Entendendo o processo de usinagem não tradicional

A usinagem não tradicional, também conhecida como “usinagem não convencional” ou “método de usinagem moderno”, é um método de usinagem que envolve o uso de eletricidade, calor, luz, energia eletroquímica, energia química, energia sonora e energia mecânica especial para remover, deformar, alterar propriedades ou materiais da placa.

Furação, mandrilamento, corte, fresamento e outros processos convencionais de usinagem são realizados com ferramentas tradicionais com aresta de corte. Esses métodos tradicionais de usinagem tornaram-se obsoletos com o avanço da tecnologia e do tempo, embora sejam a base do processo de usinagem.



Neste artigo, você conhecerá a definição, aplicações, diagramas, características, tipos, funcionamento, vantagens e desvantagens do processo de usinagem não tradicional.

O que é usinagem não tradicional?

O Método de Usinagem Não Tradicional é uma técnica de ponta para superar as desvantagens da usinagem tradicional. Usinagem Ultrassônica, Usinagem por Feixe de Laser, Usinagem por Jato de Água, Usinagem por Jato de Água Abrasivo, Usinagem por Feixe de Elétrons, entre outros são exemplos deste processo de usinagem.

Quando um item é produzido com a ajuda de tecnologia moderna, é conhecido como um processo de usinagem não convencional, não tradicional ou moderno. As técnicas podem ser usadas para usinar objetos complicados, de microsuperfície e de baixa rigidez feitos de materiais metálicos ou não metálicos de qualquer dureza, resistência, tenacidade ou fragilidade. Algumas tecnologias para superacabamento, acabamento espelhado e usinagem em nanoescala (atômica) podem ser empregadas ao mesmo tempo.

Aplicativos

As aplicações da usinagem não tradicional são tão vastas, pois existem vários tipos adequados para uma aplicação específica. Abaixo estão algumas áreas onde esses métodos de usinagem são usados.

Alguns dos processos de usinagem são usados ​​para usinagem de moldes e peças com furos e cavidades de formato complexo. São usados ​​para usinar materiais com diferentes propriedades de materiais duros ou quebradiços, como ligas duras e aços endurecidos. A usinagem não convencional é usada para fazer furos finos profundos, furos moldados, ranhuras profundas, fendas estreitas e cortar fatias finas.

• Da mesma forma que os procedimentos de usinagem não tradicionais são usados ​​para fresar superfícies duras, os métodos de usinagem não tradicionais são utilizados para projetar matrizes. Métodos de usinagem não convencionais podem ser usados ​​para processar vários metais duros que não podem ser usinados usando procedimentos típicos.
• Para fazer furos de diâmetro muito pequeno em um bico de um sistema de injeção de combustível, métodos não tradicionais também são usados ​​na indústria automobilística. Métodos de usinagem não tradicionais também podem ser usados ​​para usinar engrenagens.
• Para usinar projetos complexos em chapas finas de metal, são usados ​​muitos processos de usinagem não tradicionais, como a usinagem por feixe de laser.
• Para cortar materiais frágeis como vidro, cerâmica e quartzo, podem ser usados ​​procedimentos de usinagem não convencionais, como usinagem a jato abrasivo.
• Um processo de usinagem não convencional pode ser usado para usinar uma ferramenta de corte.
• A usinagem moderna é fundamental na indústria aeroespacial, pois é utilizada para criar peças complexas de aeronaves.

Características

Abaixo estão algumas características do processo de usinagem não tradicional:

1. Os materiais da ferramenta podem ter uma dureza muito menor do que os materiais da peça de trabalho
2. Energias como energia elétrica, energia eletroquímica, energia sonora ou energia luminosa podem ser usadas para processar o material diretamente.
3. Durante a usinagem, as forças mecânicas não são visíveis e a peça raramente apresenta deformação mecânica e térmica, ambas benéficas para melhorar a precisão da usinagem e a qualidade da superfície da peça.
4. Vários métodos podem ser escolhidos combinados para criar novos métodos de processo, aumentando significativamente a eficiência da produção e a precisão da usinagem.
5. Quase todas as novas fontes de energia abrem a possibilidade de um novo método de usinagem não tradicional.

