Jorge Fernando Castro SilvaMÉTODOS NÃO CONVENCIONAIS DE USINAGEM TERESINA, ABRIL DE 2013 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE TECNOLOGIA – CT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MINISTRANTE: Prof.ª. Tatianny Soares Alves MÉTODOS NÃO CONVENCIONAIS DE USINAGEM Trabalho apresentado junto a disciplina Introdução a manufatura mecânica, tendo como orientadora a prof.ª. Tatianny Soares Alves, como pré-requisito para obtenção de nota. TERESINA, ABRIL DE 2013 .................................0...5......................................4.................... Processos de Fabricação 1........... Conclusão 4... Metalurgia do pó 1..1........................................................................................................................... Usinagem fotoquímica 2...................................................................................................................................................................................... Usinagem por ultra-som 2....3..........................14 ......................................2........ Introdução 1.................23 ..................................................4......1..........3...11 .............3.......... Principais processos de usinagem eletroquímica 2........... Conformação mecânica 1......1.....3......1..........15 ............................................2.......3.................2......2.......11 ..........................3................1..................................... Eletroerosão e ultra-som ........... Desenvolvimento 2........... Referências bibliográficas ..1..................2......1.............2.... Usinagem 2........ Processos não convencionais 2.......................1................3......................................................1...... Soldagem 1...................................................................Formação eletroquímica ...3...........4.2............................ Vantagens e desvantagens da usinagem química 2...... Usinagem Química 2....0.....................3 ..................................3 ...................................17 ....7 ............. Fresagem química 2......2..........................................2........................1..........................0..................14 2..................... Vantagens e desvantagens .................................3 ..........................................14 2.. Fundição 1................ Tipos de usinagem química 2....... Vantagens e desvantagens do corte por jato d’água 3..............5............................20 .............2....................................10 ......................................................3..........1.................. Usinagem eletroquímica 2.....................10 .......................... Remoção química 2................................14 2..................................1 ..7 ......................................1.....1.....................................1.............................................................3 ...........2................................14 ou polimento eletroquímico 2..........2........0....................... Usinagem por jato d’água 2..................14 da usinagem química 2.....SUMÁRIO 1.......3 ...........1........1.................................1............................ Retificação eletroquímica ................3...........10 ................ Rebarbação eletroquímica ................1.................................12 .................8 ........1......21 .............................4 .. essa fabricação dar-se por uma variedade de processos. essas mesma era afiada para auxiliar no corte da pele dos animais. Sempre existe uma interação entre o material da peça e o processo de fabricação. toda a criação de um projeto. começando com a criação de peças individuais que irão finalmente constituir. através de operações de montagem. na maioria dos casos. percebemos facilmente que os princípios de todos os processos de fabricação são muito antigos. tudo isso é feito observando todo o critério técnico e também critérios econômicos e mercadológicos. Quando estudamos a história do homem.INTRODUÇÃO O termo fabricação consiste em um processo de transformação de matériasprimas em produtos acabados. começando com o cobre. consistem em processos