de 70. Durante as décadas seguintes, foram feitos esforços principalmente no projeto dos geradores, processo de automatização, servo-controle e robótica. Aplicações de micro-usinagem tornaram-se de interesse também durante a década de 80. Finalmente, novos métodos para controle de processo surgiram na década de 90: redes neurais e lógica fuzzy. 3. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO A ferramenta (eletrodo) e peça-obra, são posicionadas convenientemente dentro de um recipiente (bandeja) e este é preenchido com um líquido dielétrico, o qual atua como isolante e trocador de calor (figura 3). Entre o eletrodo (ferramenta) e a peça-obra (material a ser usinado), não há contato direto. Entre eles existe uma pequena distância chamada “gap”. O gap é preenchido com o líquido dielétrico e é controlado pelo sistema eletrônico da máquina, não podendo haver o contato entre ferramenta e peça- obra, pois origina curto-circuito. Eletrodo e peça são conectados a uma fonte de corrente contínua através de cabos, sendo que há um interruptor para abrir e fechar o circuito. Ao fechar o circuito, salta uma faísca (centelha) entre eletrodo/peça. Cada centelha produz calor suficiente para vaporizar uma pequena quantidade de material da peça, deixando uma pequena cratera em sua superfície. A corrente é ligada e desligada intermitentemente e uma série de descargas elétricas entre a peça-obra e o eletrodo ocorre. Esta descarga elétrica ocorre milhares de vezes por segundo e erode a peça-obra no formato desejado. Somente materiais condutores de eletricidade podem ser usinados por uma contínua e controlada erosão da superfície, por descargas elétricas a partir de um eletrodo com a geometria adequada, onde o eletrodo nunca toca a peça-obra. A ferramenta produz uma imagem reversa (figura 4) na peça-obra de tal maneira que formas intrincadas e complexas podem ser reproduzidas. Muitas formas que requereriam a fabricação de algumas partes separadas podem ser produzidas em uma única peça por este processo. Os eletrodos também sofrem erosão, mas a uma taxa bem inferior a imposta à peça-obra. É possível produzir pequenas formas detalhadas usando um único eletrodo, mas quando o volume de material a ser removido aumenta, é usualmente mais econômico usar dois eletrodos: um para alta remoção de material com baixa taxa de desgaste e um para melhorar o acabamento superficial e atender os requisitos de projeto com um pequeno gap. Os eletrodos são geralmente usados muitas vezes antes serem recuperados ou substituídos quando necessários. Prof. Luiz Antonio 3 ELETROEROSÃO FIGURA 3 – DESENHO ESQUEMÁTICO DO PROCESSO EDM: 1 - Bandeja de trabalho; 2 - Mesa de trabalho; 3 – Peça-obra; 4 – Eletrodo; 5 – Dielétrico; 6 - Interruptor de corrente; 7 - Cabo de polaridade (-); 8 - Cabo de polaridade (+); 9 - Fonte geradora de corrente contínua. FIGURA 4 – FERRAMENTA PRODUZ IMAGEM REVERSA NA PEÇA-OBRA Prof. Luiz Antonio 4 O capacitor se descarrega repentinamente através do circuito ionizado. Esta tensão de disparo varia consideravelmente em função da distância geométrica ("gap") que separa os eletrodos e do grau de ionização do espaço situado entre as duas superfícies que participam na usinagem. Vo= Tensão na fonte. originando a faísca destruidora. Vd = Tensão de descarga. Neste momento. tc = Tempo de carregamento FIGURA 5 – CIRCUITO LAZARENKO E GRÁFICOS Ao aplicar-se tensão (voltagem) ao circuito por intermédio da fonte de corrente contínua. equipando máquinas de eletroerosão (figura 5). R = Resistor. foi por longos anos utilizados na construção de geradores. CIRCUITO LAZARENKO O princípio do primeiro gerador utilizado. há o carregamento do capacitor C (através da resistência R) até chegar à tensão de ionização do dielétrico. chamado de circuito Lazarenko (circuito de relaxação RC). C = Capacitor. Luiz Antonio 5 . td = Tempo de descarga. Vc = Tensão do capacitor. Desta maneira. a tensão do capacitor atinge a tensão de disparo. é possível que a descarga seja produzida com um nível de potência baixo. ELETROEROSÃO 4. Prof. uma distinção deve ser feita entre o gap frontal e lateral (figura 6). igual ou menor em relação à da peça. podemos citar: . Como desvantagens. resistentes a usinagens convencionais através da eliminação de cavacos. exceto o movimento de penetração do eletrodo. FIGURA 6 – GAP FRONTAL E LATERAL Prof. aços tratados termicamente. Mesmo para uma pequena profundidade de corte. Na usinagem por eletroerosão não existe contato mecânico entre o eletrodo e peça. mas sim contato físico. Assim. que assegura a continuidade da eliminação do material. ELETROEROSÃO 5. a combinação dos materiais. apenas uma descarga de cada vez. Portanto.Fácil aprendizado e treinamento rápido do operador de máquina.Só se consegue usinar materiais condutores de eletricidade. . separadas umas das outras no tempo.O tempo de usinagem é normalmente elevado. Isto se deve ao fato de que a eliminação do material por faiscamento não exige movimento relativo entre o eletrodo e a peça.Capacidade de reprodução automática das formas. tais como: . o eletrodo (ferramenta) pode possuir a sua resistência mecânica maior. como será visto no item 10. CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO Este processo caracteriza-se pelo fato de que a eliminação de material é obtida por uma sucessão de descargas elétricas.Sua capacidade de usinar metais ou ligas duras. isto é. enquanto que o gap lateral depende da duração e intensidade dos pulsos de descarga. . a tensão em vazio e outros valores pré-determinados. podemos citar alguns materiais como o metal duro. este fenômeno é unitário e periódico. podemos obter peças com perfis geométricos complexos. Luiz Antonio 6 . . Assim. Além disso. carbeto de tungstênio etc. O gap frontal é determinado pelo controle do sistema. aços ferramenta. O processo de usinagem por eletroerosão apresenta diversas vantagens. Luiz Antonio 7 . mais atraente a usinagem por eletroerosão. podemos citar: 9 Fabricação de ferramentas. conforme figura 7. FIGURA 7 – MICROFUROS COM GEOMETRIA COMPLEXA OBTIDOS POR MICRO EDM Prof. 9 Matrizes de corte. particularmente. São diversas as aplicações deste processo. APLICAÇÕES A eletroerosão é uma moderna técnica de usinagem que possui vantagens sobre outros processos convencionais de usinagem dos metais. 9 Corte de materiais. na faixa de 100 µm. 9 Modificação de ferramenta (Ex. usual para aqueles considerados difíceis de usinar. ELETROEROSÃO 6. Quanto mais duro o material da peça-obra. Este processo permite a usinagem de muitos materiais e é. Dentre elas. forjamento e injeção de plástico. 9 Desintegração de ferramentas quebradas em peças.: aumento de diâmetro). 