Tudo o que precisa de saber sobre Corte de fio EDM

Está à procura de uma forma de cortar metais com rapidez e precisão? Considerou a EDM por corte de fio uma opção, mas não sabe muito sobre ela?

Não se preocupe, esta publicação do blogue fornecerá todas as informações necessárias para compreender o que é a electroerosão por fio, como funciona e porque é uma ferramenta tão valiosa na modelação de metais.

Vamos começar!

O que é a electroerosão por fio?

Corte de fio EDM (Maquinação por Descarga Eléctrica) é um método de maquinagem que utiliza descargas eléctricas ou faíscas entre dois eléctrodos para remover material de uma peça de trabalho.

Este processo ajuda a criar formas complexas em materiais duros como o aço e requer menos tempo do que métodos alternativos como a maquinagem convencional.

Também proporciona uma elevada precisão com tolerâncias apertadas em peças mais espessas. Por isso, se forem necessários cortes de precisão em material endurecido, utilize a electroerosão por fio!

Como funciona a electroerosão por corte de fio?

1. A maquinagem por fio EDM funciona através da criação de uma descarga eléctrica entre o fio ou o elétrodo e a peça de trabalho.
2. Este processo produz pequenas aparas e linhas de corte precisas através da fusão ou vaporização do material em vez de o cortar.
3. Uma máquina EDM de fio é um tipo de máquina CNC que se pode mover ao longo de quatro eixos independentes para gerar cortes cónicos.
4. O elétrodo de fio alimentado continuamente passa através de um fluido dielétrico para criar faíscas que causam a erosão da superfície da peça de trabalho.
5. O líquido de cintilação ajuda a minimizar a criação de calor, pelo que não é necessário um sistema de arrefecimento adicional quando se efectuam operações de maquinagem com este método.
6. À medida que cada faísca ocorre, o material é removido tanto da ferramenta como da peça de trabalho devido à carga eléctrica e à pressão do gás, bem como às energias de vibração criadas.
7. Isto significa que, ao utilizar a EDM de corte de fio, haverá uma produção mínima de ruído em comparação com outros processos de fabrico, como os métodos de corte convencionais, como a perfuração e a fresagem.
8. Com taxas de faíscas uniformes em todo o perímetro do seu objeto, obterá arestas suaves sem restos de rebarbas (devido à erosão das faíscas).
9. Além disso, os materiais pré-endurecidos são mais fáceis para as máquinas EDM de corte por fio, porque não requerem a perfuração de grandes orifícios ou a criação de moldes complexos - uma grande poupança de tempo!

Vantagens e limitações da electroerosão por fio

Vantagens da EDM por corte de fio

• Permite a produção de formas intrincadas e geometrias complexas com elevada precisão.
• Oferece maior eficiência de maquinação em comparação com máquinas convencionais ou CNC.
• Proporciona uma precisão inigualável, crucial para aplicações como o fabrico de ferramentas e moldes.
• Altamente adequado para materiais que exigem tolerâncias apertadas, tornando-o ideal para componentes aeroespaciais críticos, como lâminas de turbina.
• Precisão de corte superior, até +/- 0,0002 polegadas ou melhor, garantindo a precisão no corte de grandes peças de metal.
• Funciona bem em matérias-primas duras, permitindo cortes com requisitos de tolerância muito mais apertados do que outros processos.
• Não são necessários eléctrodos para cortar materiais condutores, o que permite poupar tempo e custos na preparação do fabrico.

Limitações da electroerosão por fio

• Não é adequado para todos os materiais; plásticos, compósitos e pedra natural não podem ser processados. Apenas os metais condutores, como o alumínio, são compatíveis.
• Necessidade de processos alternativos. Os projectos que envolvam materiais difíceis de maquinar podem exigir processos alternativos, como as máquinas de descarga eléctrica (EDM) Ram/Sink.
• As EDM de corte por fio têm normalmente velocidades de corte mais lentas do que as fresadoras tradicionais ou CNC, o que resulta em tempos de ciclo mais longos.
• Em geral, menos eficientes do que as fresadoras tradicionais ou CNC, afectando a produtividade.
• Velocidades de corte mais lentas e menor eficiência podem levar a um aumento dos custos por peça, especialmente na ausência de produção em massa.
• As camadas de óxido formam-se durante a erosão por eletrólise, exigindo acções de remoção adicionais, tais como afiação, polimento e lustro.
• A remoção das camadas de óxido acrescenta horas de trabalho e custos adicionais de mão de obra, aumentando os preços globais para o cliente.

Que materiais podem ser utilizados na electroerosão por corte a fio?