Tipos de processos de usinagem não tradicionais

Abaixo estão os vários métodos de processos de usinagem não tradicionais:

Usinagem de descarga elétrica (EDM):

A EDM, também conhecida como usinagem por descarga ou usinagem por eletroerosão, é uma tecnologia de usinagem não tradicional para gravar materiais condutores usando erosão elétrica causada por uma descarga de pulso entre dois pólos imersos em um líquido de trabalho. O equipamento básico utilizado para este processo é a máquina-ferramenta de eletro-descarga. Abaixo estão algumas características da usinagem por descarga elétrica:

• Usinagem sem força de corte;
• Sem falhas, como rebarbas, marcas de ferramentas, ranhuras, etc.
• Capaz de processar materiais difíceis de cortar por métodos convencionais de usinagem e peças de formato complexo
• Os materiais do eletrodo da ferramenta não precisam ser mais duros do que o material da peça de trabalho;
• A automação é simples ao empregar usinagem elétrica;
• Em algumas aplicações, a camada metamórfica formada na superfície após o tratamento precisa ser removida ainda mais.
• É difícil lidar com a poluição por fumaça gerada durante a purificação e processamento do fluido de trabalho

Aplicativos:

Abaixo estão as aplicações de processos de usinagem não tradicionais:

• Usinagem de furos e cavidades de formato complexo em moldes e peças;
• Vários materiais duros e quebradiços, como liga dura e aço endurecido, são usináveis.
• Processamento de furos finos profundos, furos curvos, sulcos profundos, fendas estreitas e fatias finas, entre outras coisas
• Instrumentos de corte e medição, como ferramentas de corte, placas de amostra e medidores de anel de rosca, são todos usináveis.

Diagrama de EDM:

Usinagem eletrolítica:

A peça de trabalho é usinada em uma forma e tamanho específicos com base no princípio de dissolução anódica no processo eletrolítico e com a ajuda do cátodo moldado. A usinagem eletrolítica oferece benefícios substanciais para materiais difíceis de usinar, formas complicadas e produtos de paredes finas. Rifling do cano da arma, lâmina, impulsor integral, molde, furo e peças perfiladas, chanframento e rebarbação são exemplos de usinagem eletrolítica. A técnica de usinagem eletrolítica assumiu um papel significativo, se não insubstituível, na usinagem de vários produtos.

Vantagens:

• Uma ampla gama de serviços de usinagem. A usinagem eletroquímica pode tratar quase todos os materiais condutores sem comprometer as qualidades mecânicas ou físicas, como resistência, dureza ou tenacidade, e a estrutura metalográfica dos materiais não é afetada após a usinagem. É frequentemente usado para usinar ligas duras, ligas de alta temperatura, aço endurecido, aço inoxidável e outros materiais difíceis de usinar.
• Altas taxas de fabricação
• Excelente qualidade de usinagem, principalmente na superfície.
• Pode ser usado para usinar peças deformáveis ​​e paredes finas.
• Durante o processo de usinagem eletroquímica, não há contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, sem força de corte mecânico, sem tensão residual e deformação, sem rebarbas e rebarbas.

Desvantagens:

• A precisão de usinagem e a velocidade de usinagem são baixas.
• Usinagem cara. Quanto maior o custo adicional por item, menor o lote.

Diagrama de usinagem eletrolítica:

Usinagem a laser

Para realizar a usinagem, os lasers usam a energia da luz para atingir alta densidade de energia no ponto focal após serem focalizados pela lente, derreter ou vaporizar o material e removê-lo em um período muito curto. A usinagem a laser oferece as vantagens de menor desperdício de material, um efeito de custo visível na fabricação em larga escala e alta flexibilidade para o objeto de corte. A tecnologia a laser é usada principalmente na Europa para soldar materiais exclusivos, como carrocerias e bases de veículos de alta qualidade, asas de aeronaves e fuselagem de naves espaciais.

