Usinagem por Descarga Elétrica (EDM): Processo, Aplicações e Vantagens

A usinagem por descarga elétrica, também chamada de usinagem por faísca, é um processo muito diferente da maioria dos processos de usinagem convencionais como torneamento e fresamento CNC. Nos últimos, ferramentas de corte afiadas são necessárias para subtrair material da peça usinada. Diferente do torneamento e fresamento, o processo EDM aproveita a erosão do metal através de uma série de descargas elétricas.

Leia abaixo e saiba mais sobre os conceitos fundamentais envolvidos na fabricação EDM.

Como o EDM Funciona?

A usinagem por descarga elétrica usa faíscas elétricas na máquina EDM para erodir partes da peça. Estas "faíscas elétricas" são na verdade arcos elétricos formados entre dois condutores portadores de corrente trazidos em proximidade. Os arcos elétricos são responsáveis por gerar calor extremo que faz materiais condutores elétricamente derreterem e evaporarem. Dentro do sistema de um processo EDM, a peça é conectada ao terminal positivo ou ânodo, enquanto a ferramenta responsável por erodir materiais é conectada ao terminal negativo ou cátodo.

Construção Básica de um Sistema EDM

Para elaborar melhor o princípio de funcionamento, abaixo está uma divisão da construção básica de um sistema de usinagem por descarga elétrica (EDM).

1. Gerador de Pulso DC

Este componente converte a fonte de alimentação CA em uma fonte CC pulsante alta o suficiente para gerar uma faísca entre a ferramenta de erosão e a peça.

2. Ferramenta Eletrodo

Esta parte do sistema é conectada ao cátodo da fonte de alimentação enquanto é montada em um porta-ferramenta. O perfil da sua ferramenta será exatamente o mesmo perfil deixado na sua peça. Durante o processo, uma lacuna minúscula chamada de arco (identificada por engenheiros de fabricação) é mantida entre a ferramenta eletrodo e a peça. Os materiais mais comuns usados para eletrodos são Cobre, liga de Tungstênio, grafite, aço e ferro fundido.

3. Mecanismo de Servomotor

Este mecanismo controla o avanço e movimento da ferramenta na máquina EDM. A lacuna de arco, mencionada anteriormente, é criticamente controlada por um mecanismo de servomotor programado.

4. Gerador de Faísca

Este componente fornece a quantidade certa de tensão necessária para geração de faísca e manutenção da descarga. A geração de cem mil faíscas por segundo torna possível criar uma subtração significativa de material da peça.

5. Fluido Dielétrico

Tanto a ferramenta eletrodo quanto a peça são submersos em um fluido dielétrico enquanto o fluido é fornecido na lacuna entre a ferramenta e a peça. Além disso, o fluido dielétrico deve ser configurado para circular a uma pressão constante para remover lascas de metal que erodiram da peça. Pressão excessiva pode causar remoção rápida dos cavacos metálicos resultando em ação de corte mais lenta. Pressão muito fraca pode causar curto-circuito no sistema devido aos cavacos não evacuados durante o processo de erosão.

Os fluidos dielétricos mais comuns usados neste processo são água desionizada, glicol e óleo de silicone.

6. Peça

Esta completa o ecossistema da máquina EDM porque a peça é conectada ao ânodo. Para tornar o processo possível, a peça deve ser um bom condutor elétrico.

Tipos de Processos EDM

O processo EDM é classificado em diferentes tipos dependendo da forma e abordagem da ferramenta usada. Os três tipos comuns de descarga elétrica na indústria incluem EDM de fio, EDM de penetração (sinker) e EDM de furação de furos.

1. EDM de Fio (Wire EDM)

Como o nome implica, o corte por fio EDM usa um fio muito fino (cobre ou liga de latão geralmente variando de 0,1 mm a 0,015 mm de espessura) que é sustentado por guias de diamante para cortar precisamente uma forma bidimensional em uma peça 3D. O caminho é controlado por um programa CNC que permite cortar formas complexas facilmente. O corte pode ser comparado ao avanço de corte de uma serra de fita e um cortador de queijo. Este processo é tipicamente usado para cortar matrizes de extrusão de metal, punções e chapas.

2. EDM de Penetração (Sinker EDM)

Também chamado de EDM de aríete (ram EDM), este tipo de processo EDM usa eletrodos de grafite ou cobre formados em forma reversa para cortar uma cavidade na peça. A ferramenta a ser usada é usinada em forma reversa da forma desejada a ser deixada na peça.

O EDM de penetração o torna perfeito para usinar moldes a serem usados para fundição e injeção onde formas complexas de cavidades são necessárias.

3. EDM de Furação de Furos (Hole Drilling EDM)

Neste tipo de processo EDM, a ferramenta eletrodo é usada para cortar furos extremamente finos e profundos que uma broca convencional pode não ser capaz. A ferramenta para este processo é projetada de forma que o líquido dielétrico seja alimentado diretamente através do furo, daí um eletrodo oco. Como o EDM de furação não é feito pelo método de usinagem convencional, nenhuma rebarba é formada na peça. O EDM de furação é usado para usinar pequenos furos de alívio em várias pás de turbina, matrizes e moldes.

Quais são as Aplicações da Usinagem EDM?

A usinagem EDM é altamente capaz de produzir formas e geometrias intrincadas.

É por isso que, geralmente, a usinagem por descarga elétrica é usada para aplicações de alta precisão onde a usinagem convencional não é capaz. Abaixo estão as aplicações mais comuns da usinagem EDM:

Furação de Pequenos Furos

Muitos fabricantes escolhem usar usinagem EDM para furar furos extremamente minúsculos porque diminui o risco de ter ferramentas desviadas e danificadas. Furos usinados por EDM podem ser muito pequenos em estrutura e podem ser vistos nas bordas de pás de turbina, orifícios microscópicos para componentes de sistemas de combustível, e muitos mais.

Fabricação de Moldes e Matrizes

A usinagem EDM é frequentemente usada como processo complementar além da usinagem convencional na fabricação de moldes e matrizes. Como mencionado acima, o tipo de corte por fio é tipicamente usado para formar blocos para os moldes, o tipo de penetração pode ser usado para formar formas complexas das cavidades, e a furação pode ser usada para criar furos de alívio de pressão.

Desintegração de Componentes

A máquina EDM também é usada para remover metais presos dentro de uma peça que não podem ser removidos de forma ordinária. Desintegrar os componentes presados significa destruir ou remover o material. Algumas circunstâncias incluem parafusos quebrados em furos roscados, ferramentas presas em uma peça usinada, ou um pino preso em uma peça muito valiosa. Desintegrando os componentes, você remove o metal preso sem causar danos à peça a ser recuperada.

Componentes Médicos

Produtos usinados por EDM não formam rebarbas durante a fabricação, por isso são perfeitos para criar vários componentes de implantes médicos.

Componentes Aeroespaciais

Existem muitos recursos em uma peça aeroespacial que não podem ser feitos por algumas ferramentas de corte padrão, e é aí que a usinagem EDM entra. A usinagem EDM é capaz de produzir características desafiadoras com precisão, como disco de rotor de turbina, fendas finas, furos quadrados agudos e requisitos de furos profundos e muito apertados.