9 Usinagem de microfuros. É também muito adequado para usinagem de paredes muito finas ou componentes frágeis sem distorção devido à ausência de forças mecânicas durante a operação de usinagem. estampagem. CARACTERÍSTICAS DAS SUPERFÍCIES USINADAS Em operações por eletroerosão.000°C. usualmente na forma de micro-esferas (figura 8). Na peça-obra são formadas depressões. São formados gases que condensam no dielétrico. em forma de crateras (figura 9). ELETROEROSÃO 7. a eliminação do material ocorre principalmente através de um fenômeno térmico. Luiz Antonio 8 . PARTÍCULAS REMOVIDAS DETALHE DE UMA PARTÍCULA FIGURA 8 – MATERIAL ERODIDO NA ELETROEROSÃO POR PENETRAÇÃO UMA DESCARGA SUPERFÍCIE OBTIDA COM EDM FIGURA 9 – ASPECTO DA SUPERFÍCIE DA PEÇA-OBRA Prof. Durante uma descarga a temperatura atinge cerca de 10. a saber: camada de material fundido e redepositado. A primeira delas. a ZAC está dividida em duas regiões. constataremos a existência dessas camadas. A segunda. Como decorrência disso. a superfície e a camada subjacente de uma peça erosionada pode ser dividida em três regiões (figura 10). situada logo abaixo da camada de material fundido é a camada temperada onde a temperatura atingida fica acima da temperatura de austenitização. FIGURA 11 – FOTOMICROGRAFIA MOSTRANDO AS REGIÕES FORMADAS APÓS USINAGEM COM ELETROEROSÃO EM AÇO AISI A2 (57 HRC) Prof. Analisando o corte metalográfico de uma amostra usinada por eletroerosão. zona afetada pelo calor (ZAC) e o material base. porosa. Luiz Antonio 9 . Alguns apresentam sensíveis alterações de estrutura. ocorrendo formação de martensita dura e frágil. conforme figura 11. imediatamente abaixo é a camada revenida em altas temperaturas. produzindo uma microestrutura macia e com baixa dureza. uma influência sobre a microestrutura do material erosionado (figura 10). FIGURA 10 – CAMADA SUPERFICIAL E SUBSUPERFICIAL DE UMA AMOSTRA Por outro lado. Imediatamente abaixo desta superfície está a ZAC seguido pela região com a microestrutura inalterada (Material base). Esta influência será maior ou menor. evidentemente. A camada de material fundido e redepositado espalhada sobre a superfície é normalmente trincada e. ELETROEROSÃO 8. em alguns casos. MICROESTRUTURA O efeito da descarga elétrica com altíssima temperatura tem. de acordo com o material usinado. Luiz Antonio 10 . dependendo da aplicação da peça a ser usinada. semi-acabamento. quando se usina com a intenção de obter uma maior taxa de remoção de material.desbaste. apresentar. o que implica maior intensidade de corrente elétrica. O tempo de duração do pulso para formação das descargas elétricas também exerce influência sobre a espessura das camadas (figura 12). sua resistência à esforços cíclicos. Prof. (a) Aço AISI H13 temperado (52 HRC). observa-se que tal camada apresenta espessura bastante reduzida quando da comparação com a situação anterior. pelo exposto. dependendo das condições de trabalho . (b) Aço AISI H13 recozido A figura 13 evidencia a presença de microtrincas que as superfícies de peças usinadas por eletroerosão podem. Portanto. (a) (b) FIGURA 12 – ESPESSURA DAS CAMADAS E FREQUENCIA DE MICROTRINCAS NA CAMADA SUPERFICIAL. tem-se superfície com maior rugosidade e encoberta por espessa camada de material. deve-se ter cuidado ao utilizar o processo de eletroerosão. principalmente. Ao se usinar com baixa intensidade de corrente. Estas trincas costumam surgir nas camadas de material que se depositam sobre a superfície usinada . assim. Assim. fazendo com que a mesma tenha reduzido.e se estendem pelo interior da peça.figura 13 (detalhe) e figura 14 (ampliação) . ELETROEROSÃO A espessura da camada fundida e redepositada varia em função da energia empregada no processo. Luiz Antonio 11 . ELETROEROSÃO FIGURA 13 – CAMADAS DE MATERIAL DEPOSITADAS FIGURA 14 – MICROTRINCAS GERADAS EM PEÇA POR ELETROEROSÃO Prof. conforme figura 15. (3) FUSÃO E EVAPORAÇÃO DE MATERIAL NOS ELETRODOS. Esta teoria considera que o ciclo de uma descarga elétrica ocorre em quatro fases consecutivas entre dois eletrodos submersos em um meio líquido de trabalho. ELETROEROSÃO 8. (1) FASE DE IGNIÇÃO DA DESCARGA. (2) FORMAÇÃO DO CANAL DE PLASMA. FENÔMENO FÍSICO ENVOLVIDO NA REMOÇÃO DE MATERIAL A teoria termoelétrica é a que apresenta atualmente as melhores explicações do fenômeno de remoção de material por descargas elétricas. Luiz Antonio 12 . FIGURA 15 – FASES DE UMA DESCARGA ELÉTRICA NO PROCESSO EDM. (4) EJEÇÃO DO MATERIAL FUNDIDO Prof. Se a energia de ligação desses elétrons é menor. Este processo cíclico aumenta a concentração de elétrons e íons no meio dielétrico entre a ferramenta e peça-obra. Nesse instante. dependendo da energia de ionização das moléculas do dielétrico e a energia do elétron (processo chamado por ionização por impacto). Essa emissão é chamada de emissão fria e esses elétrons emitidos de elétrons primários. ocorrem colisões entre os elétrons e as moléculas do dielétrico (figura 16). sendo que no princípio não há fluxo de corrente devido à resistência proporcionada pelo fluido dielétrico. dando início a uma reação em cadeia.05 a 1 mm. resultando em um aumento do campo elétrico entre o eletrodo e a peça-obra. mais íons positivos e elétrons são gerados devido a essas colisões. elétrons são emitidos a partir da peça-obra (assumindo a peça-obra estar conectada ao terminal negativo). Entre os eletrodos é aplicada uma tensão em aberto (vazio) que pode variar de 60 a 300 V. Essa colisão pode resultar em ionização da molécula do dielétrico. Com o ganho de velocidade e energia. Os elétrons primários são acelerados na direção da ferramenta através do meio dielétrico. Quando o campo elétrico é estabelecido entre a ferramenta e a peça-obra. Então. os elétrons livres na peça-obra estão sujeitos a forças eletrostáticas. ELETROEROSÃO Inicialmente. A concentração é tão alta que o material existente no canal seria caracterizado como “plasma”. no movimento em direção da ferramenta. Esse movimento de elétrons e íons pode ser visualizado no momento que ocorre uma centelha. repentinamente. dado pela razão entre a tensão e a distância entre eles. um grande número de elétrons escoará a partir da peça- obra em direção à ferramenta e íons a partir da ferramenta para a peça-obra. A resistência elétrica em tal canal de plasma (figura 15(2)) seria muito pequena. quando os elétrons são acelerados. FIGURA 16 – REPRESENTAÇÃO DA FASE DE IGNIÇÃO Prof. Então. o servomecanismo avança o eletrodo-ferramenta em direção à peça-obra até se aproximar de uma determinada distância. os eletrodos são posicionados na máquina e separados entre si de uma pequena distância entre 0. Vamos supor que a peça-obra está conectada ao terminal negativo (cátodo) do gerador e a ferramenta está conectada ao terminal positivo (ânodo). Luiz Antonio 13 . Parte deste material é expulso pela lavagem do dielétrico para fora da cavidade. Durante a aplicação da descarga. O canal de plasma se mantém continuamente expandindo e com ele a temperatura e densidade de corrente dentro do canal decresce. ELETROEROSÃO Durante a fase de fusão/evaporação de material. o sistema de controle do servo-mecanismo da máquina controla o gap frontal. De acordo com a duração da descarga elétrica. o eletrodo e a peça-obra apresentam em suas cavidades superficiais temperaturas próximas às de ebulição dos seus respectivos materiais. O principal mecanismo responsável pela remoção de material no processo de