Soldagem a laser, corte a laser, modificação de superfície, marcação a laser, perfuração a laser, microusinagem e deposição fotoquímica, estereolitografia, gravação a laser e outros métodos de usinagem a laser são as aplicações mais utilizadas.

Diagrama de usinagem a laser:

Usinagem de feixe de elétrons

A usinagem de materiais utilizando os efeitos térmicos ou de ionização de um feixe de elétrons convergente de alta energia é conhecida como usinagem por feixe de elétrons (EBM). Alta densidade de energia, forte penetração, uma ampla gama de profundidades de fusão única, grande relação de largura de solda, velocidade de soldagem rápida, pequena zona de impacto térmico e pouca deformação operacional são todas vantagens.

Os materiais de usinagem para usinagem por feixe de elétrons são diversos e a área de corte pode ser bastante pequena. A precisão da usinagem pode ser medida em nanômetros, permitindo usinagem molecular ou atômica. Produtividade significativa; a usinagem produz pouca poluição, mas o custo do equipamento de usinagem é alto. Ele pode ser usado para fazer micro-furos, pequenas fendas e outras formas intrincadas. Também pode ser usado para litografia fina e soldagem. O principal uso da usinagem por feixe de elétrons no negócio de fabricação de automóveis é a tecnologia de concha de ponte de soldagem por feixe de elétrons a vácuo.

Usinagem de feixe de íons

Em condições de vácuo, a usinagem do feixe de íons é realizada acelerando e concentrando o fluxo de íons gerado pela fonte de íons na superfície da peça. O efeito de usinagem pode ser perfeitamente regulado graças à regulação precisa da densidade do fluxo iônico e da energia iônica, permitindo usinagem de ultraprecisão nos níveis nanométrico, molecular e atômico. A usinagem por feixe de íons cria menos poluição, pouca tensão e distorção e é flexível para os materiais que estão sendo processados, mas tem um custo significativo.

A usinagem por feixe de íons pode ser usada em duas fases; gravura e revestimento.

• Maquinação de gravação:A gravação de íons é usada para usinar o rolamento de ar do giroscópio e as ranhuras no motor de pressão dinâmica com alta resolução, precisão e repetibilidade. A gravação de gráficos de alta precisão, como circuitos integrados, dispositivos optoeletrônicos e dispositivos ópticos integrados, é outra aplicação da gravação por feixe de íons. A gravação por feixe de íons também é usada para afinar materiais para criar amostras para microscopia eletrônica penetrante.
• Usinagem de revestimento por feixe de íons:Existem dois tipos de usinagem de revestimento por feixe de íons:deposição por pulverização catódica e revestimento de íons. Filmes metálicos ou não metálicos podem ser revestidos em superfícies metálicas ou não metálicas, e várias ligas, compostos ou certos materiais sintéticos, materiais semicondutores e materiais de alto ponto de fusão também podem ser revestidos com o revestimento iônico. É possível revestir filme lubrificante, filme resistente ao calor, filme resistente ao desgaste, filme decorativo e filme elétrico com técnica de revestimento por feixe de íons.

Usinagem de arco de plasma

A usinagem de arco de plasma é uma tecnologia de usinagem não tradicional que usa a energia térmica de um arco de plasma para cortar, soldar e pulverizar metal ou não metal. Ele pode soldar folhas e folhas finas e tem um efeito de buraco de fechadura, permitindo a soldagem de um lado e a formação livre de dois lados. O arco de plasma tem alta densidade de energia, alta temperatura da coluna do arco e alta capacidade de penetração. Para aço de 10 a 12 mm de espessura, não é necessário chanfrar, e a penetração completa da solda e a modelagem de dupla face podem ser realizadas em uma única etapa, com velocidade de soldagem rápida, alta produtividade e deformação de tensão mínima. Como o equipamento é complicado e usa muito gás, só é bom para soldagem interna.