de desbastar. consideração essencial. o inicio desses processos advém de milhares de anos. portanto. Eles são aplicados desde que o homem começou a fabricar suas ferramentas e utensílios. O fluxograma abaixo nos mostra toda a complexidade de produção.num contexto de economia de mercado rentáveis. pessoas e energia. máquinas. para seleção de ambos. depois com o bronze e finalmente com o ferro para a fabricação de armas e ferramentas. já na préhistória o homem percebeu a necessidade de criação de ferramentas a fim de manter a sua sobrevivência. existe toda uma analise. O processo de transformação da matéria-prima não se dá de imediato. com isso criou melhorias para sua defesa e também para a caça de seu alimento. seleção de um material adequado e de um método de fabricação para atender os requisitos de serviço do artigo. na qual um exerce restrições sobre o outro. sendo esta. por mais rudimentares que eles fossem. A fabricação pode ser definida como a arte e a ciência de transformar os materiais em produtos finais utilizáveis e . cortar e furar.1 1. com o passar dos tempos e evolução do intelecto humano ocorreu à substituição por metais. O processo global de fabricação é uma série de interações complexas entre materiais.0. esses processos bem básicos. para seus devidos fins. mas ainda utilizados. Como já dito a ideia de fabricação não é novidade para a humanidade. Isso pode ser comprovado por descobertas arqueológicas que mostram o uso de ferramentas com cabo de madeira e a ponta com uma pedra amarrada. A pedra serviu como matéria-prima durante centenas de anos. desde uma simples faca de mesa ate mesmo uma placa-mãe de um computador: . um produto final. 2 Figura 1.1 . a indústria de plásticos. Todas estas indústrias são de transformação e utilizam os mais diferentes tipos de processos de fabricação.Esquema dos processos de fabricação no contexto atual. cerâmica-plástico. . e a indústria de informática.0. as áreas afins de indústria são: a indústria metal-mecânica. a indústria agroindustrial. houve uma evolução de novos materiais como os “compósitos”. Através dos processos de fabricação utilizados nestes grupos principais de indústrias. que pode ser metal-plástico. metal-cerâmica. os processos de fabricação seus materiais e seus produtos são baseados no interesse do consumidor. Na atualidade. Na atualidade da indústria todas essas áreas estão interligadas. – Processo de analise para a produção de um produto Existe um erro comum criado pela grande maioria da população que é o fato de generalizar processos de fabricação como uma sendo algo apenas da área de metalmecânica. a indústria de cerâmicas. podemos mostrar essa interligação de acordo com o esquema abaixo: Figura 1. que de certa forma utiliza-se diretamente de algumas das anteriores. 1. com isso as peças obtidas tem custo menor. E feito mediante a compactação e a modelagem da mistura seguida do processo de sinterização. Os processos de fabricação na indústria metal-mecânica podem ser agrupados em cinco classes principais: fundição. e era mais lenta e não perfeitamente impermeável. As peças sofrem resfriamento para obter a conformação desejada. SOLDAGEM A soldagem é uma técnica antiga. CONFORMAÇÃO MECÂNICA São processos que empregam a deformação plástica do metal em questão. foram criados robôs que auxiliam na soldagem realizando um trabalho rápido e perfeito. 1. ou não. 1. usinagem.1. teremos os metais. pois o produto obtido pelo processo sai do molde praticamente com todas as exigências de serviço satisfeitas. Foi classificada como processo de segunda categoria porque apresentava desvantagens. metal fundido. caminhões e estruturas em geral. de acordo com a sua finalidade. soldagem. No século XX. A fundição tem grande importância na indústria. o pó do metal em questão.3.1.1. Além da fabricação de peças pela junção de duas ou mais partes metálicas. FUNDIÇÃO O processo de fundição é realizado mediante a utilização do metal em estado líquido. onde o processo de produção é iniciado com extração e refino do minério de ferro e posterior tratamento. Em algumas situações as peças fundidas necessitam passar pelo processo de usinagem. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 1.1.2. sem que o mesmo tenha danificado sua integridade e sem que ocorra a perda de massa. utilizada para garantir uniões fixas em navios. o processo de soldagem deu um salto. uma das matérias mais usadas na construção mecânica. como aumento do peso nas estruturas. metalurgia do pó e conformação mecânica. .1. METALURGIA DO PÓ Consiste na fabricação de peças com a utilização.1.3 No caso particular a ser discutido nessa explanação.4. Existem outros processos que não serão discutidos aqui neste trabalho. 1. E um método bom de produção devido às baixas perdas de material. O processo é realizado com auxilio de ferramentas adequadas de material duro em máquinas especiais. tomada em seu sentido mais amplo. etc. como torneamento. A figura abaixo descreve os diferentes processos de fabricação.USINAGEM O processo de remoção (arrancamento) de partículas de material de um bloco ou forma bruta. Figura 1.2 – Processos de fabricação. ou. De uma maneira bem básica podemos resumir usinagem como. o processo de fabricação em que se dá formato a uma determinada peça através da remoção de . A usinagem é empregada geralmente para produzir formas com elevada tolerância. fresamento.4 A partir desse ponto discutiremos o principal desse trabalho. 1.2. retificação. plainamento. até atingir a forma desejada é denominado de usinagem. mediante técnicas especiais não mecânicas como a eletroerosão. a usinagem com foco principal nos métodos não convencionais. Os processos convencionais de usinagem são as operações de retificar. 1977). Todos os pinos odontológicos e a maioria dos ortopédicos são usinados.3: operações de torneamento. fresar. as dimensões. brunir e lapidar. furação e alargamento. visando atingir os requisitos de formato. tornear. Operações de usinagem são aquelas em que. . furar. plainar. brunir. mandrilar. Os processos de usinagem são empregados para transformar as superfícies de peças metálicas em geral. A usinagem é o processo de fabricação mais empregado no mundo. serrar.4: operações de retificar.3 e 1. Como já descrito na figura 1. A maioria dos componentes da indústria aeroespacial é usinada. Figura 1. roscar.4 Figura 1.2. dimensões.5 material (cavaco ou limalha). alargar. que são quase todas usinadas. ao conferirem à peça a forma. Como exemplos da importância da usinagem para a sociedade. brochar. O processo de usinagem é dividido em usinagem convencional e usinagem não convencional. Existem processos diversos de usinagem. ou ainda a combinação deles. produzem cavaco (FERRARESI. As operações mais frequentes são representadas nas figuras 1. tolerâncias e rugosidades. podem ser citados: As engrenagens para transmissão. fresamento. lapidar. o acabamento. pois as peças produzidas devem ter um grau de precisão elevado dependendo da finalidade. . usinagem química.6 O processo de usinagem é extremamente dependente da qualidade das maquinas. Não será discutido os processos convencionais. apenas os processos não convencionais de Usinagem eletroquímica. ferramentas e acessórios e do conhecimento dos operadores. usinagem por ultra-som e usinagem por jato d’água. 0.1. Processo Eletroerosão Eletroquímica Plasma Ultra-som Ultra-som rotativo Feixe de elétrons Jato de água Jato de água com abrasivo Química Quadro 01: Aplicações dos processos não convencionais. para fácil compreensão. Fig. de acordo com o tipo de energia de usinagem fundamental que eles empregam: Mecânica. Eletroquímica Química Termoelétrica Deve-se salientar que existem processos em que dois tipos diferentes de energia serão utilizadas. Processos de usinagem não convencional.0. Usinagem de peças delicadas Microusinagem Usinagem diversas em materiais maus condutores Usinagem diversa em materiais condutores .7 2. DESENVOLVIMENTO 2. PROCESSOS NÃO CONVENCIONAIS Os processos não convencionais de usinagem podem ser classificados. As diferentes formas de energia empregadas e seus processos estão descritos na figura abaixo. 