eletroerosão está associado ao fenômeno de superaquecimento do material fundido nas cavidades dos eletrodos. sendo a outra parte deste material solidificada na própria cratera. Isto produz uma pressão elevada dentro do canal de plasma. Durante a duração de descarga. Este canal dilatado está ainda sob alta pressão devido à evaporação do líquido dielétrico e material do eletrodo/peça-obra. conforme se observa na Figura 15(3). No entanto. Desta forma evita-se a formação de arcos e curtos circuitos. uma pequena cratera é gerada nas superfícies do eletrodo e da peça-obra devido à queda brusca da pressão (ondas de choque são formadas) que resulta no colapso da bolha de gás e na extinção do canal de plasma. Prof. o sistema de controle do gerador da máquina interrompe instantaneamente a corrente elétrica estabelecendo um intervalo de tempo até o início de um novo ciclo de descarga. resultando em uma pequena poça de material líquido em ambos. Com a suspensão da descarga. as superfícies das cavidades fundidas nos eletrodos estão superaquecidas. Durante o tempo de aplicação da descarga. conforme figura 15(3). como destacado pela figura 15(4). Luiz Antonio 14 . o plasma de alta energia funde continuamente por condução térmica uma certa quantidade de material tanto no eletrodo como na peça-obra. Esse material evaporado forma uma grande bolha de gás em volta do canal de plasma. o elevado escoamento de corrente através do canal de plasma produz alta temperatura nas superfícies da ferramenta e peça- obra. capaz de separar o material fundido das paredes destas cavidades. eletrodo/peça-obra e o dielétrico. com temperaturas próximas àquelas de ebulição do material. pouco material se evapora devido à alta pressão que o plasma exerce sobre estas cavidades. O canal de plasma se estabiliza quando o equilíbrio térmico é estabelecido entre o calor gerado e o calor perdido por evaporação. O canal de plasma formado é mantido por um período de duração especificado pelo operador. Ao final da duração da descarga especificada pelo operador. A máquina mostrada na figura 17 mostra o tipo de equipamento empregado em eletroerosão por penetração. FIGURA 17 – MÁQUINA DE ELETROEROSÃO (ENGEMAQ EDM 440 NC) Prof. sistemas de controle do avanço entre o eletrodo e a peça-obra e pelos cabos de alimentação de energia.O sistema mecânico é responsável pelo movimento relativo entre o eletrodo e a peça-obra. filtros. sendo este o conjunto encarregado da alimentação do fluido dielétrico durante o processo de usinagem e pela sua limpeza. elétrico e o sistema do dielétrico: . Este sistema é fundamental para a obtenção de um bom rendimento no processo por eletroerosão. Luiz Antonio 15 . EQUIPAMENTO Os principais componentes de uma máquina de eletroerosão por penetração são os sistemas mecânico.O sistema elétrico é composto pelo gerador. sendo composto por três elementos.O sistema dielétrico é composto pelo reservatório. . O primeiro elemento é constituído pela mesa de trabalho. . ELETROEROSÃO 9. A construção da máquina é em forma de C e consiste de uma coluna e uma base. recipiente de trabalho e bomba. sendo o posicionamento da peça nos eixos X.Y executados pelo seu movimento manual. 1 GERADOR O gerador é um constituinte importante do equipamento de eletroerosão. fornecida pela concessionária. Luiz Antonio 16 . têm todos os seus parâmetros controlados (duração do pulso. de acordo com as necessidades operacionais. ELETROEROSÃO 10. enquanto que as descargas elétricas são distribuídas sobre toda superfície da ferramenta conduzindo a uma remoção uniformemente distribuída de material sob a ferramenta. REDE ELÉTRICA TRANSFORMAÇÃO NO CORRENTE UTILIZADA GERADOR FIGURA 19 – ETAPAS DE TRANSFORMAÇÃO DA CORRENTE NO GERADOR Prof. por meio de botões no painel do gerador (figura 18). intensidade do pulso e pausa entre dois pulsos consecutivos – figura 20 e 21). A formação de arco elétrico leva a remoção localizada de material. SISTEMA ELÉTRICO 10. através das placas de controle eletrônico. obtemos descargas elétricas ao invés de formar um arco elétrico entre ferramenta e peça-obra. em corrente contínua com onda retangular (figura 18 e 19). FIGURA 18 – FUNÇÃO DO GERADOR Assim. Estas ondas retangulares. Nele está alojado o transformador e demais partes integrantes que transformam a corrente alternada com onda senoidal. as quais apresentam uma maior facilidade de controle e utilização. FIGURA 22 – FUNCIONAMENTO DE UM TRANSISTOR Prof. que continuamente fornecem pulsos de alta corrente para geração das descargas elétricas. ELETROEROSÃO FIGURA 20 – PARÂMETROS IMPORTANTES CONTROLADOS PELO GERADOR FIGURA 21 – NOMENCLATURA DOS PARÂMETROS O gerador aloja os transistores (figuras 22). Luiz Antonio 17 . transmite essa energia. A operação destes transistores está mostrada de forma esquemática nas figuras 23 e 24. as duas partes metálicas C e E. Esta aplicação e remoção de corrente é feita por meio de um circuito eletrônico que provoca a oscilação da corrente em um nível predeterminado. O desenho esquemático abaixo (figura 25) representa um gerador que opera utilizando esses transistores. um controla o tempo de duração da descarga elétrica (Ton) e outro controla o tempo de pausa (Toff). enviando pulsos de energia a B que por sua vez. ele atua como um isolante. FIGURA 25 – REPRESENTAÇÃO DE UM GERADOR QUE OPERA COM TRANSISTORES Prof. mas se ele não tem corrente aplicada. esse circuito eletrônico atua como uma chave automática. ELETROEROSÃO O atrativo destes dispositivos se apóia no fato de que não existem partes em movimento. ambos condutores. ora como isolante. sempre que B está conduzindo. o material conduz. Existem dois controles para ajustar a operação deste circuito eletrônico. Luiz Antonio 18 . Então. uma descarga elétrica ocorre entre o eletrodo e a peça-obra. Assim. enquanto que o material B se comporta ora como condutor. FIGURA 23 FIGURA 24 Se B tem corrente elétrica aplicada a ele. Um cabo é ligado à mesa de trabalho ou peça-obra e o outro ao eletrodo. pois conforme descrito anteriormente. ocorre um maior bombardeamento de elétrons na superfície ligada ao pólo positivo (ânodo) que o de íons positivos no pólo negativo (cátodo). tendo como conseqüência ao longo desta duração de descarga a fusão de ambos os materiais do eletrodo e da peça-obra. ocorre com os íons positivos que transformam a sua energia cinética em calor ao colidirem com a superfície conectada ao pólo negativo (cátodo). o pólo negativo (cátodo) será mais intensamente bombardeado por íons positivos. gerando como resultado a fusão do material. A fusão somente ocorrerá no pólo negativo (cátodo) alguns microssegundos depois.2 CABOS DE ALIMENTAÇÃO (EFEITO DA POLARIDADE) Na máquina de eletroerosão existem dois cabos de alimentação de energia. estes precisam de mais tempo para atingir certa velocidade. a corrente de descarga. Devido à maior inércia dos íons positivos. associada a sua maior massa em relação aos elétrons. Luiz Antonio 19 . pode-se concluir que a energia cinética é transformada em calor a partir do momento em que estes