É amplamente utilizado na produção industrial, particularmente para soldagem de cobre e ligas de cobre, titânio e ligas de titânio, liga de aço, aço inoxidável e molibdênio em aplicações militares e tecnologia industrial de ponta, como aeroespacial, onde conchas de mísseis de liga de titânio e algumas aeronaves recipientes de paredes finas são usados.

Usinagem ultrassônica

Ao usar a frequência ultrassônica como ferramenta para vibração de pequena amplitude e punção na superfície tratada por abrasão livre no líquido entre ela e a peça de trabalho, a usinagem ultrassônica faz com que a superfície da peça de trabalho rache progressivamente. Perfuração, corte, soldagem, aninhamento e polimento são aplicações comuns para usinagem ultrassônica. Pode usinar qualquer material, mas é particularmente adequado para cortar uma variedade de materiais duros e quebradiços não condutores com alta precisão e qualidade de superfície excepcional, mas a uma taxa baixa.
Perfuração (incluindo furos redondos, furos moldados e furos curvos, entre outros), corte, entalhe, encaixe, entalhe de diversos materiais duros e quebradiços, como vidro, quartzo, cerâmica, silício, germânio, ferrite, pedra preciosa e jade, rebarbação de peças pequenas em lotes, polimento de molde superfície e dressagem do rebolo são exemplos de usinagem ultrassônica.

Usinagem química

Para obter a forma, o tamanho ou a superfície desejados da peça de trabalho, a usinagem química usa uma solução ácida, alcalina ou salina para corroer ou dissolver o material das peças. O método de usinagem é ideal para afinar grandes áreas e cortar furos complicados em objetos de paredes finas. É adequado para usinagem de área ampla e pode processar várias peças ao mesmo tempo; pode processar quaisquer materiais metálicos que possam ser cortados, isentos de dureza e resistência. Sem qualquer tensão, rachadura ou rebarba, a rugosidade da superfície atinge Ra1.252,5m, é simples de usar, não pode ser usada para usinar ranhuras ou furos estreitos e é inadequada para remover falhas como rugosidade e arranhões da superfície.

Prototipagem rápida

A tecnologia CAD/CAM moderna, a tecnologia a laser, a tecnologia de controle numérico computadorizado, a tecnologia de servo acionamento de precisão e a nova tecnologia de materiais são usadas para desenvolver e combinar a tecnologia RP. Devido aos diferentes materiais de conformação, vários tipos de sistemas de prototipagem rápida têm princípios de conformação e características do sistema variados. A técnica subjacente, no entanto, permanece a mesma:“fabricação por camadas, sobreposição de camada por camada”. É semelhante ao procedimento de integração em matemática. Em termos de aparência, a tecnologia de prototipagem rápida se assemelha a uma “impressora 3D”.

Ele pode receber dados de design de produto (CAD) diretamente e produzir novas amostras de produtos, moldes ou modelos rapidamente, sem a necessidade de um molde, cortador ou acessório. Como resultado, a ampla adoção e implantação da tecnologia RP pode reduzir significativamente o tempo necessário para desenvolver novos produtos, economizar despesas de desenvolvimento e aumentar a qualidade do desenvolvimento. Este é o significado revolucionário da tecnologia RP para o negócio de fabricação, da tradicional “técnica de eliminação” ao “método de crescimento” de hoje, da produção de moldes à fabricação sem moldes. A tecnologia de prototipagem rápida pode ser usada em uma variedade de indústrias, incluindo aviação, aeroespacial, automóveis, comunicações, tratamento médico, eletrônicos, eletrodomésticos, brinquedos, equipamentos militares, modelagem industrial (escultura), modelos de construção e fabricação de máquinas.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre processos de usinagem não tradicionais:

Vantagens e desvantagens dos métodos não tradicionais de usinagem

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios dos métodos não tradicionais de usinagem em suas diversas aplicações.

