Usinagem por Descarga Elétrica (EDM): Guia Completo para Fabricação Precisa de Metais

O que é Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)?

A usinagem por descarga elétrica (EDM) é um processo de usinagem não tradicional baseado na remoção de material de uma peça por meio de uma série de descargas elétricas repetidas entre ferramentas, chamadas eletrodos, e a peça sendo usinada na presença de um fluido dielétrico.

A usinagem por descarga elétrica (EDM), também conhecida como usinagem por faísca, erosão por faísca, afundamento de matriz, queima de fio ou erosão por fio, é um processo de fabricação de metal pelo qual uma forma desejada é obtida usando descargas elétricas (faíscas).

O material é removido da peça por uma série de descargas de corrente recorrentes rapidamente entre dois eletrodos, separados por um líquido dielétrico e sujeitos a uma tensão elétrica.

Um dos eletrodos é chamado de eletrodo-ferramenta, ou simplesmente ferramenta ou eletrodo, enquanto o outro é chamado de eletrodo-peça, ou peça. O processo depende da ferramenta e da peça não fazerem contato físico.

Quando a tensão entre os dois eletrodos é aumentada, a intensidade do campo elétrico no volume entre os eletrodos se torna maior, causando uma ruptura dielétrica do líquido e produzindo um arco elétrico.

Como resultado, o material é removido dos eletrodos. Uma vez que a corrente para (ou é parada, dependendo do tipo de gerador), o novo líquido dielétrico é conduzido para o volume inter-eletrodo, permitindo que as partículas sólidas (detritos) sejam removidas e as propriedades isolantes do dielétrico sejam restauradas.

A adição de novo líquido dielétrico no volume inter-eletrodo é comumente chamada de lavagem (flushing). Após um fluxo de corrente, a tensão entre os eletrodos é restaurada ao que era antes da ruptura para que uma nova ruptura dielétrica líquida possa ocorrer para repetir o ciclo.

Funcionamento da Máquina EDM

A Usinagem por Descarga Elétrica (EDM) é um processo controlado de remoção de metal usado para remover metal por meio de erosão por faísca elétrica. Neste processo, uma faísca elétrica é usada como ferramenta de corte para cortar (erosionar) a peça para produzir a peça acabada na forma desejada.

O processo de remoção de metal é realizado aplicando uma carga elétrica pulsante (LIGADO/DESLIGADO) de corrente de alta frequência através do eletrodo para a peça. Isso remove (erosiona) pedaços minúsculos de metal da peça a uma taxa controlada.

Processo EDM

A erosão por faísca EDM é o mesmo que ter um curto-circuito elétrico que queima um pequeno furo em um pedaço de metal com o qual entra em contato. Com o processo EDM, tanto o material da peça quanto o material do eletrodo devem ser condutores de eletricidade.

O processo EDM pode ser usado de duas maneiras diferentes:

• Um eletrodo pré-moldado ou formado (ferramenta), geralmente feito de grafite ou cobre, é moldado na forma da cavidade que deve reproduzir. O eletrodo formado é alimentado verticalmente para baixo e a forma reversa do eletrodo é erodida (queimada) na peça sólida.
• Um eletrodo de fio vertical contínuo, com diâmetro de uma agulha pequena ou menor, é controlado pelo computador para seguir um caminho programado para erodir ou cortar uma fenda estreita através da peça para produzir a forma requerida.

Tipos de Máquinas EDM

1. EDM de Fio ou "Cortador de Queijo"

A máquina EDM de fio usa um eletrodo de fio e movimento CNC para produzir a forma ou contorno desejado. Esta técnica remove o material condutivo usando erosão por faísca, que é o princípio primário do processo EDM.

O fio viaja de um carretel através de guias de fio de precisão controlados em movimento pelo CNC. Lavado com dielétrico (água desionizada) para resfriar o fio fino e remover as partículas erodidas, um EDM de fio pode ser pensado como uma serra de fita muito precisa e exata.

2. EDM de Furação ou "Furador de Furos"

Esta máquina EDM é usada para fazer pequenos furos em uma peça de metal. A máquina utiliza um tubo condutivo como eletrodo e um fluxo contínuo de fluido dielétrico através e ao redor desse eletrodo para expelir os metais vaporizados.

A capacidade da máquina de furar furos precisos e exatos, mesmo em materiais duros e exóticos, permanece um dos desenvolvimentos prospectivos das indústrias de fabricação.

3. EDM RAM ou de Afundamento (Sinker)

Sendo a forma mais antiga de usinagem EDM, o EDM RAM consiste em um eletrodo especialmente moldado que é mergulhado em uma peça para criar cortes sofisticados e cavidades cegas.

Como o nome sugere, nas máquinas EDM de afundamento, tanto a peça quanto os eletrodos são imersos no fluido dielétrico (óleos leves e de viscosidade) e através do gerador energizado correto para que os resultados desejados sejam alcançados.

EDM na Manufatura

Com sua capacidade de criar formas precisas e únicas, o EDM tem sido usado por muitas indústrias em seus processos de manufatura. Aqui estão os tipos mais comuns de aplicações para EDM.

• Fabricação de Matrizes: Matrizes são ferramentas usadas para cortar ou moldar materiais em um produto sólido. EDM é usado para criar estas matrizes, independentemente do tamanho ou comumidade da forma necessária.
• Fabricação de Moldes: Moldes são recipientes que transformam líquido ou substância na forma do recipiente. A dimensão e profundidade de um molde são alcançadas com o uso de EDM.
• Furação de Pequenos Furos: Sem EDM, furar pequenos furos seria difícil. A capacidade do EDM de criar pequenas formas com precisão o torna ideal para furar o tamanho exato de furos necessários.
• Produção de Protótipos: O processo EDM é mais amplamente usado pelas indústrias de fabricação de moldes, ferramentas e matrizes, mas está se tornando um método comum de fabricação de peças de protótipo e produção, especialmente nas indústrias aeroespacial, automobilística e eletrônica, em que as quantidades de produção são relativamente baixas.

Vantagens da Máquina EDM

• Capacidade de usinar formas complexas que seriam difíceis de produzir com ferramentas de corte convencionais.
• Usinagem de material extremamente duro com tolerâncias muito apertadas.
• Peças de trabalho muito pequenas podem ser usinadas onde ferramentas de corte convencionais podem danificar a peça devido à pressão excessiva da ferramenta de corte.
• Não há contato direto entre ferramenta e peça. Portanto, seções delicadas e materiais fracos podem ser usinados sem distorção perceptível.
• Um bom acabamento superficial pode ser obtido; um acabamento muito bom pode ser obtido por caminhos de acabamento redundantes.
• Furos muito finos podem ser atingidos.
• Furos cônicos podem ser produzidos.
• Contornos internos de tubos ou recipientes e cantos internos até R .001″.

Desvantagens da Máquina EDM

• Dificuldade em encontrar operadores especializados.
• Taxa lenta de remoção de material.
• Potencial risco de incêndio associado ao uso de dielétricos à base de óleo combustível.
• Tempo e custo adicionais usados para criar eletrodos para EDM RAM/afundamento.
• Reproduzir cantos vivos na peça é difícil devido ao desgaste do eletrodo.
• Consumo de energia específico é muito alto.
• Consumo de energia é alto.
• "Sobrecorte" (overcut) é formado.
• Desgaste excessivo da ferramenta ocorre durante a usinagem.
• Materiais eletricamente não condutivos podem ser usinados apenas com configuração específica do processo.