elétrons colidem com a superfície ligada ao pólo positivo (ânodo). Portanto. FIGURA 26 – DIFERENÇA DA TAXA DE REMOÇÃO PARA CATODO E ANODO EM FUNÇÃO DO TON Prof. A colocação adequada de cada um. Desta maneira. Pode-se concluir que. as superfícies do eletrodo e da peça-obra são intensamente bombardeadas por elétrons e íons positivos. para obter maior rendimento é explicado a seguir. quando se inicia a descarga elétrica. Outro aspecto importante é a verificação da influência da mobilidade dos elétrons e dos íons positivos em relação ao início da fusão de material no ânodo e no cátodo. Desta mesma maneira. resultando na fusão de material primeiramente no pólo positivo (figura 26). a duração da descarga utilizada e as propriedades físicas do eletrodo e da peça-obra estão diretamente relacionados à quantidade de material fundido. ELETROEROSÃO 10. transformando sua energia cinética em grande quantidade de calor. Durante o fenômeno de fusão. portanto. entretanto. é conectado ao pólo positivo (figura 28). Com pulsos longos. ELETROEROSÃO Com o propósito de minimizar o desgaste do eletrodo. FIGURA 27 – PULSOS DE CURTA DURAÇÃO (BAIXO TON) Prof. Com pulsos curtos o eletrodo é. Luiz Antonio 20 . conectado no pólo negativo (figura 27). a polaridade é selecionada de tal forma que o calor seja liberado na peça-obra. ELETROEROSÃO FIGURA 28 – PULSOS DE LONGA DURAÇÃO (ALTO TON) Prof. Luiz Antonio 21 . a servoválvula move o eletrodo afastando-o da peça-obra (figura 30). Luiz Antonio 22 . a servoválvula é energizada e move o eletrodo para mais próximo da peça- obra. ELETROEROSÃO 10.3 SISTEMA DE CONTROLE DO AVANÇO (CONTROLE DO GAP) A distância entre o eletrodo e a peça-obra é muito importante e embora pequena. FIGURA 29 – DISTÂNCIA ENTRE ELETRODO E PEÇA-OBRA Como o material é erodido a partir da peça-obra a distância entre ela e o eletrodo é constantemente e automaticamente ajustada para manter o gap correto. FIGURA 30 – CONTROLE DO GAP Prof. se o gap aumenta muito. e igualmente. se o gap é muito pequeno. Assim. A servoválvula ajusta o gap para que este permaneça constante e também avança o eletrodo quando a peça-obra é erodida. deve ser corretamente ajustada para obter um bom resultado (figura 29). mais especificamente no instante da erosão. que varia de 0. FIGURA 31 – SEQÜÊNCIA DE ETAPAS DURANTE A USINAGEM 11. Vamos nos ater ao movimento controlado. até ficar a uma distância denominada gap. b) Controlada: neste caso. No início da usinagem. Na eletroerosão. O gerador controla as pulsações de energia regulada.1 DESCRIÇÃO DO MOVIMENTO A aproximação do eletrodo (móvel) à peça (fixa) é feita de duas maneiras: a) Rapidamente: Neste caso. são comparadas com um valor conhecido para uma determinada operação (figura 31). utilizada para aproximações ou afastamentos rápidos. A guia da ferramenta (eletrodo) de uma máquina de eletroerosão é muito diferente das guias de ferramentas de usinagem que estão sujeitas a um avanço constante. utilizados pelo operador. denominado gap.015 a 0. A descarga elétrica entre o eletrodo e a peça-obra é constantemente monitorada e as variações quando ocorrem. o tempo de descarga (Ton). daí permitindo o gap ser ajustado automaticamente quando necessário. e depende dos parâmetros de usinagem da máquina. Prof. somente a servoválvula eletrohidráulica é atuada. o avanço é controlado pela servoválvula que impõe ao eletrodo o avanço correspondente às condições da fenda de descarga ("gap"). tempo de pausa (Toff). a tensão (V). somente a válvula direcional é atuada. Luiz Antonio 23 . Este espaço eletrodo/peça.5mm. que pode ser querosene ou óleo mineral. ou seja. fica preenchido pelo dielétrico utilizado. o pistão hidráulico desloca paulatinamente o eletrodo em direção à peça. ELETROEROSÃO O método de controle do gap é feito pela medição das descargas elétricas entre o eletrodo e a peça-obra. SERVOMECANISMO 11. a corrente de descarga ( I ) e envia sinal para o motor de torque da servoválvula. chega na tomada de pressão "p" da servoválvula.Segue-se um período de pausa (Toff). foram consideradas 3 etapas: a) Parada do eletrodo próximo à peça (no "qap") b) Avanço do eletrodo c) Retrocesso do eletrodo O fluido hidráulico proveniente da bomba passa por um filtro na entrada do bloco manifold (não representado na figura 32) e. este fluido passa pelo filtro interno e segue duas direções (passando antes por orifícios controle A'. Na servoválvula.Segue-se um período de pausa no qual o eletrodo é afastado da peça (No caso de utilizar um intervalo de limpeza). Prof.Durante o afastamento do eletrodo. ELETROEROSÃO 11. .2 ETAPAS FUNDAMENTAIS DA ELETROEROSÃO .O eletrodo se aproxima e o ciclo repete-se milhares de vezes. B" e para tomadas cilindro A. arrancando uma quantidade de material num intervalo de tempo (Ton). . . 11. . . B') e dirigindo-se para bocais reguláveis A". até formar a cavidade desejada. Esta continuidade só pode se manifestar se a servoválvula possuir um tempo de resposta curto para que estas operações sejam precisas.A primeira e a segunda parte repetem-se milhares de vezes por segundo. através das canalizações internas. Luiz Antonio 24 .Uma descarga (I) é acionada.3 FUNCIONAMENTO DA SERVOVÁLVULA Para melhor compreensão. o fluxo de dielétrico retira o material fundido do qap. B. A quantidade de óleo hidráulico enviado para as duas tomadas do cilindro (superior A e inferior B) são iguais. não existindo um diferencial de pressão entre as duas câmaras. Luiz Antonio 25 . ELETROEROSÃO 11. O óleo contido na câmara B retorna ao tanque através da tomada T da servoválvula.3.3 RETROCESSO CONTROLADO DO ELETRODO Enviando um sinal elétrico para a bobina II. logo. baixando o eletrodo. este cria um campo magnético. a haste. logo. 11. o sinal elétrico enviado para as bobinas I e II é nulo. Com isto. passando antes por B" (figura 32-b). PA=PB.2 AVANÇO CONTROLADO DO ELETRODO Enviando um sinal elétrico para a bobina I. resulta um diferencial de pressão maior na cãmara inlerior S do cilindro.3. originando um torque na âncora e aproximando a lâmina móvel do bocal regulável A". a haste permanece centralizada em relação aos bocais A" e B". subindo o eletrodo. originando um torque na âncora e aproximando a lâmina móvel do bocal regulável B".1 PARADA DO ELETRODO PRÓXIMO À PEÇA (NO GAP) Na parada do eletrodo próximo à peça ou em outro ponto qualquer. Com isto. este cria um campo magnético. FIGURA 32 – FUNCIONAMENTO DA SERVOVÁLVULA Prof. 11.3. resulta um diferencial de pressão maior na câmara superior A do cilindro. O óleo contido na câmara A retoma ao tanque através da tomada T da servoválvula passando antes por A" (figura 32-c). permanece imóvel. O óleo hidráulico é todo enviado para T (tanque) através dos bocais reguláveis A" e B" (figura 32-a). indispensáveis para se alcançar uma boa limpeza. estão mostradas esquematicamente. SISTEMA DIELÉTRICO Quando o equipamento está preparado para iniciar a usinagem. Luiz Antonio 26 . FIGURA 33 – SISTEMA DE CIRCULAÇÃO DO DIELÉTRICO Prof. ELETROEROSÃO 12. para remover o material erodido que está entre a peça-obra e o eletrodo. As principais partes constituintes do sistema dielétrico. o dielétrico é bombeado para a bandeja de trabalho e é constantemente circulado e filtrado durante o processo de usinagem. na figura 33. ELETROEROSÃO 13. Luiz Antonio 27 .1 ELETRODO Em teoria qualquer material condutor de eletricidade pode ser usado como um eletrodo. Existem numerosos materiais empregados como eletrodo e a escolha de qual usar para uma aplicação específica é algumas vezes dependente da disponibilidade do material do eletrodo na forma requerida. Os materiais mais usuais são o cobre e o grafite para a usinagem de aços e o cobre- tungstênio para a usinagem de carbetos. MATERIAIS 13. uma comparação entre diversos eletrodos (figura 34). mas um material com alta condutividade e alta temperatura de fusão que possa ser usinado para um bom acabamento são os mais adequados. FIGURA 34 – COMPARAÇÃO ENTRE DIVERSOS TIPOS DE ELETRODOS Prof. A seguir. 