Alta precisão :A precisão é uma grande preocupação para as empresas de hoje, sejam elas pequenas ou grandes. Quando comparados aos itens feitos com formas não tradicionais de usinagem, os métodos convencionais de usinagem produzem resultados menos precisos. Como resultado da alta precisão, a usinagem não convencional é adequada para os tempos modernos e pode ser usada para substituir as técnicas tradicionais de usinagem.

Menos ruído :Como os processos de usinagem não tradicionais são um melhor substituto para os métodos de usinagem tradicionais, eles ajudam a reduzir a poluição sonora no ambiente circundante. Como o processo é silencioso, certas usinas de usinagem não tradicionais podem ser localizadas em áreas residenciais.

Alta produção :Quando comparados aos procedimentos de usinagem tradicionais, os métodos modernos ou não convencionais de usinagem promovem uma alta taxa de produção. Isso ocorre porque as abordagens não tradicionais funcionam com mais rapidez e precisão do que as formas tradicionais.

Menos resíduos de produtos :Trabalhar em equipamentos mais antigos torna o controle de produtos residuais extremamente difícil. Os chips devem ser descartados a tempo, o que exige mais esforço. As tecnologias de usinagem não tradicionais, por outro lado, não produzem resíduos ou produzem microlixo que é fácil de manusear e descartar.

Sem desgaste da ferramenta :Em processos de usinagem não tradicionais, não há contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, resultando em nenhum desgaste da ferramenta. Isso elimina a possibilidade de falha da ferramenta e evita o desgaste da ferramenta.

Desvantagens:

Apesar das boas vantagens dos métodos de usinagem não convencionais, algumas limitações ainda ocorrem. Abaixo estão as desvantagens deste processo de usinagem em suas diversas aplicações.

Custo inicial alto :Por ser composta por muitas peças elétricas que operam paralelamente às mecânicas, o custo inicial de implantação de uma usina de usinagem não tradicional é superior ao de uma usina de usinagem típica. As empresas de pequena escala e caseiras não podem usá-lo por causa disso.

Requisito de alta potência :Uma usina de usinagem não tradicional requer significativamente mais energia do que uma usina de usinagem padrão. Isso se deve à falta de contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, o que exige o uso de mais energia para processar a superfície da ferramenta.

Mecanismo complexo :Os processos de usinagem não tradicionais, em contraste com os procedimentos de usinagem típicos, possuem um mecanismo mais sofisticado. Os métodos de usinagem não tradicionais exigem que o operador seja habilidoso o suficiente para lidar com os procedimentos envolvidos. Se a planta falhar por qualquer motivo, um profissional altamente qualificado será necessário para repará-la.

Menor taxa de remoção de metal :Quando comparados aos procedimentos de usinagem padrão, os métodos de usinagem não tradicionais têm uma taxa de remoção de metal menor. Procedimentos não tradicionais são, portanto, inadequados para produtos de grande escala.

Não apropriado para materiais macios :A ação de corte de um método de usinagem não tradicional geralmente é causada por um aumento localizado na temperatura da peça. Como resultado, o método é inadequado para cortar materiais macios como borracha ou plástico, pois a peça de trabalho seria queimada.

Conclusão

A usinagem não tradicional, também conhecida como “usinagem não convencional” ou “método de usinagem moderno”, é um método de usinagem que envolve o uso de eletricidade, calor, luz, energia eletroquímica, energia química, energia sonora e energia mecânica especial para remover, deformar, alterar propriedades ou materiais da placa. O método de usinagem inclui EDM, eletrolítico, laser, EBM, usinagem por feixe de íons, etc. Isso é tudo para este artigo, onde a definição, aplicações, características, tipos, funcionamento, vantagens e desvantagens dos métodos não tradicionais de usinagem.

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