A electroerosão por fio oferece uma vasta gama de vantagens para a maquinagem de materiais complexos e difíceis de cortar, como as ligas de alumínio, titânioaço, latão e grafite.

Vamos explorar estes materiais!

Alumínio: é um material comummente utilizado na electroerosão por corte de fio devido à sua boa condutividade e ponto de fusão relativamente baixo. O processo é eficaz para a modelação precisa de componentes de alumínio.

Titânio: é conhecido pela sua força, resistência à corrosão e dureza extrema. No entanto, o seu elevado ponto de fusão e a sua dureza podem colocar desafios, exigindo definições e estratégias de máquina adequadas.

Aço: Vários tipos de aço podem ser processados utilizando EDM de corte de fio. Aços para ferramentas, aços inoxidáveise outras ligas beneficiam da capacidade do método para obter formas complexas e cortes precisos, mesmo em materiais endurecidos.

Latão: com a sua boa condutividade eléctrica e maquinabilidade, é adequado para a electroerosão por fio. Permite a produção económica e eficiente de formas complexas e detalhes finos em componentes de latão.

Grafite: é um excelente material para eléctrodos EDM cortados por fio. É frequentemente utilizado neste contexto devido à sua condutividade eléctrica, resistência à erosão do arco, baixa taxa de desgaste e capacidade de suportar altas temperaturas, o que o torna ideal para criar moldes e matrizes detalhados. No entanto, a grafite tem algumas desvantagens, o que a torna difícil de trabalhar. Pode muitas vezes ser muito porosa e suja, o que pode levar a imprecisões se não for cuidadosamente manuseada.

Diferença entre EDM de corte de fio e EDM convencional?

Segue-se uma tabela simples que destaca as principais diferenças entre a electroerosão por fio e a electroerosão convencional:

Nota: Esta tabela fornece uma visão geral e o desempenho real pode variar consoante os modelos e configurações específicos da máquina.

Porque é que a água desionizada é utilizada na EDM de corte de fio?

A água desionizada é normalmente utilizada como fluido dielétrico na EDM de fio devido à sua baixa condutividade e capacidade de arrefecer o processo, mantendo um acabamento superficial suave na peça de trabalho.

A ausência de impurezas também evita qualquer dano na ferramenta de corte e na máquina EDM, aumentando a eficiência e assegurando o cumprimento das medidas de controlo de qualidade.

Garante um melhor isolamento elétrico entre a fonte de alimentação e o centelhador durante a maquinagem EDM.

Que factores devem ser considerados na EDM por corte de fio?

Desde o tipo e tamanho do fio EDM até à geometria da peça, requisitos de acabamento, espessura do material e considerações de programação, devem ser considerados vários elementos essenciais para decidir se a EDM por fio é adequada para um trabalho de maquinagem.

Saiba mais sobre eles neste artigo.

Tipos e tamanhos de fio EDM

Os fios EDM existem em vários tipos e tamanhos, cada um mais adequado a diferentes tipos de maquinagem. Estes incluem fio de latão macio, fio de latão duro, fio de latão revestido a zinco e fio de alta velocidade.

Os fios de latão macio são mais flexíveis do que os seus homólogos duros. Este facto torna-os adequados para operações de corte de baixa tolerância, uma vez que garante que as peças cumprem com precisão as suas especificações de design.

Os fios de latão duro são mais fortes do que os macios e podem cortar materiais mais duros, o que é útil para cortar com precisão e moldar peças com tolerâncias apertadas.

Os fios revestidos a zinco oferecem vantagens acrescidas porque resistem mais tempo ao desgaste do que as alternativas mais macias.

O cabo de alta velocidade oferece a maior eficiência, mas tem um custo mais elevado; no entanto, as suas velocidades de corte rápidas tornam-no ideal para produções de grande volume em que o tempo é essencial.

Ao escolher um fio EDM, deve ter-se em conta não só o tipo mas também a resistência à tração.

Os cabos de maior resistência podem processar trabalhos maiores mais rapidamente devido a uma maior durabilidade, enquanto os mais fracos podem mostrar sinais de fadiga mais cedo, reduzindo assim a precisão ou a qualidade do produto acabado quando se lida com componentes intrincados com tolerâncias apertadas, como os comuns na indústria eletrónica.

Geometria da peça

Certas considerações geométricas devem ser tidas em conta aquando da conceção de peças para este processo, tais como o empilhamento de peças e a planicidade da superfície.

O empilhamento de peças refere-se ao número de peças que podem ser empilhadas num determinado espaço, o que tem impacto nas tolerâncias de maquinação e influencia o custo de produção.

