Dominando a Usinagem Não Tradicional: Técnicas Avançadas e Aplicações

Usinagem não tradicional, também conhecida como "usinagem não convencional" ou "método de usinagem moderno", é um método de usinagem que envolve usar eletricidade, calor, luz, energia eletroquímica, energia química, energia sonora e energia mecânica especial para remover, deformar, alterar propriedades ou revestir materiais.

Furação, alargamento, corte, fresamento e outros processos de usinagem convencionais são realizados com ferramentas tradicionais com aresta de corte. Estes métodos tradicionais de usinagem tornaram-se obsoletos à medida que a tecnologia e o tempo progrediram, embora sejam a base do processo de usinagem.

Neste artigo, você vai conhecer a definição, aplicações, diagramas, características, tipos, funcionamento, vantagens e desvantagens do processo de usinagem não tradicional.

O que é usinagem não tradicional?

O Método de Usinagem Não Tradicional é uma técnica de ponta para superar as desvantagens da usinagem tradicional. Usinagem Ultrassônica, Usinagem por Feixe de Laser, Usinagem por Jato de Água, Usinagem por Jato de Água Abrasivo, Usinagem por Feixe de Elétrons e outros são exemplos deste processo de usinagem.

Quando um item é produzido com a ajuda de tecnologia moderna, é conhecido como processo de usinagem não convencional, não tradicional ou moderno. As técnicas podem ser usadas para usinar objetos complexos, micro-superfície e de baixa rigidez feitos de materiais metálicos ou não metálicos de qualquer dureza, resistência, tenacidade ou fragilidade. Algumas tecnologias para superacabamento, acabamento espelhado e usinagem em nanoescala (atômica) podem todas ser empregadas ao mesmo tempo.

Aplicações

As aplicações de usinagem não tradicional são tão vastas, pois existem vários tipos adequados para uma aplicação específica. Abaixo estão algumas áreas onde estes métodos de usinagem são usados.

Alguns dos processos de usinagem são usados para usinar moldes e peças com furos e cavidades de formato complexo. São usados para usinar material com diferentes propriedades de material, seja duro ou frágil, como liga dura e aço endurecido. Usinagem não convencional é usada para fazer furos finos profundos, furos formatados, ranhuras profundas, fendas estreitas e corte de fatias finas.

• Da mesma forma que procedimentos de usinagem não tradicional são usados para fresar superfícies duras, métodos de usinagem não tradicional são utilizados para projetar matrizes. Métodos de usinagem não convencionais podem ser usados para processar vários metais duros que não podem ser usinados usando procedimentos típicos.
• Para furar furos de diâmetro muito pequeno em um bico de um sistema de injeção de combustível, métodos não tradicionais também são usados na indústria automobilística. Métodos de usinagem não tradicionais também podem ser usados para usinar engrenagens.
• Para usinar designs intrincados em chapas metálicas finas, muitos processos de usinagem não tradicional, como Usinagem por Feixe de Laser, são usados.
• Para cortar materiais frágeis como vidro, cerâmica e quartzo, procedimentos de usinagem não convencionais como Usinagem por Jato Abrasivo podem ser usados.
• Um processo de usinagem não convencional pode ser usado para usinar uma ferramenta de corte.
• Usinagem moderna é crítica na indústria aeroespacial, pois é utilizada para criar peças complexas de aeronaves.

Características

Abaixo estão algumas características do processo de usinagem não tradicional:

1. Materiais de ferramenta podem ter dureza muito menor que materiais da peça de trabalho
2. Energia como energia elétrica, energia eletroquímica, energia sonora ou energia luminosa pode ser usada para processar o material diretamente.
3. Durante a usinagem, forças mecânicas não são visíveis, e a peça de trabalho raramente exibe deformação mecânica e térmica, ambas benéficas para melhorar a precisão de usinagem e qualidade da superfície da peça.
4. Vários métodos podem ser escolhidos e combinados para criar novos métodos de processo, aumentando significativamente a eficiência de produção e precisão de usinagem.
5. Quase toda nova fonte de energia abre a possibilidade de um novo método de usinagem não tradicional.