1. Eletrodos finos podem ser difíceis de ser usinados e podem sofrer distorção térmica durante a usinagem.Resistividade elétrica (Ωmm) 0. É recomendado para aplicações que necessitam de alto acabamento e alta precisão. FIGURA 35 – COMPORTAMENTO DO COBRE ELETROLÍTICO 13.Peso específico (g/cm3) 15-18 . extrusão e usinagem. A composição deste eletrodo é cerca de 50 a 80% de tungstênio e 50 a 20% de cobre. Só pode ser usinado utilizando ferramentas de aço rápido. Luiz Antonio 28 . metal duro.Peso específico (g/cm3) 8. mais difícil será sua usinagem e menor será o desgaste do eletrodo durante a operação de eletroerosão.1. Prof.0167 Podem ser fabricados por deformação.1 ELETRODO DE COBRE O cobre é geralmente classificado como um material puro ou classificado como cobre eletrolítico. Para alcançar um nível de desgaste reduzido nos eletrodos de cobre é necessário trabalhar com uma baixa pressão do fluido dielétrico. Utiliza-se este material para obter cavidades em materiais de baixa erodibilidade por descargas elétricas.Ponto de fusão(°C) 1083 . A figura 35 mostra o comportamento do cobre eletrolítico em eletroerosão. Um eletrodo de cobre polido dará o melhor acabamento superficial disponível para os aços. Suas principais propriedades são: .055 Quanto maior a percentagem de tungstênio. Suas principais propriedades são: . O cobre-tungstênio possui pior usinabilidade que o cobre eletrolítico. O material cobre-tungstênio está na classe dos materiais mais caros para a produção de eletrodos. ELETROEROSÃO 13. como por exemplo.Dureza Brinell (HB) 85-240 .Resistividade elétrica (Ωmm) 0.2 ELETRODO DE COBRE-TUNGSTÊNIO Cobre-tungstênio é um material sinterizado.9 .045-0. O cobre eletrolítico é bem usinado por torno ou fresa e pode ser retificado. especialmente para as classes mais nobres. O grafite é quase que exclusivamente usado para grandes trabalhos tais como grandes cavidades em blocos e moldes.1. Grafites com tamanhos de grão extremamente pequenos aumentam a taxa de remoção de material. mas tem uma tendência a formar lascas e é frágil para manusear. barras. mas somente para pequenas áreas. O grafite é usinável e não forma rebarbas. ao contrário do que se poderia supor. diminuem o desgaste melhorando o acabamento superficial da peça eletroerodida. ELETROEROSÃO 13. Problemas com geração de poeira podem ser minimizados por encharcamento em dielétrico antes da usinagem. as partículas do material erodido podem aderir diminuindo a performance do eletrodo. vistos que existem lubrificantes que são a base de grafite. Os aços podem ser usados como eletrodo. mas apresenta alto desgaste e produz baixo acabamento superficial. A taxa de remoção e eficiência é baixa. Os grafites utilizados em eletroerosão não são lubrificantes. Os grafites puros são muito abrasivos e exigem cuidados durante a fabricação dos eletrodos. Este material não apresenta os problemas de distorção evidentes no cobre. chapas e tubos. gerando desgaste. para que os pós-gerados não entrem em contato com partes móveis da máquina. O grafite é disponível em muitas formas incluindo blocos. 13. O grafite possui custo mais elevado. Latão é facilmente usinável.4 OUTROS MATERIAIS O tungstênio tem uma resistência ao desgaste elevada. pode ser utilizado em condições mais agressivas de usinagem e permitir com isso um processo mais rápido de eletroerosão. Latão e grafite são os únicos materiais que usinam o titânio e suas ligas com a polaridade negativa. mas seu uso é restrito a furos porque normalmente é distribuído na forma de arame e não possui boa usinabilidade. com granulometria diferenciada. Se o nível de potência ajustado for alto. Sua taxa de penetração é baixa. mas tem uma alta taxa de desgaste. porém devido à sua resistência ao dano térmico (sublima à temperatura de 3500°C). Prof. Ele tem baixo desgaste e alta taxa de remoção de material mas não pode ser usado para acabamento muito fino. Exaustores são necessários para extração de poeira quando da usinagem com eletrodos de grafite.3 ELETRODO DE GRAFITE Os grafites utilizados como eletrodos de eletroerosão são classificados em diversas classes. Luiz Antonio 29 .1. As ligas de alumínio podem ser fundidas para produzir eletrodos tridimensionais a preço baixo. Fluidos dielétricos à base de água são usados extensivamente em operações de eletroerosão à fio. 14. necessário às operações de eletroerosão à fio. sendo o grande responsável pela presença de uma camada refundida mais ou menos profunda. A água tem elevado calor específico (4. pois atua diretamente em vários aspectos da usinagem. Prof. viscosidade. A questão da qualidade do ambiente de trabalho e da saúde ocupacional deve ser levada em consideração devido à legislação ambiental e trabalhista. As características físico-químicas dos fluidos para EDM podem ou não influenciar o desempenho do processo. Para prevenir a ocorrência de reações químicas. o que acaba por ser muito prejudicial à integridade superficial da peça. evitando-se assim um aumento de partículas que voltarão a se solidificar e integrar o material constitutivo da camada refundida. ponto de fulgor. Atualmente. Por razões de segurança. Óleos minerais e sintéticos são comumente empregados como meio dielétrico em operações de eletroerosão por penetração. Luiz Antonio 30 .16 J/g. cor e ponto de fluidez.1 TIPOS A seleção do dielétrico é uma importante consideração para performance na usinagem por eletroerosão.K contra 2. nas vizinhanças das descargas. A capacidade de arrefecimento influencia também no desempenho do processo. mas ser nocivo à saúde do operador.K do querosene) o que leva a um melhor efeito de resfriamento.19 J/g.2 PROPRIEDADES Existem inúmeras características físicas e químicas que podem ser usadas para definir e identificar o desempenho de cada fluido. arrastando para fora as partículas erodidas e auxilia no arrefecimento do sistema. O fluido dielétrico é muito importante para o desempenho do processo EDM. Ele exerce duas outras funções no processo: promove a lavagem da interface ferramenta-peça (gap). FLUIDO DIELÉTRICO 14. um fator importante quanto à escolha do fluido é a segurança