2. A usinagem química tem como objetivo usinar metais pela sua dissolução em uma solução agressiva. .).8 2. a solução ácida era usada para corrosão às partes expostas da estampa. as partes não expostas são corroídas pelo banho químico. a mesma ocorre de maneira lenta e dá resultados com auto grau de exatidão. Um dos principais usos da usinagem química é na indústria aeronáutica a mesma é utilizada para diminuir o peso das aeronaves. ferro. na superfície do metal a ser trabalhado. titânio. USINAGEM QUÍMICA Os primeiros a utilizarem a usinagem química foram os gravadores. aços. Produz peças precisas e delicadas de pequenas dimensões sem deformação do metal empregada em circuitos eletrônicos Confecção de materiais miniaturizados. O corte químico é utilizado para corte ou estampagem de partes de folhas muito finas. após a secagem desta resina. sem prejuízo da sua resistência mecânica. limpeza e retirada de toda e qualquer gordura que possa ser interferente. artistas que usavam soluções ácidas para realizar a conformação de metais. arestas. ácida ou básica. que devem ser produzidos em série. O principio da usinagem química permite a obtenção de formas. o ataque com produtos químicos e a limpeza final. aços inoxidáveis . enquanto as partes protegidas permaneciam em relevo.2. Confecção da máscara e revestimento da peça (Caso necessário realiza-se um leve ataque corrosivo para essa etapa a fim de obter uma melhor aderência da máscara. todo o processo se baseia na aplicação de algumas resinas. Existe uma liberação de energia devido à ocorrência da reação química da solução agressiva sobre o metal. a fim de melhorar a relação resistência/peso. a fim de obter as gravuras. dimensões e estados de superfície bem definidos isso permite as aplicações industriais. tântalo etc. As etapas essenciais abrangem a limpeza da superfície. A fresagem química se refere à usinagem química de grandes áreas. As aplicações dessa técnica são: Aplica-se em alumínio. através da eliminação química de materiais desnecessários de determinadas peças. O processo segue as seguintes etapas: Preparação da superfície do metal. a cobertura de proteção das áreas que não devem ser dissolvidas. tais como partes estruturais da indústria aeroespacial. Limpeza final da peça usinada. a mesma deve ser homogênea. mergulho. Borracha Butílica Polímero. tipo do metal a ser usinado. fitas adesivas. como espessura da peça de trabalho. as camadas devem ser suficientemente espessas e aderentes. eletrodeposição e Silk screen. Polietileno de Borracha Butílica Neoprene Polímero Polímero Polímero Polímero Quadro 02: Correlação de materiais das peças e matérias das peças. No processo ocorre a dissolução do metal não protegido pela mascara. pincel. As formas de como essa máscara é aplicada também são variadas. A escolha da máscara depende diretamente de vários fatores. espessura constante não podem existir rugas nem bolhas na mesma. o ambiente em que é feito o trabalho. spray.9 Usinagem química propriamente dita. Uma boa usinagem química depende diretamente de uma boa aplicação da máscara. a velocidade de dissolução. Cloreto de Polivinilo. O quadro abaixo descreve os diferentes tipos de material de peças a ser usinada e os tipos de material de máscaras indicadas Máscaras para vários materiais na Usinagem Química Material da peça Alumínio e ligas Ligas de ferro Níquel Magnésio Cobre e ligas Silício Titânio Material da Máscara Polímero. Existe a necessidade de constante renovação da solução para que a mesma não perca suas . e a dissolução se processa até ser atingido o equilíbrio químico quando ocorre o encerramento da reação química. Neoprene. o reagente é colocado em contato com o metal. 2.2.1. caso a peça seja muito frágil existe a necessidade de utilização de ultrasons. Figura 2. TIPOS DE USINAGEM QUÍMICA 2. FRESAGEM QUÍMICA Principalmente usado remoção seletiva ou geral de peças metálicas de superfícies relativamente grossa.1. obtêm alta precisão da ordem de mais ou menos 0.1. Figura 2.2. Materiais fino (0.005 mm) podem ser devidamente gravado.2.10 propriedades. REMOÇÃO QUÍMICA Semelhante à estampagem de laminas metálicas. existe a possibilidade de uma alta taxa de produção. Tem sido utilizado em metais com profundidades de remoção de 12 mm.1. Remoção química .1. 2. seguido de um banho.015 milímetros.2. Fresagem química 2. Tem por vantagens que. o metal é totalmente removido das áreas determinadas por ação química. A máscara é retirada mediante escovamento mecânico da peça. Neste processo. 1. USINAGEM FOTOQUÍMICA: É uma variação da usinagem química.2. O material da máscara (emulsão) é removido e a peça é cuidadosamente lavada para remover todos os resíduos químicos 2. É dado um banho na peça para a retirada do material fotossensível que não foi exposto à luz. Processo de alta precisão e para peças muito finas.2. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA USINAGEM QUÍMICA Existe uma serie de parâmetros que favorece a utilização da usinagem química. O material é retirado por meio de técnicas fotográficas.2.11 2. o processo segue a seguinte sequencia: É feito um desenho com uma ampliação de 100x Negativo fotográfico é reduzido ao tamanho da peça acabada A peça em branco é revestida com material fotossensível (emulsão).3. A peça é imersas no reagente ou é pulverizada com o reagente que grava nas partes não protegidas. as mesmas são expostas abaixo: Vantagens Facilidade para reduzir o peso das peças Não há alteração das Operação de remoção simultânea de material Não há formação da rebarba Baixo custo do equipamento Fáceis e rápidas mudanças de projeto Exigência de trabalhadores propriedades químicas Não tem tensões residuais na peça Tempo de produção de uma peça frágil é menor do que por operações mecânicas menos qualificados Boa qualidade de superfície . Negativo é colocado sobre a peça revestida e exposta à luz ultravioleta que endurece a área exposta. e existem também as desvantagens. existe ainda um eletrólito.3. essa mesma é colocada entre a peça e a ferramenta. Isto é semelhante ao oposto de um processo de eletro-deposição. mas a espessura deve ser em torno de 10mm) Os reagentes são muito perigosos para os trabalhadores Os reagentes são muito caros As questões ambientais 2. para dissolver o metal da peça.USINAGEM ELETROQUÍMICA É a remoção controlada de material por dissolução anódica em uma célula eletrolítica. Utilizado na usinagem de materiais de alta dureza. A UEQ é um processo a frio. cloreto de sódio ou potássio (NaCl ou KCl). ou seja baseia-se na eletrolise.12 Taxas de sucata baixa (3%). Seguindo o principio da eletrolise onde temos o Anodo e o Catodo na usinagem eletroquímica a peca é o Anodo. dando como resultado uma superfície lisa e sem rebarbas. na qual o material a ser usinado é o ânodo e a ferramenta é o cátodo. Desvantagens Difícil conseguir quina Dificuldade de usinar materiais grossos (o limite depende de cada material. que comumente é uma solução Aquosa de sais inorgânicos. . que não provoca danos térmicos à peça. Entretanto.com presença de aditivos para evitar reações indesejadas. Figura 2. alta resistência e baixa usinabilidade. a ferramenta o catodo.3. Peça antes e depois da usinagem eletroquímica. enquanto circula corrente contínua pela célula de baixa voltagem. ela não apropriada para a produção de cantos vivos ou cavidades com fundo chato. O eletrólito é bombeado através do espaço entre os eletrodos. O esquema utilizado para a usinagem eletroquímica é apresentado abaixo. evitar a geração catódica de gás e aquecimento elétrico e principalmente permitir a passagem da corrente elétrica para tornar possível a dissolução anódica durante toda a usinagem. que poderiam neutralizar o ânodo.Cabeçote Porta Ferramenta.4. Deve-se analisar com cuidado o tipo de eletrólito. Como existe uma reação eletroquímica. a mesma vai ser dependente apenas dos matériais da ferramenta e da peça. As reações que ocorrem no cátodo também não podem ser menosprezadas: é necessário evitar qualquer depósito metálico que venha a alterar a forma do eletrodo-ferramenta e diminuir a exatidão de sua reprodução. mesmo que a peça seja de um material muito resistente e não existe o desgaste da ferramenta. isso é necessário para impedir efeitos indesejáveis. existe a facilidade de produção de formas complexas. de baixa tensão e alta corrente. Um fator que merece atenção é que na usinagem eletrolítica pode ocorrer a formação de produtos tóxicos. Existe um fluxo constante de eletrólito entre a ferramenta e a peca. de uma fonte externa. 8-Bombas 9-Sistema de avanço do cabeçote 10. dependendo do eletrólito utilizado.3 consiste em submergir a peça e a ferramenta na solução eletrolítica e posterior conexão nos polos positivo (peça/anodo) e negativo (ferramenta/catodo). 1-Fonte de Corrente 2-Ferramenta 3-Peça a ser usinada 4-Suporte de fixação 5-Cuba eletrolítica 6-Reservatório do eletrólito 7-Filtros Figura 2. . a taxa de usinagem é independente da dureza do material. remover constantemente os cavacos produzidos. isso porque corre o risco de formação de produtos insolúveis.13 O processo descrito na figura 2. Como existe a reação eletroquímica existe a remoção dos átomos do metal e com isso o desbaste da peça.com pressão na ordem de 345 a 1035 kgf/m2. Usinagem eletroquímica. 