Tipos de processos de usinagem não tradicional

Abaixo estão os vários métodos de processos de usinagem não tradicional:

Usinagem por descarga elétrica (EDM):

EDM, também conhecida como usinagem por descarga ou usinagem por eletroerosão, é uma tecnologia de usinagem não tradicional para gravar materiais condutivos usando erosão elétrica causada por descarga de pulso entre dois polos imersos em um líquido de trabalho. O equipamento básico usado para este processo é a máquina-ferramenta de eletroerosão. Abaixo estão algumas características da usinagem por descarga elétrica:

• Usinagem sem força de corte;
• Sem falhas como rebarbas, marcas de ferramenta, ranhuras, etc.
• Capaz de processar materiais difíceis de cortar por métodos convencionais de usinagem e peças de trabalho de formato complexo
• Materiais de eletrodo de ferramenta não precisam ser mais duros que o material da peça de trabalho;
• Automação é simples ao empregar usinagem elétrica;
• Em algumas aplicações, a camada metamórfica formada na superfície após o tratamento precisa ser removida posteriormente.
• É difícil lidar com poluição de fumaça gerada durante a purificação e processamento do fluido de trabalho

Aplicações:

Abaixo estão as aplicações de processos de usinagem não tradicional:

• Usinagem de furos e cavidades de formato complexo em moldes e peças;
• Diversos materiais duros e frágeis, como liga dura e aço endurecido, são usináveis.
• Processamento de furos finos profundos, furos curvos, ranhuras profundas, fendas estreitas e fatias finas, entre outras coisas
• Instrumentos de corte e medição como ferramentas de corte, placas de amostra e calibradores de rosca anelar são todos usináveis.

Diagrama de EDM:

Usinagem eletrolítica:

A peça de trabalho é usinada para uma forma e tamanho específicos baseados no princípio de dissolução anódica no processo eletrolítico e com a ajuda do cátodo moldado. Usinagem eletrolítica oferece benefícios substanciais para materiais difíceis de usinar, formas complicadas e produtos de parede fina. Raiamento de cano de arma, lâmina, impulsor integral, molde, furo perfilado e peças, chanfro e rebarbação são todos exemplos de usinagem eletrolítica. A técnica de usinagem eletrolítica assumiu um papel significativo, se não insubstituível, na usinagem de numerosos produtos.

Vantagens:

• Uma ampla gama de serviços de usinagem. Usinagem eletroquímica pode tratar quase todos os materiais condutivos sem comprometer qualidades mecânicas ou físicas como resistência, dureza ou tenacidade, e a estrutura metalográfica dos materiais é principalmente inalterada após a usinagem. É frequentemente usada para usinar ligas duras, ligas de alta temperatura, aço endurecido, aço inoxidável e outros materiais difíceis de usinar.
• Altas taxas de fabricação
• Excelente qualidade de usinagem, particularmente na superfície.
• Pode ser usada para usinar peças deformáveis e paredes finas.
• Durante o processo de usinagem eletroquímica, não há contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, sem força de corte mecânica, sem tensão residual e deformação, sem rebarba e flash.

Desvantagens:

• A precisão de usinagem e velocidade de usinagem são baixas.
• Usinagem cara. Quanto maior o custo adicional por item, menor o lote.

Diagrama de usinagem eletrolítica:

Usinagem a laser

Para alcançar usinagem, lasers usam energia luminosa para atingir alta densidade de energia no ponto focal após serem focalizados pela lente, derreter ou vaporizar o material, e removê-lo em um período muito curto. Usinagem a laser proporciona as vantagens de diminuição de desperdício de material, efeito de custo visível em fabricação em larga escala e alta flexibilidade ao objeto de corte. Tecnologia a laser é usada principalmente na Europa para soldar materiais únicos como carrocerias e bases de veículos de alta qualidade, asas de aeronaves e fuselagem de naves espaciais.

