Telecurso 2000 - Processos de Fabricação - 68proc

Telecurso 2000 - Processos de Fabricação - 68proc

68AULA68 A U L A

Suponha que um amigo seu, que vai patrocinar uma importante competiçªo esportiva, esteja encarregado de providenciar um grande nœmero de medalhas.

O problema Ø que seu amigo nªo sabe qual Ø o melhor processo para confeccionar essas medalhas e estÆ pedindo a sua ajuda.

Na sua opiniªo, qual dos processos de usinagem que vocŒ conhece Ø o mais adequado para essa finalidade?

Uma coisa Ø certa: seria muito trabalhoso e caro entalhar essas medalhas uma a uma. Na verdade, a produçªo ficaria mais viÆvel com a utilizaçªo de um molde, obtido a partir de um processo denominado eletroerosªoeletroerosªoeletroerosªoeletroerosªoeletroerosªo .

A eletroerosªo eletroerosªo eletroerosªo eletroerosªo eletroerosªo baseia-se na destruiçªo de partículas metÆlicas por meio de descargas elØtricas.

Data de meados do sØculo XVIII a descriçªo de um processo para obtençªo de pó metÆlico mediante descargas elØtricas.

Mas este processo só passou a ser utilizado industrialmente hÆ cerca de sessenta anos, para a recuperaçªo de peças com ferramentas quebradas em seu interior (machos, brocas, alargadores).

Durante a Segunda Guerra Mundial, a necessidade de acelerar a produçªo industrial e a escassez de mªo-de-obra impulsionaram a pesquisa de novas tecnologias, visando tornar possível o aumento da produçªo, com um mínimo de desperdício. Esse esforço marcou o início, entre outras realizaçıes, da era da eletroerosªo.

Estudando os assuntos desta aula, vocŒ conhecerÆ as aplicaçıes da eletroerosªo na indœstria, os princípios deste processo e ficarÆ sabendo como sªo confeccionados os eletrodos usados nas mÆquinas de eletroerosªo.

Usinagem por eletroerosªo

AULANossa aulaA explosªo da eletroerosªo

Este Ø um dos processos nªo tradicionais de usinagem que vŒm ganhando espaço ultimamente. VÆrias razıes explicam esse crescimento.

Pense, por exemplo, nos novos materiais que tŒm surgido, como os carbonetos metÆlicos, as superligas e as cerâmicas. Trata-se, geralmente, de materiais muito duros. VocŒ jÆ imaginou a dificuldade que seria usinÆ-los pelos processos tradicionais?

Imagine tambØm a dificuldade que representaria a usinagem pelos mØtodos tradicionais de uma peça com formas tªo complexas como a mostrada abaixo.

Brocas helicoidais sªo eficientes para produzir furos redondos. Mas que broca produziria um furo irregular como o da peça ao lado?

Por eletroerosªo, o molde dessa peça pode ser produzido em uma só fase de operaçªo.

AlØm disso, os processos tradicionais de usinagem geram calor e tensıes na superfície usinada, produzem enormes cavacos e afetam as características estruturais da peça. Nªo sªo adequados, portanto, para produzir superfícies de alta qualidade, praticamente sem distorçıes e sem alteraçıes microestruturais.

JÆ na usinagem por eletroerosªo, a peça permanece submersa em um líquido e, portanto, hÆ rÆpida dissipaçªo do calor gerado no processo. Na eletroerosªo nªo existe força de corte, pois nªo hÆ contato entre a ferramenta e a peça. Por isso nªo se formam as tensıes comuns dos processos convencionais de usinagem.

Uma vantagem adicional Ø a automatizaçªo das mÆquinas de eletroerosªo, que permite a obtençªo de estreitos limites de tolerância. No processo de eletroerosªo, Ø possível um controle rigoroso da açªo da ferramenta sobre a peça usinada, graças a um servomecanismo que reage rapidamente às pequenas variaçıes de intensidade de corrente.

Tudo isso torna a eletroerosªo um processo adequado para atender às exigŒncias atuais de qualidade e produtividade, com grande aplicaçªo na confecçªo de matrizes para estampos de corte, moldes de injeçªo, forjaria, cunhagem e fabricaçªo de ferramentas de metal duro.

Mas o que Ø a eletroerosªo, afinal? VocŒ ficarÆ sabendo ao estudar o próximo tópico.

AULAEletroerosªo: um fenômeno invisível

A eletroerosªo Ø um processo complexo, em grande parte nªo visível.

Portanto, para entender esse processo, vocŒ terÆ de pôr sua imaginaçªo para funcionar.

Para que a eletroerosªo ocorra, Ø necessÆrio que os materiais envolvidos (peça a ser usinada e a ferramenta) sejam bons condutores de eletricidade.

A ferramenta que produz a erosªo, ou seja, o desbaste da superfície usinada, Ø o eletrodoeletrodoeletrodoeletrodoeletrodo .

