Usinagem por eletroerosão a fio

A usinagem com fio EDM é uma técnica eletrotérmica contemporânea não convencional que emprega faíscas elétricas para corroer o material de um material alvo (material de trabalho). Ela pode cortar para dar forma a protótipos de design complexos e também é empregada para cisalhar peças em grandes volumes com alta estabilidade dimensional. Pequenos contornos ou microfuros podem ser facilmente moldados usando uma máquina EDM de fio padrão com desgaste mínimo da ferramenta. É um processo mais preciso e exato do que as técnicas convencionais de corte de metal. Uma de suas principais características é que ele pode praticamente perfurar qualquer material condutor e de alta resistência e moldar geometrias complicadas sem nenhuma força mecânica. Esta postagem do blog destaca o enorme potencial da usinagem de corte por EDM de fio, discutindo suas aplicações, tipos e recursos de cisalhamento.

EDM de fio: uma introdução ao processo

No setor de metalurgia, presume-se que a usinagem por descarga elétrica de fio (Wire EDM) seja uma técnica exata e precisa que utiliza um fio fino (eletrodo) carregado eletricamente para cisalhar metais. O fio passa em um fluido dielétrico que resfria o material e também remove as partículas erodidas.

A usinagem por EDM de fio não remove o material por meio de corte direto, mas usa uma descarga elétrica para corroer o material. Em vez de cortá-lo, ele derrete ou vaporiza, o que dá à ferramenta grande precisão e produz pouquíssimas aparas. Esse processo é vantajoso para a fabricação de peças que são difíceis de usinar usando técnicas convencionais se os materiais forem eletricamente condutores.

Como funciona a eletroerosão a fio?

O processo de EDM de fio é simples, mas muito eficiente. Ele começa com a imersão da peça de trabalho em um fluido dielétrico e sua colocação em um torno. Em seguida, um fio fino com uma carga elétrica é passado pela peça de trabalho. Como a peça de trabalho é condutora, ela adquire a carga oposta à do rolo de carga.

À medida que o fio se aproxima da peça de trabalho, um arco elétrico é formado ao longo da lacuna e isso causa a geração de calor que derrete ou vaporiza uma pequena quantidade de metal. Essas faíscas funcionam como ferramenta de corte e continuam a raspar a peça de trabalho até o formato desejado.

Durante todo o processo, a água deionizada é usada para regular o ambiente de usinagem e remover as partículas de metal erodidas pelo processo. Esse arranjo permite obter corte e acabamento muito finos e precisos das peças, especialmente quando as peças são complexas e exigem um alto grau de precisão.

Peças de máquinas de eletroerosão a fio

As principais peças da máquina edm de fio estão listadas abaixo;

1. Ferramentas CNC

A eletroerosão a fio é automatizada por ferramentas CNC que regulam a sequência do caminho do fio e o processo de corte. Essas ferramentas são muito importantes para a precisão e a eficiência das operações, pois o nível de sofisticação dessas ferramentas determina o nível de erros e o tempo de usinagem.

2. Fonte de alimentação

A unidade de fonte de alimentação fornece impulsos elétricos para o eletrodo de arame e para a peça de trabalho, que variam de 100 V a 300 V. Ela controla a taxa e a magnitude dessas cargas, que são cruciais para a remoção do material.

3. Fio

O fio produz o potencial de descarga elétrica ao se tornar o eletrodo. Seu diâmetro, geralmente variando de 0,05 a 0,25 mm, é selecionado de acordo com a forma e a espessura do material de trabalho. Ao escolher o fio para o corte, considere a resistência à fratura, a resistência ao impacto, a condutividade, a temperatura de vaporização e a dureza.

Os tipos comuns de fios incluem:

• Fios de latão: São famosos por sua excelente condutividade e são produzidos com cobre e zinco combinados em uma proporção de 63% e 37%, respectivamente. O teor de zinco aumenta a velocidade de corte, mas não deve ser superior a 40%, pois causa corrosão.
• Arames revestidos de zinco: Esses fios têm uma camada de zinco puro ou óxido de zinco que melhora a taxa de usinagem.
• Fios recozidos por difusão: Esses fios são produzidos por meio de recozimento por difusão e contêm mais de 40% de zinco, o que os torna ideais para produção em larga escala e corte em diferentes materiais.

