Processos de usinagem não tradicionais, como EDM por chumbada, se destacam em cenários que exigem extrema precisão. Ao contrário do corte mecânico tradicional que pode induzir tensão e alterar as propriedades do material, estes métodos utilizam outras formas de energia, como a eletricidade, para moldar e remover o material.
Este artigo explica um processo não tradicional chamado EDM por afundamento de matriz. Analisaremos a variedade de materiais que ele pode usinar e suas aplicações em vários setores da indústria.
O que é usinagem Sinker EDM?
Sinker EDM é um tipo de Usinagem por descarga elétrica (EDM) processo para criar cavidades cegas extremamente precisas através de uma faísca elétrica em materiais condutores.
Um eletrodo personalizado afunda em um líquido dielétrico e se aproxima da peça de trabalho, mas não entra em contato com ela. À medida que uma alta tensão é aplicada, uma série de faíscas elétricas entre o eletrodo e a peça começa dentro desse espaço estreito. Causam erosão do material devido ao intenso calor localizado gerado pelas faíscas.
A usinagem de descarga elétrica de chumbada, também conhecida como EDM de êmbolo, EDM de cavidade, EDM de volume ou EDM de mergulho, serve principalmente na criação de moldes de injeção de plástico precisos, várias matrizes e peças delicadas. Essas aplicações se beneficiam particularmente do Sinker EDM devido à sua incapacidade de suportar a tensão das forças de corte convencionais. Essa tecnologia é crucial em indústrias manufatureiras que exigem alta precisão e delicadeza.
Como funciona uma máquina Sinker EDM?
A máquina EDM chumbada usa o princípio da erosão por centelha para remover metal de uma peça de trabalho. Esses componentes principais facilitam o processo:
| Componente | função |
| Fonte de alimentação do laboratório | Fornece corrente pulsada de alta frequência |
| Servomecanismo | Atuadores que mantêm a distância entre o eletrodo e a peça de trabalho. |
| Fluido Dielétrico | Atua como isolante e cria um caminho para cada descarga. |
| Eletrodo (Ferramenta) | Ele molda a superfície de trabalho. Muitas vezes cobre ou grafite |
| Peça de trabalho | O material a ser usinado precisa ser condutor. |
| Reservatório de óleo dielétrico | Abriga o fluido dielétrico (óleo de hidrocarboneto, água deionizada ou querosene) |
| Sistema de bomba e filtro | Circula e limpa o fluido dielétrico. |
| Sistema de refrigeração | Controla a temperatura do óleo para evitar expansão. |
O processo e suas etapas iniciais
O processo começa com a imersão da peça no tanque de fluido dielétrico, que possui sistema de recirculação e filtração. Um servomecanismo segura a ferramenta personalizada em formato CNC, que é uma imagem positiva da cavidade. Ele mergulha cuidadosamente a ferramenta no fluido e mantém consistentemente uma folga muito fina entre a ferramenta e a peça de trabalho, garantindo uma usinagem precisa. O movimento da ferramenta pode ser horizontal, vertical ou em qualquer ângulo, com base nos requisitos do projeto.
O eletrodo e a peça de trabalho têm cargas opostas, positivas ou negativas. O fluido dielétrico é um isolante. No entanto, quando fornecemos uma alta tensão através do fluido dielétrico, ele se dioniza e cria um caminho para a descarga elétrica.
Esta descarga acontece no ponto onde o eletrodo e a peça estão mais próximos. A região de descarga fica extremamente quente, chegando a mais de 8000 ℃. Isso faz com que uma pequena porção da superfície de trabalho derreta e vaporize. O material é eliminado pelo fluxo dielétrico, criando uma cavidade na peça de trabalho que reflete o formato do eletrodo.
Sobrecorte, desgaste de ferramenta e taxa de remoção de material em EDM
No mergulho EDM, você testemunha um overcut. É uma medida de quanto a cavidade usinada na peça excede o tamanho do eletrodo. Isso ocorre porque o processo de descarga e erosão do material também ocorre nas laterais da ferramenta. No entanto, é mínimo (centésimos de milímetro) e bem contabilizado durante o design da ferramenta.
O desgaste da ferramenta é uma parte inerente do processo de EDM. As altas temperaturas que derretem a peça de trabalho também desgastam o eletrodo, mas ligeiramente. O desgaste do eletrodo é medido como a proporção entre o material de trabalho removido e o material da ferramenta removido. A grafite é a melhor escolha para eletrodos EDM chumbados devido à sua excepcional resistência ao calor e ao desgaste.
A taxa de remoção de material no EDM é controlada por dois parâmetros: corrente e frequência de descarga. Corrente e frequência de descarga mais altas levam a taxas de corte mais altas. Para um acabamento superficial ideal, use frequência mais alta e corrente de descarga baixa. Matematicamente, RMR é uma função da corrente e do ponto de fusão do material.