Peça e eletrodo sªo mergulhados num recipiente que contØm um fluido isolante, isto Ø, nªo condutor de eletricidade, chamado dielØtricodielØtricodielØtricodielØtricodielØtrico. Em geral, sªo utilizados como dielØtricos o óleo mineral e o querosene. O querosene requer cuidados especiais, pois Ø inflamÆvel e exala um odor forte, prejudicial à saœde e ao ambiente.

Tanto a peça como o eletrodo estªo ligados a uma fonte de corrente contínua, por meio de cabos. Geralmente, o eletrodo tem polaridade positiva e a peça, polaridade negativa.

Um dos cabos estÆ conectado a um interruptor, que aciona e interrompe o fornecimento de energia elØtrica para o sistema. A figura a seguir mostra um esquema simplificado do processo de eletroerosªo.

Ao ser ligado o interruptor, forma-se uma tensªo elØtrica entre o eletrodo e a peça. De início, nªo hÆ passagem de corrente, jÆ que o dielØtrico atua como isolante.

Quando o espaço entre a peça e a ferramenta Ø diminuído atØ uma distância determinada, o dielØtrico passa a atuar como condutor, formando uma “ponte” de íonsíonsíonsíonsíons entre o eletrodo e a peça.

Produz-se, entªo, uma centelha que superaquece a superfície do material dentro do campo de descarga, fundindo-a. Estima-se que, dependendo da intensidade da corrente aplicada, a temperatura na regiªo da centelha possa variar entre 2.500°C e 50.000°C.

Íons: partículas eletricamente carregadas. Chamamse cátions quando carregadas positivamente e ânions quando carregadas negativamente.

AULAO processo de erosªo ocorre simultaneamente na peça e no eletrodo. Com ajustes conve-

nientes da mÆquina, Ø possível controlar a erosªo, de modo que se obtenha atØ 9,5% de erosªo na peça e 0,5% no eletrodo.

A distância mínima entre a peça e a ferramenta, na qual Ø produzida a centelha, Ø chamada GAP (do inglŒs gap = folga) e depende da intensidade da corrente aplicada. O GAP Ø o comprimento da centelha.

O tamanho do GAP pode determinar a rugosidade da superfície da peça. Com um GAP alto, o tempo de usinagem Ø menor, mas a rugosidade Ø maior. JÆ um GAP mais baixo implica maior tempo de usinagem e menor rugosidade de superfície.

As partículas fundidas, desintegradas na forma de minœsculas esferas, sªo removidas da regiªo por um sistema de limpeza e, no seu lugar, fica uma pequena cratera. O dielØtrico, alØm de atuar como isolante, participa desta limpeza e ainda refrigera a superfície usinada.

O fornecimento de corrente Ø interrompido pelo afastamento do eletrodo. O ciclo recomeça com a reaproximaçªo do eletrodo atØ a distância GAP, provocando uma nova descarga.

A duraçªo da descarga elØtrica e o intervalo entre uma descarga e outra sªo medidos em microssegundos e controlados por comandos eletrônicos.

Descargas sucessivas, ao longo de toda a superfície do eletrodo, fazem a usinagem da peça. A freqüŒncia das descargas pode alcançar atØ 200 mil ciclos por segundo. Na peça fica reproduzida uma matriz, que Ø uma cópia fiel do eletrodo, porØm invertida.

Pare! Pesquise! Responda!Pare! Pesquise! Responda!Pare! Pesquise! Responda!Pare! Pesquise! Responda!Pare! Pesquise! Responda!

Por que, no processo de eletroerosªo, a fonte de energia deve fornecer corrente contínua e nªo corrente alternada?

Se vocŒ analisar como flui a corrente elØtrica por uma pilha, que Ø um gerador de corrente contínua, vocŒ encontrarÆ a explicaçªo para a pergunta anterior. A pilha tem dois pólos: o de carvªo (+) e o de zinco (-). O elØtrons se movem do pólo negativo para o positivo e a intensidade da corrente Ø constante. Na corrente alternada, a intensidade da corrente Ø variÆvel, gerando inversıes de polaridade (o mesmo pólo ora Ø positivo, ora Ø negativo). No processo de eletroerosªo, isso poderia levar a um desgaste maior da ferramenta do que da peça.

Eletroerosªo por penetraçªo ou a fio?

O processo mais comum de eletroerosªo baseia-se na penetraçªo penetraçªo penetraçªo penetraçªo penetraçªo do eletrodo na peça, como foi descrito anteriormente.

AULAPara certas finalidades, como a usinagem de cavidades passantes e perfuraçıes transversais, Ø preferível usar o processo de eletroerosªo a fioeletroerosªo a fioeletroerosªo a fioeletroerosªo a fioeletroerosªo a fio.

Os princípios bÆsicos da eletroerosªo a fio sªo semelhantes aos da eletroerosªo por penetraçªo.