4. Meio dielétrico

O processo de usinagem com fio EDM é realizado em um tanque contendo fluido dielétrico, geralmente óleos ou água deionizada. Esse meio também reduz a taxa do processo, evita a formação de uma camada no eletrodo de arame e proporciona um acabamento de superfície suave na peça de trabalho.

5. Eletrodos

Na usinagem por EDM de fio, a ferramenta de fio atua como uma carga positiva (cátodo), enquanto a peça de trabalho atua como uma carga negativa (ânodo) do circuito elétrico. Um servo motor (controlador) cria uma lacuna de 0,01 a 0,5 mm no fio para que ele não toque na peça de trabalho durante o corte, o que é fundamental para a precisão e ajuda a evitar fraturas na peça de trabalho pretendida.

Que tipos de materiais podem ser cortados por uma máquina de eletroerosão a fio?

A usinagem com fio EDM é muito útil e pode cortar praticamente qualquer material eletricamente condutor e produzir geometrias e contornos complexos. Aqui estão alguns materiais comuns que podem ser cortados com eficiência usando uma máquina de EDM de fio

Alumínio

O alumínio é um dos metais mais versáteis, com alta condutividade térmica e elétrica. A usinagem por eletroerosão a fio é naturalmente macia, o que significa que, durante o processo de usinagem, podem se acumular depósitos de goma; no entanto, a eletroerosão a fio pode gerenciar esse problema e obter cortes exatos.

Titânio

A usinagem com fio EDM é mais adequada para o titânio porque ele é pegajoso e gera cavacos longos. O processo pode lidar com essas propriedades de forma eficaz. A água deionizada como meio dielétrico ajuda a minimizar a produção de calor e, portanto, torna o processo de corte suave e fácil.

Aço

A eletroerosão a fio é vantajosa para o aço, pois ele é um metal resistente. Esse processo é frequentemente usado em vez de Usinagem CNC para o aço devido à capacidade deste último de gerenciar a dureza do material. No entanto, o aço produz muito calor e, portanto, é preciso tomar as precauções necessárias a esse respeito.

Latão

Devido à sua alta resistência à tração, o latão é comparativamente fácil de cortar com a EDM de fio. Por ser relativamente macio, a velocidade de corte deve ser relativamente baixa para não causar a deformação do material e, assim, afetar a precisão do corte.

Grafite

O grafite é relativamente difícil de usinar com ferramentas convencionais devido à sua natureza frágil inerente e ao problema de arrancamento de partículas. O EDM de fio, com seu eletrodo de fio afiado, pode usinar grafite com eficiência, proporcionando cortes limpos e precisos.

Esses materiais são alguns dos materiais condutores que as máquinas de eletroerosão a fio podem processar, tornando a tecnologia aplicável em vários setores que exigem alta precisão e projetos complexos.

Diferença entre usinagem por EDM de fio e EDM convencional

A usinagem por EDM de fio e a EDM convencional são dois tipos distintos de processos de cisalhamento. A EDM de fio e a EDM convencional funcionam com o mesmo princípio, mas seu funcionamento e uso são bastante diferentes. Veja a seguir um detalhamento de como eles se diferenciam:

Tipo de eletrodo

EDM de fio: Conforme discutido acima, ele usa um fio fino que é aquecido para atuar como eletrodo e que se move para cortar e moldar o formato e o tamanho necessários da peça ou do produto.

EDM convencional: Utiliza eletrodos feitos de materiais muito condutores, como grafite ou cobre, e podem ser de diferentes geometrias. Esses eletrodos são colocados na peça de trabalho, produzindo assim a imagem "negativa" do formato dos eletrodos.

Velocidade de usinagem

EDM de fio: Ele está pronto para começar assim que o fio é posicionado, o que o torna mais eficiente e ideal para projetos com prazos apertados.

EDM convencional: Os eletrodos devem ser pré-moldados antes do processo de usinagem, o que pode levar muito tempo. usinagem por descarga elétrica para saber mais.

Precisão

EDM de fio: Oferece alta precisão; pode cortar até 0,004 polegada de espessura. Isso o torna adequado para cortar padrões e desenhos complexos no tecido.

EDM convencional: Embora também seja usado para cortes complexos, ele não pode ser tão preciso quanto o EDM de fio, o que o torna adequado para cortes mais simples e rígidos.

