Usinagem por Descarga Elétrica (EDM): Fundamentos e Principais Usos na Fabricação

Fabricantes frequentemente recorrem à usinagem por descarga elétrica (EDM) sempre que métodos de usinagem tradicionais atingem seu limite. O processo EDM envolve usar energia térmica para remover excesso de material de um objeto, criando o formato requerido para uma tarefa. Não é o processo de usinagem CNC mais popular disponível. Porém, engenheiros confiam nele para criar peças impossíveis de usinar.

EDM é similar a processos como corte a laser. Não requer ou usa força mecânica para remover excesso de material. Por isso muitos o consideram um processo de fabricação não tradicional. Este processo ajuda em moldagem e ferramentaria para uma ampla gama de indústrias. Neste artigo, examinaremos como funciona, os vários tipos disponíveis, bem como suas vantagens e aplicações. Vamos direto ao assunto!

O que é EDM?

Você pode ter encontrado termos como usinagem por faísca, afundamento de matriz, erosão a fio, ou erosão por faísca. Alguns engenheiros e fabricantes usam estes termos para se referir à usinagem por descarga elétrica (EDM). Mas o que é EDM? Simplificando, EDM envolve remover excesso de material de uma peça com uso de energia térmica.

Como mencionado anteriormente, o processo EDM não requer força mecânica. Este processo de fabricação garante que engenheiros cheguem aos formatos desejados apenas com uso de descargas elétricas. É um processo de alta precisão que não envolve usar ferramenta na peça. Quando você precisa trabalhar materiais duros como titânio ou formar formatos complexos, EDM é frequentemente o caminho a seguir.

Como Funciona a Usinagem por Descarga Elétrica?

Embora a definição pareça simplista, o processo físico é um pouco mais complexo. A remoção de material de uma peça usando EDM ocorre através de uma série de descargas de corrente rápidas e recorrentes entre eletrodos. Estes eletrodos são separados usando um fluido dielétrico. Então, uma tensão é enviada através do fluido dielétrico. É importante notar que a fabricação EDM só funciona para materiais eletricamente condutivos.

Um daqueles eletrodos serve para mudar de forma para se ajustar ao propósito exato. Este eletrodo é o eletrodo da peça ou "ânodo". O outro eletrodo é o eletrodo-ferramenta ou "cátodo". O princípio básico por trás deste processo é a erosão do material com uma faísca elétrica controlada. Para que isso ocorra, os dois eletrodos não devem entrar em contato.

Há aplicação de diferença de potencial através da peça e do eletrodo em forma de pulso. À medida que o eletrodo se aproxima da peça, o campo elétrico presente no pequeno intervalo entre eles aumenta. Isso continua até atingir o volume de ruptura.

A descarga elétrica causa aquecimento extremo do material. O aquecimento leva ao derretimento de algumas partes do material. Um fluxo constante do fluido dielétrico ajuda a remover o excesso de material. O líquido também auxilia no resfriamento durante o processo de usinagem.

Tipos de Usinagem por Descarga Elétrica

O processo EDM é único e convencional. Porém, isso não significa que existe apenas uma abordagem para este processo. Existem três tipos diferentes de EDM. Isso ajuda a garantir que existem métodos alternativos se um tipo não se adequar adequadamente. Os diferentes tipos de usinagem por descarga elétrica incluem:

EDM a Fio

Às vezes chamado de erosão a fio ou EDM por faísca, EDM a fio é um processo popular. Envolve uso de um fio de latão ou cobre fino para cortar a peça. Aqui, o fio fino atua como o eletrodo. O líquido dielétrico, neste caso, é geralmente água desionizada. Durante o processo, há o desenrolamento contínuo do fio de uma alimentação automatizada usando um carretel.

Isso porque a descarga elétrica pode ser comprometida pela peça e pelo fio. Portanto, há necessidade de um novo caminho de descarga no corte. Esta abordagem funciona muito bem. Porém, engenheiros devem notar que o fio deve passar completamente pela peça. Portanto, essencialmente cria cortes bidimensionais em peças tridimensionais. Você tende a obter resultados similares aos processos de usinagem CNC tradicionais.

EDM de Furo (Hole EDM)

Como o nome implica, EDM de furação ajuda explicitamente em furação rápida de furos. Os eletrodos para EDM de furo são tubulares, permitindo que o fluido dielétrico flua através dos eletrodos facilmente.

Diferente dos métodos de furação tradicionais, EDM de furo pode usinar furos muito pequenos e profundos. Além disso, estes furos não requerem nenhum rebarbamento. Independentemente da dureza ou tipo do metal, este processo permite furação eficaz de furos de precisão mais rápido que métodos convencionais.

EDM de Penetração (Sinker EDM)

Este é o EDM convencional, também chamado de EDM Ram, afundamento de matriz, ou EDM tipo cavidade. Tipo cavidade porque cria formas de cavidade complexas para várias aplicações de fundição como moldagem por injeção de plástico.