RMR(mm³/s)=K×I/Tm
Onde k é a constante de proporcionalidade, com valor de 664 em unidades SI, I é a corrente fornecida e Tm é o ponto de fusão da peça.
Benefícios e limitações da usinagem Sinker EDM
A usinagem por descarga elétrica é um processo não convencional amplamente utilizado, especialmente para trabalhos de alta precisão onde a delicadeza da peça é uma preocupação. Os principais benefícios incluem
Alta precisão
O primeiro destaque do processo é extrema exatidão e precisão. Essa precisão é alcançada através do corte controlado por faísca, com tolerâncias tão baixas quanto 0.0001 polegadas (0.00254 mm).
Ideal para cavidades cegas complexas
CNC sinker EDM é ideal para criar furos cegos e cavidades em formas irregulares. Ele utiliza ferramentas personalizadas com o formato da cavidade, o que torna possível a usinagem de projetos complexos que seriam difíceis de criar com a usinagem convencional. Também permite fazer furos em ângulos agudos em relação à superfície, onde as brocas convencionais teriam dificuldades.
Processo sem contato com força não mecânica
Como o eletrodo nunca toca as peças, nenhuma força mecânica atua sobre o material. Este aspecto é particularmente benéfico para peças delicadas que não suportam a tensão das forças de corte convencionais.
Além de múltiplas vantagens, o processo de afundamento da matriz tem algumas limitações:
Alto custo operacional
A descarga elétrica consome uma quantidade significativa de eletricidade. Além disso, a necessidade de criar novas ferramentas personalizadas para cada trabalho exclusivo aumenta o custo. Coletivamente, esses fatores tornam os custos operacionais deste processo mais elevados do que outros processos de usinagem.
Funciona apenas em materiais condutores
A usinagem EDM é restrita a materiais eletricamente condutores para geração de faíscas. Portanto, materiais não condutores, como plásticos, não podem ser usinados usando este método.
Materiais ideais para Sinker EDM
Na EDM, você seleciona material para dois componentes: eletrodo e peça de trabalho. O eletrodo precisa ter alta resistência, temperatura e resistência ao desgaste. As opções comuns são:
Grafite: A escolha preferida para eletrodos devido à sua alta resistência, temperatura e resistência ao desgaste. Oferece uma ação de limpeza em baixas velocidades e é econômico.
Latão: Uma liga de cobre e zinco, usada para fios EDM e pequenos eletrodos tubulares. Mais fácil de usinar que o cobre ou o tungstênio, mas oferece menos resistência ao desgaste.
Cobre e ligas de cobre: Melhor resistência ao desgaste que o latão e altamente condutivo. Mais desafiador de usinar e mais caro que o grafite. Comumente usado para usinagem de metal duro ou aplicações de acabamento fino.
Molibdênio: Possui alta resistência à tração e ótima condutividade. Ideal para fazer fio EDM, especialmente para trabalhos em ranhuras pequenas e aplicações que exigem raios de canto pequenos.
Cobre telúrio: Adequado para aplicações EDM que necessitam de um acabamento fino. Tem usinabilidade semelhante ao latão e é melhor que o cobre puro.
Materiais da peça que podem ser usinados com EDM
Para uma peça de trabalho, você precisa de um material condutor, que conduza eletricidade prontamente e derreta quando são geradas faíscas. Você pode usinar estes materiais com usinagem de descarga elétrica chumbada:
Ligas de Aço: Os aços endurecidos e outros tipos de aço são adequados para o processo de descarga por afundamento devido à sua tenacidade, resistência, durabilidade e resiliência.
Cobre: Altamente condutivo, o cobre é uma excelente escolha para Sinker EDM. Porém, seu rápido aquecimento exige que o processo seja mais lento e controlado, principalmente quando se trabalha em componentes com paredes finas.
Alumínio: Geralmente ligado a outros metais para melhorar suas propriedades. Sua resistência à oxidação e corrosão o torna adequado para afundamento de matrizes.
Titânio: Com uma excepcional relação resistência-peso e resistência à corrosão, o titânio é frequentemente usado em implantes médicos.
Carboneto de tungstênio: Conhecido por sua alta dureza e ponto de fusão, o metal duro é um desafio para usinar convencionalmente. O afundamento da matriz é eficaz para este material, utilizando eletrodos de cobre com polaridade negativa para baixa rugosidade superficial. O processo, porém, é mais lento devido à natureza do metal.
Ligas de Níquel: Ligas como Inconel, Hastelloy e Monel têm grande resistência ao calor, corrosão e oxidação. Essas propriedades os tornam ideais para uso em aplicações de alta temperatura.