Soldagem a laser, corte a laser, modificação de superfície, marcação a laser, furação a laser, micro-usinagem e deposição fotoquímica, estereolitografia, gravação a laser e outros métodos de usinagem a laser são as aplicações mais frequentemente utilizadas.

Diagrama de usinagem a laser:

Usinagem por feixe de elétrons

A usinagem de materiais utilizando os efeitos térmicos ou de ionização de um feixe de elétrons convergente de alta energia é conhecida como usinagem por feixe de elétrons (EBM). Alta densidade de energia, forte penetração, ampla gama de profundidades de fusão únicas, grande razão de largura de solda, velocidade de soldagem rápida, pequena zona de impacto térmico e pouca deformação operacional são todas vantagens.

Os materiais de usinagem para usinagem por feixe de elétrons são diversos, e a área de corte pode ser bastante pequena. Precisão de usinagem pode ser medida em nanômetros, permitindo usinagem molecular ou atômica. Produtividade significativa; usinagem produz pouca poluição, mas o custo do equipamento de usinagem é alto. Pode ser usado para fazer micro-furos, pequenas fendas e outras formas intrincadas. Também pode ser usado para litografia fina e soldagem. O uso principal de usinagem por feixe de elétrons no negócio de fabricação de carros é tecnologia de soldagem por feixe de elétrons em vácuo de carcaça de ponte.

Usinagem por feixe de íons

Em condição de vácuo, a usinagem por feixe de íons é realizada acelerando e concentrando o fluxo de íons gerado pela fonte de íons na superfície da peça de trabalho. O efeito de usinagem pode ser perfeitamente regulado graças à regulação precisa da densidade de fluxo iônico e energia iônica, permitindo usinagem de ultra-precisão em nível nanométrico, molecular e atômico. Usinagem por feixe de íons cria menos poluição, pouco estresse e distorção, e é flexível aos materiais sendo processados, mas vem a um custo significativo.

Usinagem por feixe de íons pode ser usada em duas fases; gravação e revestimento.

• Usinagem de gravação: Gravação iônica é usada para usinar o mancais de ar do giroscópio e as ranhuras no motor de pressão dinâmica com alta resolução, precisão e repetibilidade. A gravação de gráficos de alta precisão, como circuitos integrados, dispositivos optoeletrônicos e dispositivos ópticos integrados, é outra aplicação de gravação por feixe de íons. Gravação por feixe de íons também é usada para afinar materiais para criar espécimes para microscopia eletrônica de penetração.
• Usinagem de revestimento por feixe de íons: Existem dois tipos de usinagem de revestimento por feixe de íons: deposição por sputtering e revestimento iônico. Filmes metálicos ou não metálicos podem ser revestidos em superfícies metálicas ou não metálicas, e várias ligas, compostos ou certos materiais sintéticos, materiais semicondutores e materiais de alto ponto de fusão também podem ser revestidos com revestimento iônico. Revestimento de filme lubrificante, filme resistente ao calor, filme resistente ao desgaste, filme decorativo e filme elétrico com técnica de revestimento por feixe de íons é possível.

Usinagem por arco de plasma

Usinagem por arco de plasma é uma tecnologia de usinagem não tradicional que usa a energia de calor de um arco de plasma para cortar, soldar e pulverizar metal ou não metal. Pode soldar folhas finas e folhas de alumínio e tem efeito de fechadura, permitindo soldagem de lado único e formação livre de lado duplo. O arco de plasma tem alta densidade de energia, alta temperatura de coluna de arco e alta capacidade de penetração. Para aço de 10-12mm de espessura, não é necessário chanfro, e penetração completa de solda e formação de dois lados pode ser realizada em uma etapa, com velocidade de soldagem rápida, alta produtividade e mínima deformação de estresse. Como o equipamento é complicado e usa muito gás, é bom apenas para soldagem interna.

