Entendendo a Fabricação EDM: Precisão e Potência na Remoção de Material

Fabricação EDM num Relance

Usinagem por descarga elétrica (EDM) é um método não convencional usado para remover material de uma peça usando energia térmica. O processo EDM é muito semelhante ao corte a laser, exceto que não requer força mecânica para realizar a remoção. Esta é a principal razão pela qual a fabricação EDM é considerada não tradicional, pois os processos não precisam necessariamente ser acompanhados por ferramentas de corte. O processo EDM é muito prevalente, especialmente nas indústrias de ferramentas e moldes, porque tem capacidade de trabalhar materiais difíceis de usinar como titânio ou materiais de formato irregular e complexo que são difíceis de usinar com fresamento.

O Surgimento do EDM

A história da fabricação EDM remonta aos anos 1950, onde uma equipe de dois cientistas russos foi encarregada de encontrar maneiras de evitar que o tungstênio se erodisse devido a contato por faísca. Isso os levou a inventar a primeira máquina de usinagem por descarga elétrica (EDM) em 1943, capaz de trabalhar materiais como tungstênio que são difíceis de usinar. Ao mesmo tempo, uma equipe americana inventou outro modelo EDM capaz de remover brocas e machões quebrados de fundições de alumínio. Muitos métodos EDM posteriores basearam-se em suas invenções, e nos referimos a estas criações posteriores como EDM de penetração (die-sink EDM).

Nos anos 1960, a usinagem por descarga elétrica de corte a fio (wire EDM), particularmente usada para fazer matrizes de aço endurecido, começou a crescer. O eletrodo de matriz no wire EDM é basicamente um fio. O equipamento EDM neste ponto era capaz de evitar erosão e prevenir a quebra do fio. Sistemas de controle numérico (NC) foram primeiro implementados no wire EDM nos anos 1970, com a primeira máquina wire EDM baseada em NC fabricada em 1967. O wire EDM evoluiu posteriormente para modelos de controle numérico computadorizado (CNC), capazes de mais automação e flexibilidade de programação. A primeira máquina wire EDM CNC foi criada em 1976.

Processo EDM Moderno

Durante o processo de usinagem por descarga elétrica a fio, uma peça metálica é colocada em fluido dielétrico, e um fio é alimentado através da peça imersa. Uma corrente elétrica é direcionada através da peça para criar descarga, ou faíscas, que formarão a forma pretendida a partir da peça original. Quando os eletrodos se aproximam, a intensidade do campo elétrico cresce e a resistência do fluido dielétrico aumenta consequentemente. Nessas circunstâncias, a corrente pode passar entre os dois eletrodos mais facilmente, permitindo que a forma metálica desejada seja gradualmente destacada da peça original a cada faísca. Após a forma pretendida ter sido separada da peça, o processo de lavagem pode ser realizado, que utiliza o fluido dielétrico para remover o material excedente na forma metálica.

Tipos de EDM

A tecnologia de usinagem por descarga elétrica (EDM) evoluiu drasticamente e agora pode ser representada por três categorias principais: wire EDM, sinker EDM e EDM de furação:

Wire EDM

Como já abordamos brevemente, wire EDM é uma versão mais evoluída do EDM de penetração que usa um fio fino como eletrodo. Usos tradicionais envolviam fazer matrizes, punções e inserts de metais duros para ferramentaria (matriz/molde). Os usos do wire EDM expandiram-se para produção de peças, agora amplamente utilizado em muitas indústrias.

Sinker EDM

Observe que o sinker EDM ainda existe hoje apesar de ser uma das invenções mais antigas. O EDM de penetração moderno é principalmente usado para produzir formas complexas de cavidades em aplicações de ferramentaria, como sistemas de molde de injeção de plástico ou matrizes de estamparia de metal, mas também encontrou uso em uma ampla gama de aplicações alternativas de produção.

EDM de Furação

Este tipo de processo envolve o uso de um pequeno eletrodo tubular oco tipicamente feito de latão ou ligas de cobre para erosionar furos na peça. Este método é mais um processo de preparação para o wire EDM, preparando furos de início. Ao longo dos anos foi desenvolvido para ter capacidade de produzir furos pequenos, tornando-o o processo EDM ideal para aplicações de nicho como fabricação de peças de motor de turbina e dispositivos médicos.

Vantagens e Desvantagens do EDM

O principal benefício de usar máquinas EDM é que a probabilidade de dano ao metal devido a eletrodos fixos é relativamente baixa (comparado a outras operações de usinagem) graças ao fornecimento contínuo de fio. Além disso, como máquinas EDM podem trabalhar com material duro (nomeadamente wire EDM), uma sub-máquina para tratamentos térmicos não seria necessária, assim a superfície da forma metálica seria menos propensa a distorcer devido à ausência de tensão térmica. Como resultado, formas metálicas menores e mais sofisticadas podem ser usinadas com alta precisão.

No entanto, máquinas EDM vêm com certas limitações. Por exemplo, mecânicos adeptos do método não são fáceis de encontrar. Também, a taxa de remoção de material às vezes é lenta, apesar de manter alta precisão. Máquinas EDM também apresentam perigos potenciais correlacionados com o uso de dielétricos à base de óleo que podem facilmente levar a combustão se não tiverem cuidado. No caso específico do sinker EDM, leva uma quantidade substancial de tempo e custo apenas para criar eletrodos. Além disso, mecânicos frequentemente têm dificuldade em reproduzir cantos afiados na peça devido ao desgaste do eletrodo. Embora o consumo de energia seja tipicamente alto durante processos EDM, custos adicionais podem incorrer, e sobrecorte excessivo e desgaste de ferramenta podem acontecer durante a usinagem.