Este processo usa eletrodos de cobre ou grafite pré-usinados para formar um "positivo" do formato requerido. Então, há a pressão do eletrodo na peça para criar um negativo da forma original do material. Alguns fatores podem influenciar a escolha do material do eletrodo no EDM de penetração. Estes incluem a resistência do eletrodo à erosão e sua condutividade, que geralmente é mais fácil usinar grafite que cobre. Porém, o cobre é mais forte e mais condutivo.

Vantagens da Usinagem por Descarga Elétrica

Existem várias vantagens únicas associadas à fabricação EDM. Algumas delas incluem:

1. Trabalha em Qualquer Tipo de Material Eletricamente Condutivo

Quando você pensa em fabricação EDM, a primeira coisa que vem à mente é sua capacidade de trabalhar em ampla gama de materiais. Contanto que seu material seja eletricamente condutivo, EDM é sempre o processo certo. Isso torna possível usinar peças difíceis para métodos de usinagem tradicionais. Estas incluem peças feitas de titânio e carboneto de tungstênio.

2. Nenhuma Força Mecânica Envolvida

Outro benefício crucial é que nenhuma força mecânica é aplicada à peça. Portanto, você não precisa se preocupar em produzir contornos frágeis. Isso se torna fácil porque não há necessidade de alta força de corte antes de remover o material. Como não ocorre contato entre a ferramenta e a peça, não há problema de tensão mecânica.

3. Permite Vários Formatos e Profundidades

Com EDM, alcançar formatos e profundidades parece impossível com ferramenta de corte. É um método eficaz para processamento profundo com razões muito altas de comprimento e diâmetro de ferramenta. Você pode facilmente cortar cantos internos agudos, fendas estreitas e nervuras profundas com o processo EDM.

4. Incentiva Melhor Acabamento Superficial

Fabricantes também argumentam que acabamento superficial de moldagem por injeção é frequentemente melhor com EDM que métodos tradicionais. Isso pode ser verdade porque o processo EDM dá às superfícies alta precisão e acabamentos finos.

5. Trabalha em Material Endurecido

Outros processos de usinagem convencionais precisam ser feitos antes de endurecer a peça. Por outro lado, EDM funciona perfeitamente em material endurecido. Portanto, é fácil evitar qualquer deformação potencial de tratamento térmico.

A fabricação EDM, sendo uma ótima opção de produção de peças, definitivamente tem muitas vantagens na criação de peças de alta precisão com formatos desejados. Se você tem peças complexas para produzir, considere processo EDM ou escolha RapidDirect focada em serviço de prototipagem rápida de alta precisão.

Aplicações da Usinagem por Descarga Elétrica

EDM é particularmente famosa em produção de pequeno volume, o que torna vários processos possíveis. Estes processos incluem fresamento, torneamento, furação de pequenos furos, e mais. Este processo único também é valioso para uma ampla gama de indústrias variando de automotiva a aeroespacial.

Sendo capaz de criar formas únicas e precisas, esta técnica ajuda nas seguintes aplicações:

Moldagem por Injeção

Alcançar a dimensão, profundidade e formato corretos de um molde geralmente depende de EDM. É o principal processo de moldagem por injeção usado por fabricantes de moldes. EDM a fio é o tipo principal usado neste caso.

Como a moldagem por injeção requer várias peças delicadas e complexas, este é geralmente o melhor método a usar. Além disso, frequentemente produz alta precisão e acabamento superficial EDM fino.

Furação de Pequenos Furos

Usinagem por descarga elétrica é uma maneira rápida e única de criar furos pequenos e profundos precisos em materiais, independentemente de sua dureza.

O processo de furação envolve usar um tubo de eletrodo de latão para canalizar as descargas elétricas no material. Isso ajuda a criar furos de várias dimensões pequenas. O interessante é que pode fazer furos em faces inclinadas e outras posições desafiadoras.

Fundição sob Pressão (Die Casting)

EDM também é muito adequado para aplicações de fabricação de matrizes. Fabricação de matrizes altamente personalizadas requer extrema precisão. Estas matrizes apresentam cantos internos agudos, nervuras profundas e outros recursos intrincados.

Também, matrizes são frequentemente feitas de ligas de aço muito duras. Estas ligas são geralmente mais difíceis de usinar com métodos tradicionais. As ligas de aço duras podem requerer acabamento antes do tratamento térmico, o que pode reduzir a precisão dos detalhes. Portanto, empregar o processo EDM é mais apropriado.

Conclusão

Usinagem por descarga elétrica continua sendo a resposta para aplicações de usinagem altamente exigentes. Ajuda engenheiros a remodelar materiais onde métodos tradicionais são difíceis ou impossíveis. Este processo único contribui para a criação de componentes de alta qualidade.

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