Além disso, os designers têm de prestar atenção à planicidade da superfície; todas as peças cortadas com precisão devem ter níveis idênticos de planicidade para garantir uma forma e um ajuste exactos quando forem montadas posteriormente.

Acabamento da superfície e requisitos de tolerância

As peças cortadas devem ter um acabamento liso e uniforme para proporcionar uma forma e um ajuste adequados à utilização pretendida. Por conseguinte, o dimensionamento preciso do corpo do material é muito importante em aplicações de corte com fio, como o fabrico de roscas ou de componentes roscados.

Isto inclui o controlo das tolerâncias para diâmetros máximos e mínimos e espessuras de parede, bem como outras dimensões, como a precisão do posicionamento do furo, o controlo do ângulo de conicidade, etc., assegurando um elevado grau de precisão para obter peças de boa qualidade sem defeitos de superfície.

Além disso, um controlo rigoroso da rugosidade da superfície pode melhorar o desempenho quando utilizada contra superfícies de contacto; uma rugosidade reduzida permite que as peças se encaixem melhor, reduzindo as fugas ou a resistência ao fluxo de ar (quando aplicável).

Espessura e condutividade do material

Geralmente, quanto maior for a condutividade dos fios, mais potência pode ser fornecida à peça de trabalho; isto aumenta a eficiência e permite cortes mais rápidos do que os métodos tradicionais.

Para além disso, a espessura do material desempenha um papel importante no fornecimento de energia durante os cortes. Se uma peça for demasiado espessa ou tiver níveis elevados de resistência, a EDM por corte com fio pode não ser adequada - o fio necessitará de uma corrente suficientemente potente, mas ainda assim NÃO ficará demasiado quente e derreterá a peça.

No que diz respeito aos acabamentos de superfície, os EDMs de corte de fio com materiais mais finos e menos condutores, como as ligas de alumínio ou titânio, tendem a produzir arestas mais suaves nas peças devido às suas propriedades eléctricas de baixa resistência, o que os torna excelentes candidatos para a execução de peças com contornos detalhados, uma vez que obrigam a um processo de maquinagem mais lento em geral.

Por outro lado, o aço ou a grafite são mais adequados para o desbaste de geometrias básicas, uma vez que os seus requisitos de tensão mais elevados significam taxas de remoção mais rápidas em comparação com materiais mais macios como o latão ou as ligas de alumínio.

Fator tempo

Uma vez que a maquinação por EDM é mais demorada do que os métodos de corte tradicionais, a otimização do processo de maquinação é fundamental para reduzir o consumo de tempo.

Factores como os tempos de ativação e desativação dos impulsos, a corrente de pico para os impulsos e a alimentação do fio influenciam a eficiência global do desempenho da máquina.

A alteração de qualquer parâmetro pode afetar significativamente os tempos de ciclo de EDM, pelo que garantir que cada elemento é optimizado é fundamental para melhorar a eficiência do tempo. A especialização dupla em corte a alta velocidade e perfuração de pequenos orifícios em componentes de aço e materiais de grafite não condutores, utilizando eléctrodos de tamanho adequado, ajuda a manter os custos das peças baixos, ao mesmo tempo que produz detalhes intrincados de forma precisa e consistente em ciclos de produção mais curtos.

De um modo geral, o aumento da alimentação do fio reduzirá os tempos de ciclo, uma vez que limita o desgaste do elétrodo. No entanto, as taxas de remoção de material devem ser cuidadosamente monitorizadas para manter a precisão quando são aplicados parâmetros modificados durante as operações de fabrico.

Programação

A programação deve ter em conta vários parâmetros, incluindo o tamanho da ferramenta, o tipo de material, os detalhes do controlo da taxa de avanço de dois eixos, os limites de velocidade máxima, os comprimentos de corte, etc., para obter uma operação suave com resultados optimizados.

A exatidão da maquinagem EDM depende em grande medida da competência com que estes programas são escritos, tendo em conta que erros mínimos podem levar a tempos de produção longos ou a peças desperdiçadas.

Controlo de qualidade

A EDM por corte de fio requer um controlo de qualidade rigoroso para garantir que as peças produzidas estão dentro das especificações do projeto.

O controlo de qualidade envolve a monitorização cuidadosa de todos os aspectos da operação, desde a configuração e programação até à execução da operação de corte propriamente dita.

A tensão adequada do fio e a lavagem a alta pressão devem ser mantidas durante todo o processo de corte, uma vez que têm um impacto imenso na qualidade e precisão do corte. O facto é que mesmo uma pequena variação em qualquer uma delas pode rapidamente transformar o que, de outra forma, seria considerado um corte bem sucedido em algo com dimensões finais terríveis.