Vantagens e desvantagens da usinagem por eletroerosão a fio

Peças de protótipo de EDM de fio

Prós

Precisão: Proporciona cortes impecáveis, o que significa que pouco ou nenhum processamento ou acabamento adicional é necessário.

• Formas complexas: A usinagem CNC convencional pode ajudar a criar padrões complexos que são difíceis de criar com técnicas tradicionais.
• Peças pequenas: Adequado para uso ao trabalhar com peças pequenas e complexas que são difíceis de manusear.
• Materiais frágeis: As máquinas de EDM de fio CNC são aplicáveis a materiais que não podem ser submetidos a tensões e são difíceis de usinar por meio de usinagem de corte convencional.
• Cortes limpos: Ele não deixa nenhuma rebarba ou distorção, o que significa que não há necessidade de pós-processamento.
• Corte contínuo: Ele pode cortar sem interromper a operação e até mesmo começar a cortar novamente se o fio se romper.

Contras

Limitações materiais: Aplica-se somente a materiais condutores de eletricidade.

Mais lento para materiais espessos: Não é tão eficaz em materiais muito espessos ou rígidos quanto a EDM convencional.

Custo: As máquinas de eletroerosão a fio podem ser caras, especialmente quando se leva em conta o custo inicial das máquinas.

Manutenção: Ele precisa de manutenção frequente para se manter preciso e rápido.

Conhecer essas diferenças e as vantagens e desvantagens da eletroerosão a fio pode ajudar os fabricantes a determinar qual técnica é mais adequada para o uso em suas aplicações.

Aplicações da usinagem por eletroerosão a fio

A eletroerosão a fio é usada nos setores automotivo, aeronáutico e médico, desde a produção de protótipos detalhados até peças de produção em massa. Veja a seguir um detalhamento de alguns dos principais setores que utilizam essa tecnologia de ponta:

Setor automotivo:

No setor automotivo, onde as peças geralmente têm formas complexas e o material usado é bastante complicado, usa-se a eletroerosão a fio. Esse processo não envolve força mecânica e é ideal para criar peças como para-choques, painéis de instrumentos, portas e muitas outras com furos e reentrâncias.

Setor médico:

No setor médico, as máquinas EDM são importantes para moldar peças de protótipos intrincados, usadas de forma ideal em equipamentos como optometria e odontologia. O processo é especialmente eficaz quando usado em metais adequados para a produção de dispositivos médicos, fortalecendo as estruturas de itens como implantes dentários e peças de seringas e adicionando designs complexos.

Setor aeroespacial:

A eletroerosão a fio também desempenha um papel fundamental no setor aeroespacial. O processo é adotado para a criação de peças aeroespaciais que precisam ter tolerâncias estreitas de até +/-0,005x e acabamento superficial suave. Ele trabalha em conjunto com o corte a jato de água para peças que não podem suportar o calor e o estresse das ferramentas de corte convencionais. Essa tecnologia tem sido amplamente utilizada na fabricação de peças de motores, lâminas de turbinas, componentes de trens de pouso e muitos outros por um longo tempo.

Conclusão:

A eletroerosão a fio pode ser considerada uma das tecnologias mais precisas e flexíveis para corte, o que é muito apreciado em setores que exigem formas complexas e alta precisão. A eletroerosão a fio é uma técnica particularmente valiosa para o corte para produção de protótipos e peças complexas produzidas em massa, devido à sua alta precisão e capacidade de atender a tolerâncias mais rigorosas.

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Perguntas frequentes

Q1: Qual é a precisão ou o limite de tolerância do EDM de fio em termos de dimensões?

Normalmente, a eletroerosão a fio é muito precisa, a eletroerosão a fio rápida pode ter tolerâncias de até ±0,1 milímetros. O processo de eletroerosão a fio CNC pode atender à tolerância de 0,05 mm.

Q2. Qual é a diferença entre a eletroerosão a fio e o corte a laser?

A EDM de fio funciona por meio da erosão elétrica de um fio, enquanto o corte a laser usa um feixe térmico de alta potência para cortar os materiais, e a tolerância também é diferente.

Q4. Por que a água deionizada é um ingrediente vital na EDM de fio?

A EDM de fio usa água deionizada como meio dielétrico, pois tem baixo teor de carbono. Ela também serve como um dissipador de calor para garantir que as temperaturas dielétricas sejam mantidas em um nível ideal durante o processo de usinagem.