É amplamente usado em produção industrial, particularmente para soldar cobre e ligas de cobre, titânio e ligas de titânio, aço liga, aço inoxidável e molibdênio em aplicações militares e tecnologia industrial de ponta como aeroespacial, onde carcaças de mísseis de liga de titânio e alguns recipientes de parede fina de aeronaves são usados.

Usinagem ultrassônica

Ao usar frequência ultrassônica como ferramenta para vibração de pequena amplitude e perfurar na superfície tratada por abrasivo livre no líquido entre ela e a peça de trabalho, a usinagem ultrassônica causa a superfície da peça de trabalho a rachar progressivamente. Perfuração, corte, soldagem, ninho e polimento são todas aplicações comuns para usinagem ultrassônica. Pode usinar qualquer material, mas é particularmente adequado para cortar uma variedade de materiais duros, frágeis e não condutivos com alta precisão e qualidade de superfície excepcional, mas a uma taxa baixa.
Perfuração (incluindo furos redondos, furos formatados e furos curvos, entre outras coisas), corte, ranhura, ninho, entalhe de vários materiais duros e frágeis, como vidro, quartzo, cerâmica, silício, germânio, ferrite, pedra preciosa e jade, rebarbação de peças pequenas em lotes, polimento de superfície de molde e afiação de roda de esmeril são todos exemplos de usinagem ultrassônica.

Usinagem química

Para obter a forma, tamanho ou superfície desejados da peça de trabalho, a usinagem química usa um ácido, álcali ou solução de sal para corroer ou dissolver o material das peças. O método de usinagem é ideal para afinar vastas áreas e cortar furos complicados em objetos de parede fina. É adequado para usinagem de ampla área e pode processar numerosas peças de uma vez; pode processar quaisquer materiais metálicos que possam ser cortados, livres de dureza e resistência. Sem qualquer tensão, trinca ou rebarba, a rugosidade superficial atinge Ra 1,25-2,5 µm, é simples de usar, não pode ser usado para usinar fendas ou furos estreitos, e é inadequado para remover falhas como rugosidade superficial e arranhões.

Prototipagem Rápida

Tecnologia moderna CAD/CAM, tecnologia a laser, tecnologia de controle numérico computadorizado, tecnologia de servo drive de precisão e tecnologia de material inovadora são todas usadas para desenvolver e combinar tecnologia RP. Devido a materiais de formação diferentes, vários tipos de sistemas de prototipagem rápida têm princípios de formação e características de sistema variados. A técnica subjacente, no entanto, permanece a mesma: "fabricação por camadas, sobrepondo camada por camada". É semelhante ao procedimento de integração em matemática. Em termos de aparência, a tecnologia de prototipagem rápida se assemelha a uma "impressora 3D".

Pode receber dados de design de produto (CAD) diretamente e produzir novas amostras de produtos, moldes ou modelos rapidamente sem a necessidade de molde, cortador ou fixador. Como resultado, ampla adoção e implantação de tecnologia RP pode reduzir significativamente o tempo que leva para desenvolver novos produtos, economizar custos de desenvolvimento e aumentar a qualidade de desenvolvimento. Este é o significado revolucionário da tecnologia RP para o negócio de manufatura, da tradicional "técnica de eliminação" para o "método de crescimento" de hoje, da produção de moldes para manufatura sem moldes. Tecnologia de prototipagem rápida pode ser usada em uma variedade de indústrias, incluindo aviação, aeroespacial, automóveis, comunicações, tratamento médico, eletrônicos, eletrodomésticos, brinquedos, equipamentos militares, modelagem industrial (escultura), modelos de construção e manufatura de máquinas.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre processos de usinagem não tradicional:

Vantagens e desvantagens dos métodos não tradicionais de usinagem

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios dos métodos não tradicionais de usinagem em suas várias aplicações.