2. utiliza-se rebolos condutores como ferramentas.14 2. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA USINAGEM QUÍMICA Vantagens Qualquer material condutor pode ser usinado por este método. a usinagem eletroquímica e a usinagem por ultra-som.3. tantos tradicionais como não tradicionais.3. Baixo nível de desgaste da ferramenta (cátodo).2.3.3.3. A velocidade de retirada do material permite a obtenção de estados de superfície rigorosos.1. o objetivo é incorporar as vantagens de ambos os processos e consequentemente reduzir as desvantagens dos mesmos. Acabamento superficial de qualidade. PRINCIPAIS PROCESSOS DE USINAGEM ELETROQUÍMICA 2.1.inclusive nas cavidades de furos cilíndricos. 2. FORMAÇÃO ELETROQUÍMICA É utilizada na usinagem de cavidades de todos os tipos. 2. É possível controlar de a quantidade removido. sem danos à estrutura do metal.3.3. ELETROEROSÃO E ULTRA-SOM Neste processo temos a mistura de dois processos não convencionais.1. As taxas de remoção de material nessas aplicações geralmente são pequenas quando comparadas com as taxas da formação eletroquímica. Sem tensões residuais. Formas complexas podem ser reproduzidas por este método. ou seja. REBARBAÇÃO ELETROQUÍMICO Esse caso de usinagem é um acabamento final de outros processos. 2.2.1. material ELETROQUÍMICA OU POLIMENTO .1.4.1. RETIFICAÇÃO ELETROQUÍMICA Esse é um dos processos híbridos. é a mistura de processos diferentes de usinagem. com o efeito ressonante a intensidade da vibração é aumentada e acelera o processo de retirada do material. uma ferramenta é posta para vibrar sobre uma peça mergulhada em um meio líquido com pó abrasivo em suspensão. Existe a vantagem de que a ferramenta não precisa ser muito dura. grandes . devidos à Existência de elevadas pressões hidráulicas. no mínimo.15 Desvantagens Problemas corrosão. isso forma uma cavidade com a forma negativa da ferramenta. tão duro quanto a peça usinada.então torna-se necessário uma alimentação constante de abrasivo durante o processo. Na usinagem por ultrasom. Não há contato entre a ferramenta e a peça.A energia produzida para desbaste da peça ocorre através da vibração dos abrasivos que gera uma excitação mecânica e com isso retirada do material. Dificuldades Usina próprias do processo de eletrólise. como exemplo o vidro a cerâmica e o diamante. já que a mesma não toca a peça a ser usinada podendo ser feita de material fácil de usinar. numa frequência que pode variar de 20 kHz a 100 kHz. Este procedimento contribui para resfriar a suspensão durante a usinagem e facilita a remoção do material erodido. somente materiais condutores de eletricidade. Demanda manutenções. Não é recomendado para pequenos lotes. e ainda tem o fato de existir a quebra do próprio abrasivo. 2. O “martelamento” dos abrasivos é produzido pelas vibrações e com isso o mesmo é capaz de erodir o material. Existe uma necessidade do material abrasivo ser. caso contrario a usinagem não ira ocorrer.USINAGEM POR ULTRA-SOM A usinagem por ultra-som é um processo que permite executar penetrações de formas variadas em materiais duros que dificilmente seriam obtidas pelos processos convencionais. Aplicando uma rotação na ferramenta podemos aumentar a capacidade de remoção do material erodido. Dificuldades para ajustagem da ferramenta.4. . comunicada aos grãos de abrasivo. baixa viscosidade para levar o abrasivo dentro do furo na interface ferramenta/amostra. ao mesmo tempo. a esse processo dá-se o nome de contorneamento. O avanço do conjunto mantém a distância entre a ferramenta e a amostra constante à medida que ocorre o corte. em materiais duros e quebradiços. alta condutividade térmica e alto calor específico para a refrigeração da zona de corte. densidade aproximada ao do abrasivo. Embora furos.16 O meio diluído necessita das seguintes propriedades: possibilitar a chegada do abrasivo até a zona de corte e removê-lo de lá junto com as micropartículas. As ferramentas. normalmente de titânio. onde devem ser produzidas cavidades rasas e cortes. A usinagem por ultra-som permite cortes limpos. Agentes anti-oxidantes podem ser