A diferença Ø que, neste processo, um fio de latªo ionizadoionizadoionizadoionizadoionizado, isto Ø, eletricamente carregado, atravessa a peça submersa em Ægua desionizada, em movimentos constantes, provocando descargas elØtricas entre o fio e a peça, as quais cortam o material. Para permitir a passagem do fio, Ø feito previamente um pequeno orifício no material a ser usinado.

O corte a fio Ø programado por computador, que permite o corte de perfis complexos e com exatidªo.

Em alguns equipamentos, um ploterploterploterploterploter, isto

Ø, um traçador grÆfico, possibilita a conferŒncia da execuçªo do programa pela mÆquina, como mostra a ilustraçªo.

Atualmente, a eletroerosªo a fio Ø bastante usada na indœstria para a confecçªo de placas de guia, porta-punçıes e matrizes (ferramentas de corte, dobra e repuxo).

A figura mostra alguns exemplos de peças usinadas por eletroerosªo a fio.

AULAEletrodo: a ferramenta da eletroerosªo

Como vocŒ jÆ sabe, na eletroerosªo por penetraçªo, a ferramenta usada Ø o eletrodoeletrodoeletrodoeletrodoeletrodo .

Em princípio, todos os materiais condutores de eletricidade podem ser usados como eletrodo. Mas tendo em vista que na fabricaçªo de uma ferramenta por eletroerosªo o preço de confecçªo do eletrodo representa uma parcela significativa dos custos do processo, Ø importante escolher com cuidado o material a ser utilizado e o mØtodo de usinagem.

Os melhores materiais para produçªo de eletrodos sªo aqueles que tŒm ponto de fusªo elevado e sªo bons condutores de eletricidade. De um modo geral, os materiais para eletrodos podem ser agrupados em duas categorias: metÆlicosmetÆlicosmetÆlicosmetÆlicosmetÆlicos e nªo-metÆlicosnªo-metÆlicosnªo-metÆlicosnªo-metÆlicosnªo-metÆlicos .

Entre os materiais metÆlicos, os mais utilizados sªo: cobre eletrolítico, cobre tungstŒnio e cobre sinterizado. Eletrodos feitos desses materiais caracterizam-se por apresentarem ótimo acabamento e mínimo desgaste durante o processo de eletroerosªo.

Entre os materiais nªo-metÆlicos, o grafite Ø o principal. Este Ø um material de fÆcil usinagem, porØm Ø muito quebradiço. Os eletrodos de grafite sªo insensíveis aos choques tØrmicos, conservam suas qualidades mecânicas a altas temperaturas, praticamente nªo se deformam e sªo leves. Entretanto, sªo abrasivos, nªo podem ser moldados ou conformados e nªo aceitam reduçªo por Æcido.

Peças retangulares e cilíndricas, de dimensıes padronizadas, sªo encontradas no comØrcio. Quando se trata de eletrodos de perfis irregulares e complexos, Ø recomendÆvel analisar cuidadosamente a relaçªo custo-benefício antes de partir para sua construçªo.

Os eletrodos podem ser produzidos pelos mØtodos convencionais de usinagem, como a fresagem, torneamento, aplainamento etc.

Muito bem! Agora que vocŒ jÆ sabe que a eletroerosªo seria uma soluçªo viÆvel para cunhar as medalhas do seu amigo, deve estar interessado em saber mais sobre este processo. Na próxima aula, vocŒ obterÆ mais detalhes sobre a produçªo de peças por eletroerosªo. Antes, porØm, resolva os exercícios a seguir.

AULAMarque com X a resposta certa.

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1

Para que a eletroerosªo ocorra, Ø necessÆrio que os materiais da peça e da ferramenta sejam: a)a)a)a)a)()condutores de calor; b)b)b)b)b) ( ) combustíveis; c)c)c)c)c) ( ) isolantes; d)d)d)d)d)()condutores de corrente elØtrica.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 O dielØtrico deve ser um fluido:

a)a)a)a)a) ( ) isolante; b)b)b)b)b)()condutor de eletricidade; c)c)c)c)c) ( ) combustível; d)d)d)d)d) ( ) ionizado.

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 A centelha Ø produzida quando o eletrodo:

a)a)a)a)a)()encosta na peça; b)b)b)b)b)()afasta-se da peça; c)c)c)c)c)()fica a uma distância da peça chamada GAP; d)d)d)d)d)()mergulha no dielØtrico.

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4

Entre os materiais mais usados para fabricaçªo de eletrodos, destacam-se: a)a)a)a)a)()cobre eletrolítico, cobre tungstŒnio, grafite; b)b)b)b)b)()latªo, ferro fundido, cobre; c)c)c)c)c)()aço, tungstŒnio, bronze; d)d)d)d)d)()grafite, latªo, ferro fundido.

Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5

A eletroerosªo a fio Ø preferível quando for necessÆrio usinar: a)a)a)a)a)()furos cilíndricos cegos; b)b)b)b)b)()cavidades passantes de perfis complexos; c)c)c)c)c)()rebaixos oblíquos nªo passantes; d)d)d)d)d) ((((( ))))) furos helicoidais.

Pare! Estude! Responda!

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