quanto ao armazenamento e uso nas operações de EDM. O fluido dielétrico tem um papel fundamental no processo: controlar a potência de abertura da descarga. Óleos minerais e sintéticos que possuem elevada rigidez dielétrica e baixa viscosidade são preferidos por sua alta performance. Outras características com pouca ou nenhuma influência no desempenho do processo são: odor. O arrastamento adequado é muito importante para o desempenho otimizado do processo. ELETROEROSÃO 14. utilizados. pois uma capacidade adequada permite um resfriamento relativamente rápido das partículas erodidas. estabilidade à oxidação. Um fluido pode apresentar características químicas que proporcionam elevada qualidade no acabamento da superfície usinada e altas Taxas de Remoção de Material (TRM). óleos com alto ponto de fulgor são. é utilizado água deionizada em tais aplicações. uma vez que os fluidos dielétricos mais tóxicos podem causar problemas sérios de dermatites e intoxicações pela inalação do produto evaporado. Dentre as características que têm influência decisiva estão: resistividade dielétrica. usualmente. Quanto maior a condutividade térmica do fluido dielétrico. O elevado crescimento da temperatura aumenta a difusão de átomos da peça para o fluido e vice-versa. pequenos detalhes. Isto reduz a possibilidade de partículas se aderirem ao eletrodo ou redepositarem na superfície da peça. preservando a integridade da estrutura metalúrgica do material da peça durante a operação. Prof. Luiz Antonio 31 . o fluido dielétrico deve ser avaliado principalmente em relação às seguintes propriedades: Rigidez Dielétrica . mais estável se mantém o fluido em temperaturas elevadas sem perder suas propriedades originais. menor é o tempo necessário para solidificar e refrigerar as gotas de metal expelidas da zona de erosão. Calor Específico . apesar de alta viscosidade poder proporcionar bom desempenho em alguns tipos de operações de desbaste. Tempo de Deionização . além do aparecimento de uma maior quantidade de microtrincas causadas pele calor excessivo.Um dos fatores que implicam em altas TRMs é o tempo de deionização. Esta característica faz com que se evitem curtos-circuitos. Maior rigidez dielétrica implica em menor distância entre ferramenta-peça. Este refere-se ao tempo para íons e elétrons se recombinarem depois de uma descarga. menor é o tempo Toff necessário entre os pulsos subsequentes.Quanto maior o calor específico. ELETROEROSÃO Para bem cumprir suas funções. o que aumenta o rendimento do processo e aumenta a vida do fluido dielétrico.Quanto maior o ponto de ebulição do dielétrico. melhores serão as características de escoamento. perdendo frações menores de componentes pela evaporação seletiva das frações mais voláteis. etc. ou Resistividade Dielétrica é uma medida da capacidade de insulação de um dado fluido para EDM. Quanto menor é o tempo de deionização. particularmente em cavidades profundas. No geral.Rigidez Dielétrica. mais energia térmica pode acumular sem grande aumento na temperatura. Viscosidade . com o conseqüente aumento da precisão da usinagem. Condutividade Térmica .Viscosidade é uma medida da resistência ao escoamento do fluido. quanto menor for a viscosidade. Estas duas características (calor específico e condutividade térmica) aliadas dão alta capacidade de refrigeração. o que pode causar alterações significativas na estrutura do material usinado.. Ponto de Ebulição . respectivamente. Portanto. As partículas criadas pelas primeiras descargas reduzem as resistências do dielétrico. Isto melhora a remoção das partículas erodidas pelo efeito provocado de agitação do dielétrico durante a movimentação do eletrodo. FORMAS DE LIMPEZA (LAVAGEM) A lavagem. No início da usinagem. FIGURA 36 – AGITAÇÃO DO DIELÉTRICO DURANTE USINAGEM Prof. o dielétrico encontra-se limpo. nem muito potente. o melhor rendimento da máquina é obtido com uma certa porcentagem de contaminação do dielétrico. emprego de eletrodos muito finos e também durante a usinagem de acabamento. Existe também um intervalo de limpeza ajustado na máquina onde o processo de eletroerosão é interrompido por um determinado período e o eletrodo é retraído. melhora a efetividade do processo de lavagem (figura 36). isento de partículas e resíduos carbonados. O acúmulo de grandes quantidades de partículas entre o eletrodo e a peça-obra irá provocar a formação de uma “ponte” que poderá causar um curto-circuito. pois foi filtrado no reservatório de dielétrico. Os arcos gerados durante este processo podem fazer buracos na peça-obra e no eletrodo. para obter maior rendimento. um sistema eficiente de limpeza deve remover essas partículas da zona de trabalho. melhorando as condições de trabalho. Este método é particularmente adequado quando da usinagem de cavidades profundas. é necessário um tempo maior. pois. Luiz Antonio 32 . Então. partículas erodidas tendem a acumular-se em pontos da superfície do eletrodo e da peça. para romper esta resistência. é muito importante porque. durante a usinagem. ELETROEROSÃO 15. melhor acabamento e menor desgaste do eletrodo. de modo a permitir que a primeira descarga ocorra. A resistência do dielétrico limpo é maior do que se ele estiver carregado de partículas. Por isso. A retração e retorno do eletrodo e o efeito adicional de sucção e bombeamento. a circulação do dielétrico entre o eletrodo e a peça usinada. a pressão de limpeza não pode ser muito leve. isto é. FIGURA 37 – JATO LATERAL O posicionamento do bico deve ser sempre que possível paralelo à parede do eletrodo. com o que se obterá uma fraca lavagem (figura 38(b)). Quando a direção de lavagem não for paralela à parede do eletrodo. ERRADO CERTO CAVIDADE RASA CAVIDADE PROFUNDA (a) (b) (c) FIGURA 38 – POSICIONAMENTO CORRETO DO BICO Prof. ELETROEROSÃO 15. turbulências são produzidas e somente uma pequena cota de dielétrico penetra na zona de trabalho. Se a limpeza for dirigida corretamente. passará o máximo de dielétrico pela zona de trabalho (figura 38(c)). conforme mostrado na figura 38(a).1 JATO LATERAL Este processo de limpeza deve ser utilizado se não for possível fazer pelo menos um orifício no eletrodo ou na peça-obra. A injeção do dielétrico é feita por bicos posicionados de forma que garantam alcance de toda a superfície de trabalho (figura 37). Luiz Antonio 33 . Luiz Antonio 34 . de maneira que esse seja obrigado a passar por todo o fundo da cavidade (figura 40). FIGURA 40 – LAVAGEM EM PEÇAS RETANGULARES Prof. o jato de líquido deverá ser projetado sobre a face mais ampla do eletrodo. e não permitiriam a expulsão das partículas. já que as correntes se anulariam no fundo da cavidade. ELETROEROSÃO A limpeza nunca deverá ser feita pelos lados opostos do eletrodo. Veja figura 39. FIGURA 39 – LAVAGEM POR JATO LATERAL COM VÁRIOS BICOS No caso de usinagens de peças retangulares. Ou seja. Luiz Antonio 35 . A lavagem por pressão pode ocasionar alguns aspectos indesejáveis. as partículas que são erodidas (ponto A) precisam passar pelo ponto B. por intermédio de um depósito (caneca). por exemplo.2 POR