adicionados. com a forma inversa da que se deseja dar à peça a ser usinada. devem ser fabricadas com materiais de alta resistência à fadiga. A necessidade de uso de um meio líquido dá-se pois as vibrações mecânicas só conseguem se propagar quando em um meio material. Essas vibrações transmitem-se por excitação das moléculas. na qual se ativam as vibrações ultra-sonoras. envolvendo áreas de superfícies inferiores a 1000 mm . cônico e cilíndrico. A água satisfaz a maioria destes requisitos e é a mais usada. O material da ferramenta deve também possuir alta resistência ao desgaste para que efetue o corte sem que sofra grandes alterações dimensionais. soldam as pontas das fibras cortadas. O sonotrodo é constituído por uma barra metálica. para que garanta o controle nas usinagens de alta precisão. porque as vibrações ultrasônicas produzem a fusão do material e. pesquisadores sugerem que o processo seja aplicado. . Na ponta do sonotrodo é fixada a ferramenta. ranhuras e formas irregulares possam ser usinadas por ultra-som em qualquer material. os sonotrodos podem ter três geometrias: exponencial. ou equipamento com ferramentas rotativas. que oscilam ao redor de sua posição de repouso. no sentido do seu eixo. O processo de usinagem por ultra-som aproveita a energia de vibração mecânica. preferencialmente. assim como os sonotrodos. Figuras complexas são obtidas quando conjugado a ferramenta com uma mesa do tipo CNC. que vibram na mesma direção do sonotrodo. O termo recebeu o nome de UHP (Ultra High Pressure). começa daí o uso de abrasivos para facilitar o corte.5. USINAGEM POR JATO D’ÁGUA Figura 2. aeroespaciais e o exercito estão entre os principais utilizadores das técnicas de usinagem por jato d’água.27 kgf/cm²).6. Usinagem por ultra-som 2. Um engenheiro buscava novas maneiras de realizar cortes de arvores e lançando pesos em colunas de água obteve jatos de água saindo de orifícios pequenos com uma alta pressão capaz de realizar a ação de corte das arvores. com o tempo começou-se a utilização de aditivos nos jatos de água. Estudos foram feitos para desenvolvimento da técnica ate o sucesso para realizar cortes em matérias metálicos.684. Usinagem por jato de água Esse processo de utilização de jato d’água começou a ser utilizado por volta do ano de 1968.5. “Pressão Ultra Elevada” é definido como pressão acima de 30.17 Figura 2. . Indústrias automobilísticas.000 psi (equivalente a 20. orifício esse que possui diâmetro muito pequeno (entre 0.000 bar). Corte do material: O jato é lançado com alta pressão pelo bocal através de um orifício de focalização. o jato de água é amortecido num tanque. é eficaz tanto para materiais duros.7. Representação esquemática de um cabeçote de corte para água e abrasivo.1mm e 0. É importante observar o uso dos abrasivos.18 O processo de utilização de água para cortes deve seguir os seguintes padrões: Tratamento da água: A água deve ser livre de impurezas. A mistura água-abrasivo sai do bico a aproximadamente 1400 km/h. como para peças que passaram por endurecimento superficial. a diferença da largura de corte no início e no fim de um turno de trabalho é mínima. que fica sob a mesa do equipamento. Elevação da pressão da água: Utilizam-se bombas para elevar a pressão da água a valores 4000 vezes maiores que a pressão do ar (aproximadamente 4. isso se dá através do processo de filtragem. o abrasivo produz uma ação de cisalhamento que permite cortar materiais de grande dureza até a espessura de 152. Figura 2. pois quando deseja-se usinar peças mais duras.4 mm. contendo água e esferas de aço ou pedras britadas. 90% do corte na realidade.ocasionando uma diminuição de pressão no sistema. a fim de evitar o entupimento dos bicos de corte. é feito pelo abrasivo e não pela água. Coleta e descarte da água: Após atravessar o material. Os . o sistema de corte com abrasivo produz um jato cortante mais potente.6 mm) em direção ao material. com isso obtem-se uma maior confiabilidade do sistema. Agregação de material abrasivo: Existe um reservatório onde ocorre a aplicação de abrasivos. para que o mesmo seja arrastado pela água ao passar pelo bocal. sílica. abaixo de 1. Os principais fatores que devem ser controlados no sistema de jato de água são: Pressão – maior pressão maior a facilidade de corte. diminuição com a da com