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Revelação do corte por electroerosão a fio: O papel no fabrico moderno

Índice

O que é o corte por electroerosão a fio?

O corte por fio, também designado por tecnologia de corte EDM (Electrical Discharge Machining), é uma técnica de processamento de metais, também conhecida por maquinagem de máquinas-ferramenta de corte por fio, que é um método de processo que utiliza eléctrodos lineares para a maquinagem por descarga eléctrica. Corta através da descarga de impulsos entre o fio do elétrodo e a peça de trabalho e é adequada para o processamento de vários materiais condutores, especialmente no domínio da maquinagem de precisão.

corte por electroerosão a fio

O princípio e os processos de corte por electroerosão a fio

O princípio

O corte por fio EDM é uma tecnologia que utiliza descargas eléctricas para cortar metal. Esta tecnologia controla a distância entre o elétrodo e o material a cortar dentro de um determinado intervalo, e aplica uma tensão de alta frequência para formar uma descarga de faíscas eléctricas entre o elétrodo e a peça de trabalho, fazendo com que a superfície da peça de trabalho derreta e oxide, e formando bolhas entre o elétrodo e a peça de trabalho. A descarga de faísca eléctrica formada alternadamente entre o elétrodo e a peça de trabalho descasca continuamente o material da superfície da peça de trabalho, conseguindo assim o corte.

Os processos

O processo de corte por electroerosão a fio pode ser dividido em três fases.

  • Formação de arco entre o elétrodo e a peça de trabalho: No corte em linha, é utilizado um fio metálico fino e condutor como elétrodo. A distância entre o elétrodo e a peça de trabalho é muito pequena, mas não há contacto físico direto. Ao aplicar alta tensão, forma-se uma descarga de arco.
  • O arco gera zonas de alta temperatura e alta pressão: A energia gerada pela descarga do arco é muito elevada, fazendo com que o metal na superfície da peça de trabalho seja instantaneamente aquecido a um estado de alta temperatura. Esta área de alta temperatura e alta pressão pode causar evaporação e corrosão na superfície do metal.
  • Corrosão e remoção de metais: Em áreas de alta temperatura e alta pressão, os metais começam a corroer-se e a dissolver-se. As partículas de metal corrosivas são lavadas por ondas de choque, conseguindo-se assim a remoção das peças de metal. O arco move-se continuamente entre o elétrodo e a peça de trabalho, permitindo que todo o processo de corte dê a forma desejada à superfície do metal.

A remoção de material durante o processamento de corte por fio ocorre devido à influência de faíscas na superfície da peça de trabalho. Estas faíscas não são correntes contínuas, mas sim correntes breves que ocorrem milhões de vezes por segundo.

Caraterísticas do corte por electroerosão a fio

  1.  O corte por EDM de fio pode cortar materiais condutores e materiais semicondutores com elevada dureza, resistência, fragilidade e tenacidade, que são difíceis ou impossíveis de processar utilizando métodos tradicionais.
  2. Devido ao fio de elétrodo extremamente fino, pode processar pequenos orifícios irregulares, fendas estreitas e peças com formas complexas.
  3.  A superfície da peça a ser processada é minimamente afetada pelo calor, o que a torna adequada para o processamento de materiais sensíveis ao calor em fábricas. Entretanto, devido à concentração da energia de impulso numa gama muito pequena, a precisão da maquinação é elevada.
  4. Durante o processo de maquinação, não há contacto direto entre a ferramenta e a peça de trabalho e não há força de corte significativa.
  5. Devido à costura de corte fina e ao facto de apenas a peça de trabalho ser sujeita a maquinação de contorno, a quantidade real de erosão de metal é muito pequena, resultando numa elevada taxa de utilização.
  6. Em comparação com a conformação por descarga eléctrica, a utilização de eléctrodos de arame em vez de eléctrodos de conformação elimina os custos de conceção e fabrico das ferramentas de conformação e reduz o tempo de preparação da produção.