Os dados também devem ser utilizados para controlar e registar pormenores sobre a máquina EDM: desgaste do fio, definições de tensão, caudais de água ou descargas da câmara. Todos estes elementos devem ser predefinidos antes do início da produção para obter tolerâncias de maior precisão em vários lotes de componentes maquinados, assegurando simultaneamente um funcionamento sem problemas durante o funcionamento contínuo com a menor intervenção humana possível.

Precauções de segurança

As precauções de segurança adequadas são importantes quando se lida com maquinaria pesada, incluindo máquinas EDM de corte a fio. Os operadores devem assegurar que estas precauções são tomadas antes, durante e depois de cada trabalho.

As medidas de precaução podem ser tão simples como a utilização de vestuário adequado ou a tomada de consciência do ambiente em que se está a trabalhar. Também é fundamental seguir os procedimentos regulares de manutenção e limpeza da sua máquina.

Além disso, os operadores devem compreender os princípios e as operações subjacentes à tecnologia EDM para saberem quais os riscos existentes e como podem ser evitados através de medidas de segurança adequadas.

Ambiental

O processo EDM de corte por fio tem implicações no consumo de energia, na utilização de recursos e no impacto ambiental.

O corte de fio requer quantidades significativas de energia, resultando em custos ambientais elevados devido à utilização excessiva de eletricidade. Além disso, o corte de fio pode produzir grandes quantidades de resíduos perigosos, tais como faíscas e fumo, criados pela queima de partículas libertadas durante o processo.

Por conseguinte, é necessário considerar todos os factores potenciais que podem levar a impactos ambientais negativos antes de se envolver neste tipo de fabrico.

Aumentando as taxas de reciclagem, implementando soluções alternativas, como a maquinagem a laser, ou empregando tecnologia avançada que reduz o consumo de energia durante as operações de corte a fio, pode limitar os danos ambientais.

Propriedades da electroerosão por fio

Segue-se uma lista de propriedades e caraterísticas associadas à electroerosão por fio:

Maquinação de precisão: A electroerosão por fio é conhecida pela sua elevada precisão e exatidão, o que a torna adequada para produzir formas intrincadas e complexas com tolerâncias apertadas.

Versatilidade do material: A electroerosão por fio pode ser utilizada numa vasta gama de materiais condutores, incluindo metais como o aço, o alumínio, o titânio e várias ligas.

Maquinação sem contacto: A ferramenta de corte (fio) não toca fisicamente na peça de trabalho, minimizando o desgaste da ferramenta e permitindo a maquinação de materiais delicados e frágeis.

Formas intrincadas: Pode criar formas intrincadas e complexas com cantos afiados e detalhes finos.

Tolerâncias apertadas: A electroerosão por fio pode alcançar tolerâncias dimensionais muito apertadas, muitas vezes dentro de microns.

Distorção mínima: O processo produz zonas afectadas pelo calor e tensões mecânicas mínimas, resultando em pouca ou nenhuma distorção da peça de trabalho.

Acabamento fino da superfície: A electroerosão por fio produz normalmente um acabamento superficial fino, reduzindo a necessidade de operações de acabamento adicionais.

Cortes finos: Pode fazer cortes muito finos com o arame, criando traços finos e pormenores intrincados.

Forças de corte reduzidas: O processo exerce forças de corte reduzidas sobre a peça de trabalho, reduzindo o risco de deformação e tensão.

Maquinação multieixos: Muitas máquinas EDM de fio são capazes de maquinação multi-eixo, permitindo a produção de peças tridimensionais complexas.

Capacidade de automatização: Os processos de electroerosão por fio podem frequentemente ser automatizados, aumentando a eficiência e reduzindo a necessidade de intervenção constante do operador.

Tipos de fios: Podem ser utilizados diferentes tipos de materiais de fio, como fios de latão ou revestidos, para otimizar o desempenho de corte para aplicações específicas.

Diâmetros do fio: Estão disponíveis vários diâmetros de fio, permitindo flexibilidade na seleção do tamanho de fio adequado com base no corte e no material pretendidos.

Fluido dielétrico: O fluido dielétrico é utilizado para eliminar os detritos e controlar o processo de faíscas. A escolha do dielétrico pode ter impacto no desempenho da maquinação.

Programação do percurso da ferramenta: A programação do Controlo Numérico Computadorizado (CNC) gera percursos de ferramentas precisos, permitindo a maquinação exacta de geometrias complexas.