Aplicações de usinagem Sinker EDM
O EDM de chumbada é principalmente melhor para dois casos de uso: criação de cavidades de projetos complexos e usinagem de peças delicadas que não suportam tensões mecânicas. Vemos esses produtos em vários setores:
| Expertise | Aplicações |
| Automotiva | Fabricação de engrenagens radiais e helicoidais, componentes complexos do motor |
| Ferramenta e Matriz | Matrizes de moldes e componentes de ferramentas complexas |
| Indústria aeroespacial | Componentes de turbina e estruturas de fuselagem |
| Produtos para uso Médico | Ferramentas cirúrgicas, implantes e dispositivos ortopédicos que exigem alta precisão |
| Expositores e Eletrónica | Conectores e elementos de circuito detalhados |
| Pesquisa e Desenvolvimento | Prototipando formas complexas |
Sinker EDM vs Wire EDM: Comparando suas diferenças
Na usinagem por descarga elétrica tipo chumbada, um eletrodo ou ferramenta, moldado de acordo com a cavidade desejada, mergulha na peça. Essa peça e ferramenta residem em um tanque dielétrico. Quando aplicamos uma alta tensão entre os dois materiais, a faísca elétrica corrói os materiais.
Em contraste, Fio EDM usa um fio fino como eletrodo que se move continuamente de um carretel através da peça de trabalho, também submerso em fluido dielétrico. Este fio corta o material da mesma maneira que no afundamento da matriz. A diferença é a ferramenta (eletrodo) e as capacidades de corte. Wire EDM é para cortes precisos, enquanto Sinker EDM é para cavidades cegas complexas.
| Chumbada EDM | Fio EDM | |
| elétrodo | Eletrodo de formato personalizado | Fio fino de cobre/latão |
| Atividades físicas: | Principalmente em um eixo | Em duas dimensões |
| Dielétrico | Óleo de hidrocarboneto | Água desionizada |
| Aplicações | Cavidades cegas | Cortes nítidos e precisos |
Orientação para iniciantes: escolha de uma máquina Sinker EDM
Para quem deseja comprar uma máquina de afundar matrizes, considere estes fatores antes de fazer uma compra:
Escala de Produção
As máquinas Sinker EDM são frequentemente usadas para matrizes e moldes específicos e personalizados. Se o seu negócio exige principalmente produções únicas e únicas, a terceirização pode ser uma solução mais econômica. No entanto, se sua operação envolve produção em lote e fabricação em alto volume, ou se você planeja oferecer serviços de EDM comercialmente, você pode investir em uma máquina de EDM por imersão.
tipo de material
Lembre-se de que o processo de eletroerosão por peso trabalha exclusivamente com metais condutores. Os materiais adequados incluem ligas de aço, cobre, carboneto de tungstênio, titânio, ligas de níquel e alumínio. Para plástico ou outros materiais não condutores, este processo não funciona.
Complexidade das Partes
Se seus produtos exigem geometrias complexas e de alta precisão ou detalhes intrincados, o Sinker EDM oferece a capacidade de atender a essas especificações exigentes com precisão e eficiência. No entanto, não opte por este método, se um método simples de usinagem CNC também puder fazer esse trabalho.
Recomendações de máquinas chumbadas
Ao comprar, certifique-se de comprar de fabricantes confiáveis e com excelente suporte ao cliente. Aqui estão três marcas recomendadas:
Mitsubishi: É um nome muito conhecido e confiável na indústria de usinagem elétrica. As máquinas Mitsubishi Sinker EDM são automatizadas com tecnologia de IA, adaptáveis e totalmente fechadas para maior segurança. Eles têm cinco séries de produtos em afundamento de matrizes: série SV-P, série SG, série EA-S, série EA-V e série EA.
GF Soluções de Usinagem: A GF Machining Solutions (anteriormente Agie Charmilles) é popular por suas máquinas de alto desempenho. Eles oferecem quatro séries de modelos na categoria de afundamento de matrizes: Série X para requisitos de extrema precisão, Série P para maior produtividade, Série S para microperfis e série econômica E.
Makino: As máquinas Sinker EDM da Makino são conhecidas por suas tecnologias inovadoras que oferecem alta precisão e qualidade de superfície. Assim como a usinagem GF, há uma ampla variedade de máquinas EDM de chumbada, desde as de pequeno porte (Série EDAC) até as de grande escala (Série EDNC).
Alternativas para possuir uma máquina Sinker EDM: optando por serviços EDM
Você pode optar por serviços externos de eletroerosão em vez de investir em uma máquina de alto custo, principalmente para projetos específicos ou pontuais. Elimina a necessidade de conhecimento interno em tecnologia EDM, à medida que você obtém acesso a profissionais qualificados. A redução de custos é outra vantagem. Além disso, você obtém flexibilidade para lidar com vários projetos sem o compromisso e a manutenção associados à propriedade de uma máquina.
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Conclusão
Sinker EDM é um processo complexo que envolve a geração controlada de faíscas para usinar materiais, independentemente de sua dureza. Sua força é extrema precisão e remoção de material sem forçar o material. Isso torna o processo ideal para fazer ferramentas, matrizes e moldes personalizados.
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