PRESSÃO Nesse processo. Pode ocorrer. conforme se observa na figura 43. Pode-se observar a partir deste ponto a redução na formação de conicidade da cavidade (ponto C). no segundo caso. haverá um instante em que o espaço entre o eletrodo e as paredes das cavidades atinge uma dimensão que diminuirá ou impossibilitará a ocorrência de faíscas laterais. ELETROEROSÃO 15. conforme figura 41 ou por dentro do eletrodo (figura 42). No primeiro caso. uma certa conicidade ao longo das paredes laterais do furo. Com o tempo. onde estas se concentram facilitando a ocorrência de faíscas indesejáveis próximas do eletrodo (ponto B) resultando na conicidade do furo. para possibilitar a passagem do dielétrico. de acordo com o (ponto C). A quantidade de dielétrico que escoa pela cavidade é mais importante para efetividade da limpeza do que a pressão de lavagem. a peça tem de ser furada e. FIGURA 41 – LAVAGEM POR PRESSÃO ATRAVÉS DA PEÇA-OBRA Prof. a injeção do fluido dielétrico é feita com pressão localizada abaixo da peça. o eletrodo tem de ser vazado. A explicação para esta imprecisão geométrica está relacionada à movimentação das partículas que se encontram no fundo da cavidade. ELETROEROSÃO FIGURA 42 – LAVAGEM POR PRESSÃO ATRAVÉS DO ELETRODO FIGURA 43 – CONICIDADE PROVOCADA PELA LAVAGEM POR PRESSÃO Prof. Luiz Antonio 36 . FIGURA 44 – LAVAGEM POR SUCÇÃO 15. aonde um bom acabamento e paredes paralelas são requeridos na peça-obra. Permite o escoamento dos gases e das partículas das partes convexas das peças gerados no processo e proporciona a circulação do dielétrico em toda a zona de usinagem. Este tipo de lavagem é melhor nos casos. suprimindo a circulação das partículas ao lado das paredes verticais. FIGURA 45 . Quando utilizar este método de lavagem com GAP pequeno e pequenas quantidades de dielétrico escoando através da cavidade.3 POR SUCÇÃO A conicidade gerada pela lavagem por pressão pode ser reduzida pela utilização da técnica de sucção do dielétrico (figura 44).4 LAVAGEM COMBINADA Combina o processo de sucção e o de injeção (figura 45). Comparado com o processo de limpeza por pressão. Luiz Antonio 37 . esta técnica permite evitar faíscas laterais contraproducentes.LAVAGEM COMBINADA Prof. ELETROEROSÃO 15. Nesse processo de limpeza. o líquido é aspirado por baixo da peça através de um recipiente ou do eletrodo. É utilizado com freqüência durante a usinagem de moldes e matrizes de formatos complexos. deve ser garantido que esta quantidade seja suficiente para manter o processo estável. TAXA DE REMOÇÃO (Vw) E DESGASTE DO ELETRODO (VV) Como em todo processo de usinagem. ELETROEROSÃO 16. A figura 46 mostra o volume de material perdido do eletrodo por desgaste. O tempo de erosão é determinado pelo volume do material a ser removido da peça-obra e a taxa de remoção. O desgaste do eletrodo é um outro fator que influencia a precisão da usinagem. Este é medido em milímetros cúbicos ou polegadas cúbicas por unidade de tempo. o qual está representado por Vw. Luiz Antonio 38 . FIGURA 46 – TAXA DE REMOÇÃO VERSUS DESGASTE Prof. expresso como uma percentagem do volume removido da peça-obra. na eletroerosão o tempo e precisão são fatores importantes. por exemplo. PARÂMETROS DE RUGOSIDADE De uma forma similar aos métodos convencionais de usinagem. uma parte tem que ser polida ou lapidada. a eletroerosão não produz uma superfície perfeitamente lisa. Exatamente da mesma forma que nas operações de corte. FIGURA 47 – PARÂMETROS DE RUGOSIDADE O Rmáx representa o maior comprimento da rugosidade. superfícies lisas ou rugosas podem ser produzidas por erosão. A rugosidade média aritmética é representada por CLA na Inglaterra. ELETROEROSÃO 17. Na Alemanha e França é também conhecido como Rt e nos EUA como Hmáx. Luiz Antonio 39 . FIGURA 48 – EXEMPLOS DE RUGOSIDADE Prof. Este valor é sempre importante quando uma parte ou peça é usinada para atender um determinado ajuste. Freqüentemente as medidas e características usadas são Rmáx e Ra (figura 47). Daí é necessário um sistema de referência para permitir que a qualidade da superfície seja especificada. Os dois exemplos seguintes (figura 48) mostram como uma larga faixa de rugosidade pode ser obtida. O Rmáx torna-se uma importante característica se. Nos EUA ela é representada por AA e na Suiça por Ra. Em eletroerosão existe um comparador muito empregado baseado na VDI 3400. ELETROEROSÃO . onde a rugosidade das superfícies usinadas pode ser avaliada convenientemente e com suficiente confiabilidade. E para conseguir boa precisão. Eles são simples de uso. inclusive. são chamados de amostras para comparação de rugosidade. Estes conjuntos de padrões de superfícies usinadas. DE ACORDO COM A VDI 3400 Prof. portanto. com nº 12-45 VDI. utilizando um conjunto de padrões de superfícies usinadas. A medição de rugosidade não é uma tarefa tão simples. Luiz Antonio 40 . ângulo ou dureza. baratos e. instrumentos caros são necessários.SUPERFÍCIES COM RUGOSIDADES OBTIDAS POR ELETROEROSÃO. como muitas outras medições realizadas em engenharia. Estes instrumentos são freqüentemente inadequados para uso em oficina. tais como o comprimento. Este comparador tem uma escala de 12 amostras (figura 49) de superfícies erodidas. largamente usados em diversas aplicações. FIGURA 49 . por comparação. ELETROEROSÃO A conversão entre as escalas de rugosidade é feita através da tabela abaixo. Luiz Antonio 41 . Prof. O desgaste do eletrodo expresso como uma porcentagem do volume de material removido também aumenta se a peça-obra de aço é erodida com eletrodos de cobre. Eletrodos de grafite comportam-se de forma diferente.1 INTENSIDADE DE CORRENTE A erosão com baixa intensidade de corrente gera uma pequena taxa de remoção de material. conforme figura 50. O desgaste do eletrodo diminui a certo nível e então permanece mais ou menos constante. ELETROEROSÃO 18. Luiz Antonio 42 . FIGURA 50 – INFLUÊNCIA DA INTENSIDADE DE CORRENTE Prof. INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS DE USINAGEM 18. A recíproca é verdadeira. TEMPO DE PULSO (Ton) Erodir com pulsos de curto período significa aumentar o desgaste do eletrodo.2 . FIGURA 51 – INFLUÊNCIA DO TEMPO DE PULSO Prof. Inversamente. ELETROEROSÃO 18. o período de um pulso selecionado estará entre a máxima taxa de remoção de material e o mínimo desgaste (figura 51). o desgaste do eletrodo é menor quando os pulsos possuem períodos maiores. na usinagem do aço com eletrodos de cobre e grafite. Na prática. Luiz Antonio 43 . PAUSA (Toff) O intervalo entre duas descargas é um fator de considerável importância. FIGURA 52 – INFLUÊNCIA DO TEMPO DE PAUSA Prof. ELETROEROSÃO 18. nós podemos dizer que uma rápida remoção de material. O limite não deve ser excedido porque o processo é prejudicado resultando na redução da erosão e aumento do desgaste (figura 52). com pouco desgaste pode ser obtida com pequenos intervalos. com um alto fator de serviço. Luiz Antonio 44 . ou em outras palavras. Em geral.3 . Isto corresponde a uma dada energia na descarga que deve ser atingida através de adequado ajuste da corrente e