melhor velocidade de saída do fluido.5 a 1.19 abrasivos mais utilizados são a granada. Diâmetro peça do jato – os Depende do material e da desejada. oxido de alumínio. Distância e velocidade de corte – À medida que sai do bico.5 mm. Fluxo – quanto maior mais removido. Em destaque o reservatório de pó abrasivo. A abertura do jato pode ser reduzida. da Figura 2. Máquina de jato abrasivo (abrasivejet) com área de corte de 66 cm². nitrato de silício e carbeto de boro. com consequente diminuição velocidade de corte.8. Isso explica porque a distância entre o bico e o material é sempre muito pequena. grãos pequenos produzem uma superfície material é cortada qualidade. . Grãos grandes produzem uma maior à velocidade de corte.3mm. o jato de água se abre. Abrasivo – O tamanho dos grãos vai depender da peça produzida. diâmetros situam-se em torno de 0. Chapas de metal de pequena espessura tendem a sofrer esforços de dobramento.20 2. cerâmicos). Desvantagens Velocidade do processo (processo com chama é mais eficaz). É uma tecnologia “limpa”.5. Materiais cerâmicos têm sua resistência diminuída após o corte. apresentando rebarbas na face de saída. Pode ser aplicado em várias camadas de material (sanduíche). Corte em qualquer direção e nas mais variadas formas. Aplicável a uma vasta gama de materiais.1. como madeira laminada. Ideal para cortar certos materiais duros (blindados. . Vidros temperados (projetados para quebrar a baixas pressões) não podem ser cortados. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CORTE POR JATO D’ÁGUA Vantagens Não produz problemas de efeito térmico. 0. líquidos e outros. contudo também existem suas limitações como melhorias do tipo de abrasivo e o principal que é dificuldade de acesso a peça a ser moldada. Analisando cada um dos processos individualmente. Os processos aqui apresentados são muito uteis desde que tenha melhorias para sua utilização. A maioria dos produtos químicos. a análise do material influencia fortemente o tipo de máquina usada para gerar um determinado processo. também tem suas limitações e representa um vasto campo a ser pesquisado e aperfeiçoado. podemos concluir. Possui uma grande eficiência e produtividade através da aplicação de jatos a “Ultra Alta Pressão” em suas operações. enquanto que outros são favoráveis a madeira ou plástico. CONCLUSÃO Tão importante quanto à determinação do tipo de ciclo de produção. Portanto o manuseio e descarte destes é muito caro. existem mais vantagens que desvantagens. o mesmo é um método bastante complexo e caro. podemos notar que todos utilizam-se de uma base tecnológica significativa. são muito perigosos. em outras palavras. logo podemos afirmar que conhecer o material e saber como ele ira responder a usinagem. assim como outros métodos de usinagem.21 3. Apesar de muitas vantagens apresentadas por esse tipo de processo. para a usinagem química as questões ambientais pode ser o fator mais importante para escolher se a mesma será usada ou não. já que a mesma tem de estar mergulhada em uma solução liquida.ela também apresenta desvantagens que devem ser observadas como efeitos ambientais e alguns valores de riscos. como soluções de limpeza. logo os mesmos possuem custos muito elevados. Para a usinagem por ultra-som. Na usinagem eletroquímica o uso de uma fonte de energia externa pode-se torna um problema para tal processo. pode também ajudar na seleção de materiais adequados. Podemos ver ao logo dessa explanação que alguns processos de usinagem são mais bem preparados para o trabalho do metal. reagentes. Cada produto e material exigem novas pesquisas e isso requer um alto conhecimento. A tecnologia de corte a jato de água pode ser vista dentre as apresentadas como um dos processos que mais cresce atualmente e uma das mais importantes máquinas ferramenta no mundo devido à sua versatilidade e facilidade de operação e praticamente não há limites para o que pode cortar. a usinagem por ultra-som. Assim percebese que o processo de corte por jato d’água é um método barato em comparação a outros . resultando em um produto final que possa satisfazer tolerâncias apertadas. fácil de manuseio e bastante usado em vários ramos industriais do mercado.22 processos. ecologicamente correto. . MRN.norbertocefetsc. 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