Usinagem Eletroquímica (ECM) - Princípio de Funcionamento, Equipamentos, Vantagens e Desvantagens com Aplicação

Usinagem eletroquímica (ECM) é um processo de usinagem no qual o processo eletroquímico é usado para remover materiais da peça de trabalho. No processo, a peça de trabalho é tomada como ânodo e a ferramenta é tomada como cátodo. Os dois eletrodos da peça de trabalho e da ferramenta são imersos em um eletrólito (como NaCl). Quando a tensão é aplicada nos dois eletrodos, a remoção do material da peça de trabalho começa. A peça de trabalho e a ferramenta são colocadas muito próximas uma da outra sem se tocar. No ECM a remoção do material ocorre em nível atômico para produzir uma superfície de acabamento espelhado.

• Este processo é usado para usinar apenas materiais condutores.

Princípio de funcionamento

O trabalho do ECM é oposto ao processo de deposição ou revestimento eletroquímico ou galvânico.

Durante o processo de usinagem eletroquímica, as reações ocorrem nos eletrodos, ou seja, no ânodo (peça de trabalho) e cátodo (ferramenta) e dentro do eletrólito.

Tomemos um exemplo de usinagem de aço de baixo carbono que é composto principalmente de ligas ferrosas (Fe). Geralmente usamos solução salina neutra de cloreto de sódio (NaCl) como eletrólito para usinar ligas ferrosas. A dissociação iônica de NaCl e água ocorre no eletrólito como mostrado abaixo.



À medida que a diferença de potencial é aplicada através do eletrodo, o movimento dos íons começa entre a ferramenta e w/p. Os íons positivos se movem em direção à ferramenta (cátodo) e os íons negativos se movem em direção à peça de trabalho.

Leia também: 

• Usinagem Ultrassônica (USM) - Peças Principais, Princípio de Funcionamento, Vantagens e Desvantagens com Aplicação
• Usinagem a Jato de Água – Princípio de Funcionamento, Vantagens e Desvantagens com Aplicação
• Usinagem de feixe de laser - peças principais, princípio, trabalho com aplicação

No cátodo, os íons de hidrogênio recebem elétrons e são convertidos em gás hidrogênio.

Da mesma forma, os átomos de ferro saem do ânodo (w/p) como íons Fe++.

Dentro do eletrólito, os íons de sódio combinam-se com íons hidroxila e formam hidróxido de sódio e íon ferroso combinam-se com íons cloreto e formam cloreto ferroso. Os íons de ferro também se combinam com os íons hidroxila e formam o hidróxido de ferro.

No eletrólito, o FeCl2 e Fe(OH)2  produzidos e são precipitados na forma de lodo e sedimentam. Desta forma, o material é removido da peça de trabalho como lodo.

As várias reações que ocorrem no processo de usinagem eletroquímica estão na figura abaixo.

O sistema ECM possui os seguintes módulos ou Equipamento Principal de ECM

1. Fonte de alimentação
2. Sistema de filtragem e entrega de eletrólitos
3. Sistema de alimentação de ferramentas
4. Tanque de trabalho

Trabalho de Usinagem Eletroquímica

• Primeiro, a peça de trabalho é montada no acessório e a ferramenta é aproximada da peça de trabalho. A ferramenta e a peça de trabalho são imersas em um eletrólito adequado.
• Depois disso, uma diferença de potencial é aplicada entre o w/p (ânodo) e a ferramenta (cátodo). A remoção do material começa. O material é removido da mesma maneira que discutimos acima no princípio de funcionamento.
• O sistema de avanço da ferramenta avança a ferramenta em direção ao w/p e sempre mantém uma folga necessária entre eles. O material do w/p sai como íons positivos e se combina com os íons presentes no eletrólito e precipita como lodo. O gás hidrogênio é liberado no cátodo durante o processo de usinagem.
• Uma vez que a dissociação do material da w/p ocorre em nível atômico, dá um excelente acabamento superficial.
• O lodo do tanque é retirado e separado do eletrólito. O eletrólito após a filtração é novamente transportado para o tanque para o processo de ECM.

Leia também:

• O que é a Usinagem a Arco Plasma (PAM) e como ela funciona?
• O que é o processo de usinagem por descarga elétrica (EDM) e como ele funciona?
• Como funciona o processo de usinagem de feixe de elétrons?

Aplicativo

• O processo ECM é usado para operações de afundamento, perfilagem e contorno, perfuração, retificação, trepanação e micro usinagem.
• É usado para usinar lâminas de turbinas a vapor dentro de limites fechados.

Vantagens

• Desgaste da ferramenta insignificante.
• Peças de curvatura complexa e côncava podem ser produzidas facilmente com o uso de ferramentas convexas e côncavas.
• Nenhuma força e tensão residual são produzidas, porque não há contato direto entre a ferramenta e a peça.
• É produzido um excelente acabamento de superfície.
• Menos calor é gerado.

Desvantagens

• O risco de corrosão para ferramentas, w/p e equipamentos aumenta no caso de solução salina e eletrólitos ácidos.
• A usinagem eletroquímica é capaz de usinar apenas materiais eletricamente condutores.
• Alto consumo de energia.
• Alto custo de investimento inicial.

Parâmetro de processo

S.no	Parâmetros	Valores
1.	Fonte de alimentação
	Tipo	Corrente Contínua
	Tensão	2 a 35 V
	Atual	50 a 40.000 A
	Densidade atual	0,1 A/mm2 a 5 A/mm2
2.	Eletrólito
	Material	NaCl e NaNO3
	Temperatura	20 oC a 50 oC
	Taxa de fluxo	20 lpm/100 A de corrente
	Pressão	0,5 a 20 bar
	Diluição	100 g/l a 500 g/l
3.	Espaço de trabalho	0,1 mm a 2 mm
4.	Sobrecorte	0,2 mm a 3 mm
5.	Taxa de alimentação	0,5 mm/min a 15 mm/min
6.	Material do eletrodo	Cobre, latão e bronze
7.	Rugosidade da superfície (Ra)	0,2 a 1,5 μm

Usinagem a Jato de Água - Princípio de Funcionamento, Vantagens e Desvantagens com Aplicação Usinagem Ultrassônica (USM) - Peças Principais, Princípio de Funcionamento, Vantagens e Desvantagens com Aplicação