o período de pulso. A energia contida em um pulso é proporcional à área abaixo do retângulo.ENERGIA x RUGOSIDADE O diagrama abaixo (figura 53) mostra que a rugosidade superfícial e o tamanho do gap são decisivamente influenciados pela energia da descarga. nas operações de semi-acabamento e acabamento certa rugosidade deve ser atingida. Pode. ELETROEROSÃO 18. Um compromisso entre a máxima erosão e um desgaste mínimo é selecionado através de uma gama de valores possíveis. Luiz Antonio 45 . FIGURA 53 – INFLUÊNCIA DA ENERGIA DA DESCARGA Prof. ser visto que a rugosidade é menor com pequena descarga do que com elevada energia. claramente. Por exemplo.4 . que é representada pela área de um pulso de corrente. Luiz Antonio 46 .ACABAMENTO SUPERFICIAL EM RELAÇÃO A CORRENTE Uma superfície rugosa é usinada para atingir certo acabamento superficial. realizando erosão com reduzida energia de descarga. ELETROEROSÃO 18. A experiência tem mostrado que a operação subseqüente tem cerca de um terço a um quinto da rugosidade inicial. Este procedimento produz um tempo total de erosão econômico em relação ao grau de precisão atingido (figura 55). FIGURA 54 – COMPARAÇÃO ENTRE DUAS CONDIÇÕES DE USINAGEM Na prática. um grau de rugosidade no desbaste deve ser atingido para que na próxima operação seja necessário somente um alisamento.5 . A figura 54 mostra como uma grande diferença pode ser obtida na prática entre dois estágios de usinagem. FIGURA 55 – OPERAÇÃO DE DESBASTE E ACABAMENTO Prof. ELETROEROSÃO 19. A figura 56 mostra um exemplo de sistema de fixação de eletrodo. Luiz Antonio 47 . e encher a bandeja de trabalho com dielétrico. fixado a uma haste articulada presa na mesa da máquina a uma base magnética (figura 57). FIGURA 57 – ALINHAMENTO DO ELETRODO Prof. FIGURA 56 – FIXAÇÃO DO ELETRODO O eletrodo deve ser fixado de forma que facilite o posterior posicionamento. PREPARAÇÃO DA MÁQUINA Antes de ligar a máquina. fixar corretamente o eletrodo no porta-eletrodo e a peça na mesa de coordenadas. A fixação do eletrodo é feita de modo a impedir que ele venha a se soltar durante a usinagem. é necessário fazer alguns ajustes nos parâmetros de usinagem. O alinhamento do eletrodo é feito por meio de um relógio comparador. podem ser usados calços apropriados para elevar a peça até a altura desejada. para que ela não se desloque durante a usinagem. FIGURA 58 .FIXAÇÃO DA PEÇA-OBRA FIGURA 59 – ALINHAMENTO DA PEÇA-OBRA Prof. Se for necessário. Luiz Antonio 48 . ELETROEROSÃO A fixação da peça-obra na mesa de coordenadas também é necessária (figuras 58 e 59). O alinhamento da peça também deve ser verificado com a ajuda de um relógio comparador. devem ser tomados dois pontos de referência: x e y. Para localizar o eletrodo. Luiz Antonio 49 . Esta operação é muito importante para garantir a exatidão da usinagem. e o segundo no sentido transversal (figura 60). o próximo passo é posicionar o eletrodo no ponto onde ocorrerá a usinagem. ELETROEROSÃO Uma vez que tanto o eletrodo como a peça-obra esteja devidamente fixada. o primeiro no sentido longitudinal.POSICIONAMENTO DO ELETRODO Prof. FIGURA 60 . ELETROEROSÃO 20. 20. um grande número de valores deve ser levado em consideração. Esses valores são obtidos através de tabelas fornecidas pelo fabricante do equipamento. deve ser retirada da tabela. com o propósito de atender a uma condição de máxima remoção de material e menor desgaste do eletrodo. DADOS OPERACIONAIS Quando uma peça-obra é usinada por eletroerosão.1 DENSIDADE DE CORRENTE A densidade de corrente que será empregada para a usinagem. a seguir: Prof. Luiz Antonio 50 . O dimensionamento dos eletrodos de desbaste e semi-acabamento emprega uma margem de segurança para compensar as variações nas características mecânicas. Eles são compilados de tal forma que as relações entre as características dadas e as desejadas podem ser vistas facilmente. as tabelas para usinagem de aço. ou seja. A tensão de trabalho permanece constante (voltímetro no gerador) e a corrente de trabalho (amperímetro no gerador) cai. Essas tabelas são fornecidas para combinações de eletrodo/material usinado. Cada tabela é aplicada somente para um tipo de material. Uma grande margem de segurança afeta o tempo de erosão. ELETROEROSÃO 20.Realizar necessário ajuste do fator de serviço (Ton/Toff). A taxa de remoção pode também ser um pouco aumentada pela redução da tensão de trabalho. . polaridade e tensão em vazio. Uma alta tensão de trabalho reduz o desgaste. tais como: cobre/aço. Uma margem de segurança pequena pode ser um obstáculo. imprecisões no posicionamento e fabricação do eletrodo e qualquer conicidade (aumenta durante a usinagem). Os valores são válidos para condições ótimas de operação. então.Determinar o número de eletrodos e operações de acordo com os critérios de “máxima remoção de material e menor desgaste do eletrodo. Valores dados são selecionados para que uma boa taxa de remoção possa ser atingida com tolerável desgaste. 20.”. Segue. O parâmetro Toff não tem apreciável influência sobre a rugosidade. Elas foram preparadas em condições de operação padrão e são destinados aos operadores que são hábeis em: .3 USO DAS TABELAS As tabelas são usadas para seleção dos parâmetros de usinagem durante o planejamento do trabalho de eletroerosão. para uma dada combinação de materiais. Prof. Os valores obtidos são usados para cálculo preliminar.2 TABELAS As tabelas dão uma visão geral da capacidade do gerador. grafite/aço entre outros. As tabelas são arranjadas de acordo com níveis de corrente. mas reduz também a taxa de remoção de material. Se algum trabalho necessita a redução do fator de serviço (aumento do Toff) com propósito de melhorar a estabilidade. gap ou 2Gapside. Luiz Antonio 51 . A tensão de trabalho é alterada por meio do controle do gap. pois a insuficiência de material a usinar impede que se obtenha a rugosidade desejada. aumenta o desgaste e cai a taxa de remoção. Luiz Antonio 52 . ELETROEROSÃO Prof. ELETROEROSÃO Prof. Luiz Antonio 53 . Luiz Antonio 54 . ELETROEROSÃO Prof. Luiz Antonio 55 . ELETROEROSÃO Prof. AÇOS FERRAMENTA Prof. ELETROEROSÃO 21. Luiz Antonio 56 . Luiz Antonio 57 . ELETROEROSÃO Prof. “Study on Electrical Discharge Machining I”. Lausanne. PUCPR. Prof. Dissertação de Mestrado. 2006. “Análise dos Parâmetros de Entrada na Eletroerosão de Penetração da Liga de Titânio TI-6AL-4V”. École Polytechnique Fédérale de Lausanne. [9] Catálogo de Fabricantes. 1999. [2] Santos.. “Characterization of Electrical Discharge Machining Plasmas”. Dissertação de Mestrado. Suda.. S.. “Manual de Tecnologia”. UTFPR. UFU. [11] Descoeudres. 2004. 2010. [3] Rodrigues. [5] Silva. Indian Institute of Technology Kanpur.. [6] ANOTRONIC LIMITED. ELETROEROSÃO 22.. P. “Usinagem de furos de Pequenos Diâmetros na Liga de Titânio Ti6Al4V em Máquina de Eletroerosão por Penetração”. [4] UDDEHOLM. R. [12] Saha. N. Luiz Antonio 58 . “The Basics of Spark Erosion”. “Module 9 . BIBLIOGRAFIA [1] ASM Metals Handbook Volume 16 – Machining Processes.. K. 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