As diferenças entre o corte por electroerosão a fio e o corte por electroerosão convencional

Princípios diferentes

Tanto o corte por EDM de fio como maquinagem por descarga eléctrica（EDM）são equipamentos de corte de metais baseados no princípio da maquinagem por descarga eléctrica, mas os seus princípios têm algumas diferenças.
O corte por fio é a utilização de fios de eléctrodos como ferramentas de corte para efetuar o corte submerso em peças de trabalho. Ao mover continuamente os fios dos eléctrodos para baixo, são cortadas várias formas e tamanhos da peça de trabalho. A máquina de corte por fio EDM gera uma descarga de faísca eléctrica na superfície da peça de trabalho e remove o material metálico na superfície da peça de trabalho através da ablação por descarga, conseguindo assim o corte.

Diferentes materiais adequados

Existem também algumas diferenças no âmbito de aplicação entre o corte por fio e o EDM convencional.
O corte por fio é adequado para cortar vários materiais metálicos, especialmente para peças de trabalho com elevada dureza. O corte com fio permite obter efeitos de corte rápidos e de alta precisão. O Corte EDM A máquina é adequada para cortar todos os tipos de materiais condutores, incluindo metais, ligas, cerâmicas e outros materiais, e pode alcançar um efeito de corte de alta precisão.

Diferentes efeitos de processamento

Existem também diferenças nos efeitos de maquinação entre o corte com fio e a maquinação por descarga eléctrica.
O corte por fio permite obter resultados de maquinagem de alta precisão, especialmente no fabrico de peças pequenas e complexas. O efeito de maquinagem de maquinagem por descarga eléctrica também é muito preciso, mas não pode cortar pequenos orifícios interiores e formas complexas.

Diferentes ambientes de utilização

Existem também diferenças no ambiente de utilização entre o corte por fio e a maquinagem por descarga eléctrica.
O corte por fio tem normalmente de ser efectuado num ambiente de azoto ou de outro gás inerte para evitar que a oxidação gerada pela descarga contamine a superfície de corte. A maquinagem por descarga eléctrica exige o corte em óleo ou outro meio isolante para evitar curtos-circuitos entre os fios dos eléctrodos e as peças de trabalho.
corte por electroerosão a fio

As aplicações do corte por electroerosão a fio

O corte por electroerosão a fio é amplamente utilizado em vários domínios de fabrico. Por exemplo, domínios como o fabrico de automóveis, aeroespacial, eletrónica, moldes, equipamento médico, instrumentos de precisão, etc.

  • Fabrico de moldes: O corte por fio pode ser utilizado na indústria de fabrico de moldes para cortar com rapidez e precisão materiais metálicos e não metálicos com formas complexas.
  • Fabrico mecânico: O corte por fio é adequado para várias indústrias de fabrico mecânico e pode fabricar de forma eficiente e precisa várias peças e partes.
  • Joalharia: O processamento de corte de fio pode ser utilizado para a produção de jóias, que podem cortar e polir com precisão várias pedras preciosas e materiais metálicos.
  • Dispositivos electrónicos: O processamento de corte de fio pode ser utilizado na indústria de dispositivos electrónicos, como o corte de chips, placas de circuitos electrónicos, etc.

Estado de desenvolvimento das máquinas de corte por electroerosão a fio na China

As máquinas de corte de fio dividem-se em dois tipos com base nas diferentes velocidades do fio e no modo de movimento: máquina de descarga eléctrica de corte de fio alternativo de alta velocidade (a seguir designada "máquina de corte de fio rápido") e máquina de descarga eléctrica de corte de fio unidirecional de baixa velocidade (a seguir designada "máquina de corte de fio lento")

O desenvolvimento da máquina de corte EDM de fio de alta velocidade

A máquina de corte rápido de fio é uma máquina de maquinação eléctrica única na China. Após quarenta a cinquenta anos de desenvolvimento, a tecnologia tornou-se bastante madura e ocupa uma posição importante na indústria de fabrico de máquinas da China. É também o principal modelo atualmente produzido na China, sendo as suas maiores vantagens a estrutura simples, a facilidade de operação, o baixo custo de utilização e a elevada eficiência de processamento, com uma boa relação custo-eficácia.

