Usinagem Eletroquímica:Princípio, Trabalho, Equipamentos, Aplicação, Vantagens e Desvantagens

Hoje vamos aprender sobre o princípio da usinagem eletroquímica, funcionamento, equipamentos, aplicação, vantagens e desvantagens com seu diagrama. A Usinagem Eletroquímica é um processo de usinagem não tradicional no qual o metal é removido por dissolução eletroquímica. Hoje em dia este processo é amplamente utilizado em muitas indústrias devido à sua operação vantajosa. Este processo pode tomar como inverso do processo de galvanoplastia.

Usinagem Eletroquímica (ECM):

Princípio da Usinagem Eletroquímica:

A usinagem eletroquímica funciona de acordo com a lei de Faraday da eletrólise, que afirma que se dois eletrodos são colocados em um recipiente que é preenchido com um líquido ou eletrólito condutor e alta tensão CC aplicada através deles, o metal pode ser esgotado do ânodo (terminal positivo) e banhado no cátodo (terminal negativo). Este é o princípio básico da usinagem eletroquímica. Neste processo de usinagem, a ferramenta é conectada ao terminal negativo da bateria (trabalho como cátodo) e a peça é conectada ao terminal positivo da bateria (trabalho como ânodo). Ambos são colocados em uma solução eletrolítica com uma pequena distância. Quando a corrente DC fornecida ao eletrodo, o metal é removido da peça de trabalho. Este é o fundamento básico da usinagem eletroquímica.

Diagrama de soldagem eletroquímica

Equipamento:

Fonte de alimentação:

No processo de usinagem eletroquímica, um alto valor de corrente contínua em torno de 40000A e baixo valor de diferença de potencial em torno de 10-25V é desejável. Os eletrodos são colocados em um intervalo entre eletroeletrônicos que é desejável para usinagem. Se o espaço entre eletroeletrônicos não for muito pequeno, pode gerar arco ou não muito alto, o que não é adequado para usinagem. É cerca de 1mm. Esta corrente DC de altos valores é formada pela conversão de corrente AC trifásica em corrente DC usando o Retificador Controlado de Silício.

Sistema de alimentação e limpeza de eletrólitos:

Consiste em sistema de tubulação, tanque de armazenamento, bomba, válvula de controle, manômetro, bobina de aquecimento ou resfriamento etc. no processo eletroquímico, o metal removido do lodo da peça de trabalho que deve ser removido do eletrólito. Este sistema controla o fluxo e a limpeza da solução eletrolítica no recipiente. O sistema de tubulação é feito de aço SS, plástico reforçado com fibra de vidro, MS revestido de plástico ou outro material anticorrosivo similar. A capacidade do tanque é de cerca de 500 galões por 10000A de corrente.

Ferramenta e sistema de alimentação de ferramentas:

A ferramenta é feita por um material anticorrosivo porque tem que resistir em ambiente corrosivo por muito tempo. Também deve ter alta condutividade térmica e fácil usinagem. A precisão da dimensão e o acabamento da superfície da peça de trabalho dependem diretamente da dimensão da ferramenta. Aquelas partes da ferramenta que não são necessárias para usinagem, devem ser devidamente isoladas, pois a falta de isolamento tende a usinagens indesejadas que dão imprecisão dimensional.

Peça de trabalho e sistema de retenção de obra:

Neste processo, a peça de trabalho deve ser bem condutora de eletricidade. Somente material condutor elétrico pode ser usinado por este método. A peça de trabalho é tomada como ânodo neste processo. Os dispositivos de retenção de trabalho devem ter propriedade não condutora.

Trabalho de Usinagem Eletroquímica:

A usinagem eletroquímica funciona inversamente ao processo de galvanoplastia. O metal é removido do ânodo em eletrólito e convertido em forma de escória pela reação de íons opostos disponíveis no eletrólito. Este processo funciona da seguinte forma.

• No ECM, o eletrólito é escolhido de modo que não haja chapeamento na ferramenta e a forma da ferramenta permaneça inalterada. Geralmente, NaCl em água toma como eletrólito.
• A ferramenta está conectada ao terminal negativo e o trabalho está conectado ao terminal positivo.
• Quando a corrente passa pelo eletrodo, a reação ocorre no ânodo ou na peça de trabalho e no cátodo ou ferramenta. Para entender o funcionamento adequado, vamos dar um exemplo ou usinagem de aço de baixo carbono.
• Devido à diferença de potencial, a dissociação iônica ocorre no eletrólito.

NaCl     ↔     Na+     +    Cl-                              H2O     ↔      H+    +  OH-

• Quando a diferença de potencial aplicada entre a peça de trabalho e a ferramenta, os íons positivos se movem em direção à ferramenta e os íons negativos em direção à peça de trabalho.
• Assim, o íon de hidrogênio se move em direção à ferramenta. À medida que o hidrogênio chega à ferramenta, ele pega algum elétron dela e converte em forma de gás. Esse gás vai para o ambiente.
• Quando os íons de hidrogênio retiram elétrons da ferramenta, cria-se uma falta de elétrons na mistura. Para compensar isso, são criados íons ferrosos na peça de trabalho (ânodo) que dá a mesma quantidade de elétrons na mistura .

2H+     +      2e-    =      H2 ↑   no cátodo                                Fe      =     Fe+ +    +      2e-      no ânodo 

• Esses íons ferrosos reagem com íons de cloro opostos ou íons de hidroxila e precipitam na forma de lodo.

Ferro (Fe)       ↔         Fe++       +       2e-                                Fe++    +     2Cl-    ↔       FeCl2                                Fe++    +     2(OH)-       ↔       Fe(OH)                                Fecl2      +      2(OH)-        ↔        Fe(OH)2     +       2Cl  

• Isto dará ferro ou ferro em eletrólito e completará o processo de usinagem. Este processo de usinagem dá um acabamento de superfície superior porque a usinagem é feita átomo por átomo.

Para melhor compreensão assista ao vídeo a seguir.

Aplicação:

• O ECM é usado para usinar disco ou lâmina de rotor de turbina.
• Pode ser usado para ranhurar pinças de paredes muito finas.
• O ECM pode ser usado para gerar o perfil interno da câmera interna.
• Produção de anéis satélites e bielas, usinagem de engrenagens e perfis longos etc.

Vantagens e Desvantagens:

Vantagens:

• Pode usinar superfícies muito complicadas.
• Uma única ferramenta pode ser usada para usinar um grande número de peças. Teoricamente, não ocorre desgaste da ferramenta.
• A usinagem de metal é independente da resistência e dureza da ferramenta.
• O ECM oferece um acabamento superficial muito alto.

Desvantagens:

• Alto custo inicial da máquina.
• O projeto e o sistema de ferramentas são complexos.
• A propriedade de fadiga da superfície usinada pode ser reduzida.
• Material não condutor não pode ser usinado.
• O furo cego não pode ser usinado no ECM.
• Os requisitos de espaço e área de piso são altos em comparação com a usinagem convencional.

Trata-se de princípio de usinagem eletroquímica, funcionamento, equipamentos, aplicação, vantagens e desvantagens. Se você tiver alguma dúvida sobre este artigo, pergunte comentando. Se você gostou deste artigo, não se esqueça de compartilhá-lo em suas redes sociais. Obrigado por lê-lo.