Controlo da tensão do fio: O controlo adequado da tensão do fio é essencial para manter a estabilidade e a precisão durante a maquinagem.

Utilizações típicas da EDM por corte de fio

Entre as suas variadas aplicações, a EDM por corte de fio é amplamente utilizada em componentes para as indústrias automóvel, aeroespacial, médica e eletrónica. Leia mais para ver alguns exemplos!

Indústria automóvel

• Corte de precisão de engrenagens e outros componentes.
• Fabrico de peças de motor complexas com tolerâncias apertadas.
• Criação de moldes para componentes de plástico ou metal para automóveis.

Indústria aeroespacial

• Produção de componentes de turbina complexos e precisos.
• Fabrico de peças de aeronaves complexas com elevada precisão dimensional.
• Fabrico de moldes para elementos estruturais aeroespaciais.

Indústria médica

• Fabrico de instrumentos cirúrgicos e implantes complexos.
• Criação de moldes para componentes de dispositivos médicos.
• Corte de precisão de peças pequenas e complexas para equipamentos médicos.

Indústria eletrónica

• Fabrico de componentes complexos para dispositivos electrónicos.
• Corte e moldagem de moldes para caixas electrónicas.
• Fabrico de peças de precisão para conectores e componentes de semicondutores.

Qual é o método de corte utilizado pela electroerosão a fio?

A EDM de fio é um método de corte preciso que utiliza um elétrodo de fio alimentado continuamente para dar forma aos materiais. A peça de trabalho é mantida no lugar por eléctrodos com uma corrente eléctrica que passa através deles, criando faíscas que derretem o material do fio.

As pontas dos fios, separadas por microns de gás ionizado, movem-se ao longo do percurso de corte sem se tocarem. As partículas de metal juntam-se para formar pequenos cortes nas peças.

O processo envolve a ligação do fio a fontes de energia (ânodo e cátodo), a determinação da tensão para uma fusão controlada, a utilização de guias para posicionar as peças e a utilização de um sistema de arrefecimento para ejetar as partículas fundidas.

O sistema automatizado assegura a precisão e a eficiência na criação de produtos, na navegação em curvas e na resolução de obstáculos em tempo real.

Conclusão

A electroerosão por fio é um método de maquinagem eficaz e eficiente que oferece várias capacidades de corte. Pode cortar materiais pré-endurecidos, bem como fios condutores finos com uma precisão excecional.

Um fator crítico a considerar quando se utiliza este método de corte é a espessura do material; a EDM de fio funciona melhor em peças com espessuras entre 0,005 - 0,100 polegadas, embora varie dependendo da aplicação específica e do tamanho da máquina utilizada.

A água desionizada também deve ser substituída regularmente durante trabalhos maiores para reduzir a corrosão nos componentes do sistema devido à erosão causada pelo desgaste normal.

O processo de electroerosão por fio é complexo e exige uma análise cuidadosa da geometria da peça, dos requisitos de acabamento da superfície, do tipo de ferramenta, da precisão exigida para cada trabalho, bem como de muitos outros factores, que devem ser tidos em conta para obter resultados bem sucedidos com esta técnica sofisticada.

Em conclusão, a electroerosão por fio é uma poderosa tecnologia de maquinação na indústria metalúrgica, que apresenta uma precisão impressionante associada a tempos de produção rápidos em comparação com as operações convencionais, prometendo assim possibilidades mais vastas do que antes, tanto a nível económico como técnico, para diversas indústrias.

FAQs

Qual é a precisão da electroerosão a fio?

A electroerosão por fio é excelente em termos de precisão, atingindo uma tolerância tão baixa como 1 micrómetro, ultrapassando os métodos tradicionais. Os factores que afectam a precisão incluem o tamanho do fio, a complexidade da peça e os requisitos de acabamento da superfície

As propriedades e a espessura do material têm impacto no desempenho, sendo que as peças mais espessas requerem taxas de avanço mais lentas. As modernas máquinas de electroerosão por fio oferecem uma precisão, adaptabilidade e eficiência inigualáveis, tornando-as uma escolha valiosa em várias aplicações.

É possível fazer electroerosão por fio em aço inoxidável?

Sim, a electroerosão por fio pode ser utilizada em aço inoxidável. É um método preciso para cortar materiais condutores, incluindo formas complexas em metais duros como o titânio e o aço.

As baixas forças de corte da electroerosão a fio tornam-na adequada para metais delicados. Embora possa demorar mais tempo do que os métodos tradicionais, produz peças altamente precisas com excelentes acabamentos de superfície, ideais para aplicações aeroespaciais e médicas.