O fio de elétrodo da máquina de corte rápido de fio executa um movimento alternativo de alta velocidade, com uma velocidade de fio de 8-10 m/s. O fio do elétrodo pode ser reutilizado durante o processo de maquinação, e a gama de diâmetros do fio do elétrodo é de 0,12-0,25 mm, sendo o diâmetro de 0,18 mm o mais utilizado; A rugosidade da superfície do material processado pode atingir R α: 3,2-1,6 μ m, sendo que o valor ideal é de apenas 1 μ m; Precisão de maquinação controlável de 0,01-0,02 mm.

Devido a factores como a rápida perda do fio do elétrodo, a fraca rigidez da estrutura do hospedeiro, a grande influência das mudanças de temperatura no ambiente de processamento, a precisão instável, o sistema de alimentação de controlo em circuito aberto e as mudanças na condutividade do fluido de trabalho ao longo do tempo, a precisão de maquinação da máquina de corte de fio é limitada.
 
Nos últimos anos, os fabricantes nacionais de máquinas de corte de fio de alta velocidade fizeram progressos significativos na melhoria da precisão da máquina de corte de fio alternativo (principalmente precisão de posicionamento e precisão de posicionamento repetido) e a qualidade da superfície das peças maquinadas como duas direcções inovadoras para o desenvolvimento de produtos. Foram feitos progressos significativos na tecnologia de fabrico do hospedeiro, na tecnologia de potência de impulso, na tecnologia de controlo, na tecnologia de processamento e noutros aspectos.

Desenvolvimento de uma máquina de corte EDM de fio unidirecional de baixa velocidade

Os fios eléctrodos das máquinas de descarga eléctrica de corte de fio a baixa velocidade (corte de fio lento unidirecional) executam movimentos unidireccionais a baixa velocidade e a velocidade de corte do fio não é geralmente superior a 0,2 m/s; Durante o processamento, o fio do elétrodo é descartado após uma utilização, e a exigência de resistência à tração não é elevada. O material do fio do elétrodo é geralmente fio de cobre galvanizado ou fio de latão com uma gama de diâmetros de 0,03-0,35 mm. Quando a produtividade é elevada, o fio de latão galvanizado com um diâmetro inferior a 0,3 mm pode ser utilizado para o processamento. A rugosidade da superfície do material processado pode geralmente atingir R α: 1,6-0,2 μ m, e a precisão de processamento controlável é de 0,005-0,002 mm. 

As principais caraterísticas são: devido ao movimento unidirecional do fio do elétrodo, utilização única, tensão uniforme e baixa vibração, a estabilidade do processamento, a rugosidade da superfície e os indicadores de precisão são superiores aos das máquinas de corte rápido de fio.O corte de fio lento unidirecional era originalmente o principal modelo produzido e utilizado no estrangeiro. A China começou relativamente tarde na investigação de máquinas-ferramentas de corte de fio lento.
 
No entanto, nos últimos anos, com o apoio de fundos especiais nacionais, os investigadores e as empresas chinesas investiram uma grande quantidade de esforços de investigação e desenvolvimento, tendo agora concluído a investigação e o desenvolvimento de uma nova geração de máquinas-ferramentas de corte de fio lento.

Conclusão

Como método de processamento importante no fabrico moderno, o corte por EDM de fio tem as caraterísticas de alta precisão, velocidade de processamento rápida e grande espessura de processamento, e é uma parte indispensável do fabrico moderno. No processo de desenvolvimento futuro, o corte por fio atingirá gradualmente uma maior eficiência e uma maior qualidade de processamento, tornando-se um papel importante no processo de produção industrial.

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