Alta precisão: Precisão é uma grande preocupação para as empresas de hoje, sejam pequenas ou grandes. Quando comparados a itens feitos com métodos não tradicionais de usinagem, métodos convencionais de usinagem produzem resultados menos precisos. Como resultado da alta precisão, usinagem não convencional é adequada para tempos modernos e pode ser usada para substituir técnicas tradicionais de usinagem.

Menos ruído: Porque processos de usinagem não tradicional são uma substituição melhor para métodos tradicionais de usinagem, eles ajudam a reduzir a poluição sonora no ambiente circundante. Como o processo é silencioso, certas fábricas de usinagem não tradicional podem ser localizadas em áreas residenciais.

Alta produção: Quando comparados a procedimentos tradicionais de usinagem, métodos modernos ou não convencionais de usinagem promovem uma alta taxa de saída. Isso é porque abordagens não tradicionais funcionam mais rápido e com mais precisão do que maneiras tradicionais.

Menos produto de desperdício: Trabalhar em equipamentos mais antigos torna o controle de produto de desperdício extremamente difícil. Os cavacos devem ser descartados a tempo, o que necessita mais esforço. Tecnologias de usinagem não tradicional, por outro lado, ou não produzem desperdício ou produzem micro lixo que é fácil de manusear e descartar.

Sem desgaste da ferramenta: Em procedimentos de usinagem não tradicional, não há contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, resultando em nenhum desgaste da ferramenta. Isso elimina a possibilidade de falha da ferramenta e previne desgaste e rasgo da ferramenta.

Desvantagens:

Apesar das boas vantagens dos métodos de usinagem não convencionais, algumas limitações ainda ocorrem. Abaixo estão as desvantagens deste processo de usinagem em suas várias aplicações.

Alto custo inicial: Porque compreende muitas peças elétricas operando junto com mecânicas, o custo inicial de configurar uma fábrica de usinagem não tradicional é maior que o de uma fábrica de usinagem típica. Empresas de pequena escala e artesanais não podem usá-la por causa disso.

Alta necessidade de potência: Uma fábrica de usinagem não tradicional requer significativamente mais potência que uma fábrica de usinagem padrão. Isso é devido à falta de contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, o que necessita o uso de mais energia para processar a superfície da ferramenta.

Mecanismo complexo: Processos de usinagem não tradicional, em contraste com procedimentos típicos de usinagem, têm um mecanismo mais sofisticado. Métodos de usinagem não tradicional requerem que o operador seja habilidoso o suficiente para lidar com os procedimentos envolvidos. Se a fábrica falhar por qualquer motivo, um profissional altamente qualificado será necessário para repará-la.

Taxa de remoção de metal menor: Quando comparados a procedimentos padrão de usinagem, métodos de usinagem não tradicional têm uma taxa de remoção de metal menor. Procedimentos não tradicionais são, portanto, inadequados para produtos de grande escala.

Não apropriado para materiais macios: A ação de corte de um método de usinagem não tradicional é geralmente causada por um aumento localizado na temperatura da peça de trabalho. Como resultado, o método é inadequado para cortar materiais macios como borracha ou plástico, pois a peça de trabalho seria queimada.

Conclusão

Usinagem não tradicional, também conhecida como "usinagem não convencional" ou "método de usinagem moderno", é um método de usinagem que envolve usar eletricidade, calor, luz, energia eletroquímica, energia química, energia sonora e energia mecânica especial para remover, deformar, alterar propriedades ou revestir materiais. O método de usinagem inclui EDM, eletrolítica, laser, EBM, usinagem por feixe de íons, etc. É tudo para este artigo, onde a definição, aplicações, características, tipos, funcionamento, vantagens e desvantagens dos métodos não tradicionais de usinagem.

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