Lição 6.6CortarCapítulo 6 · Corte e usinagem não convencional

Eletroerosão por penetração

Faíscas copiam um eletrodo com forma em uma cavidade cega

A eletroerosão por penetração (EDM, do inglês electrical discharge machining, também chamada de sinker EDM ou eletroerosão de matrizes) queima uma cavidade com forma no metal com minúsculas faíscas elétricas. Um eletrodo de grafite ou cobre, com a forma do negativo da cavidade (saliências onde a cavidade precisa de vazios), afunda no aço sem nunca tocá-lo. Muitos moldes de peças de plástico, como tampas, capas de celular e acabamentos internos de carros, ganham suas nervuras profundas e cantos internos vivos assim.

Foto: CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Sinker EDM · seção transversal da máquina e close do vão de faíscaOs números em círculo correspondem às etapas abaixo; o close à direita amplia o vão sob a ponta do eletrodo.

Como funciona

Dê forma ao eletrodo. Um eletrodo de grafite ou cobre é fresado no negativo exato da cavidade, um pouco menor para deixar espaço para o vão de faísca.
Submerja a peça. O bloco de aço fica sobre a mesa em um tanque de óleo dielétrico (um fluido isolante elétrico). O óleo bloqueia a corrente até uma faísca se formar, resfria o metal e leva os resíduos embora.
Feche a folga. Um servo (um motor que corrige constantemente a própria posição) baixa o eletrodo até restar apenas um vão minúsculo, geralmente de alguns centésimos de milímetro. Os dois nunca se tocam.
Faísque. O gerador de pulsos dispara pulsos curtos de tensão. Cada um rompe o óleo, e uma faísca a cerca de 8.000–12.000 °C derrete e vaporiza uma cratera microscópica.
Lave e avance. Entre os pulsos, o óleo varre os resíduos para fora do vão. O servo mantém o vão constante enquanto o eletrodo afunda mais, a milhares de faíscas por segundo.
Acabe com delicadeza. A máquina passa para faíscas mais fracas, muitas vezes com um novo eletrodo de acabamento e um pequeno movimento orbital. Faíscas menores deixam crateras menores, dando o tamanho e a textura finais.

Dados-chave

Materiais: Qualquer material condutor de eletricidade: aço-ferramenta temperado, carboneto de tungstênio, titânio, ligas de níquel, cobre. Não plásticos, vidro nem a maioria das cerâmicas.
Peças típicas: Cavidades de moldes e matrizes, nervuras e rasgos profundos e estreitos, cantos internos vivos, rasgos de chaveta cegos e sextavados internos em peças temperadas
Tamanho da peça: De detalhes abaixo de 1 mm a cavidades em blocos de molde de cerca de um metro
Precisão: Geralmente cerca de ±0,01 mm; alguns mícrons (milésimos de milímetro) com acabamento cuidadoso
Acabamento superficial: Fosca e com finas crateras. A rugosidade Ra (altura média das irregularidades da superfície) vai de cerca de 10 µm no desbaste a cerca de 0,2 µm no acabamento.
Tamanho de lote adequado: Peças únicas e ferramental (cada molde é único); pequenas peças de precisão em séries modestas
Custo de ferramental e máquinas: Máquina de cerca de US$ 100.000–500.000; um eletrodo sob medida por forma, muitas vezes vários (desbaste e acabamento)
Velocidade: Lenta: geralmente 2–400 mm³ de metal por minuto; uma cavidade de molde costuma levar de horas a dias

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Corta aço temperado e metal duro com a mesma facilidade que metal macio
Sem força de corte, então nervuras finas e detalhes delicados sobrevivem
Cantos internos vivos e cavidades cegas profundas de quase qualquer forma
Texturas uniformes e repetíveis direto da máquina

Limites

Funciona só com materiais condutores de eletricidade
Lenta: horas ou dias para uma cavidade profunda
Precisa de um eletrodo sob medida para cada forma, e os eletrodos se desgastam
Deixa uma fina camada refundida (pele frágil que voltou a solidificar) que pode precisar de polimento

Onde é usado

Moldes de injeção de plásticoCavidades para tampas, carcaças, conectores e peças internas de carros
Fundição sob pressão e forjariaMatrizes temperadas para carcaças de alumínio e ferramentas manuais forjadas
AeroespacialFuros de resfriamento com forma em pás de turbina de liga de níquel
EletrônicaMoldes e matrizes de estampagem para minúsculas peças de conectores
FerramentariasRemoção de machos e brocas quebrados presos em peças caras

Como reconhecê-lo

Uma superfície fosca “jateada” uniforme, feita de minúsculas crateras sobrepostas, sem marcas de ferramenta em uma só direção.
Cantos internos vivos e nervuras profundas e estreitas que nenhuma fresa giratória alcançaria.
Em peças de plástico moldadas, uma textura fosca uniforme de grão fino muitas vezes vem de um molde erodido por faísca (classificada na escala de texturas VDI 3400).
Na oficina: eletrodos de grafite cinza-escuro que parecem “negativos” precisos da peça.

Compare com

Eletroerosão a fio6.5as mesmas faíscas, mas um fio fino em movimento corta perfis vazados; a sinker EDM faz cavidades cegas (de fundo fechado) com um eletrodo com forma.Fresamento5.2muito mais rápido em metal macio, mas uma fresa redonda não deixa cantos internos vivos e sofre com aço temperado.Usinagem eletroquímica6.7também copia uma ferramenta com forma, mas dissolve o metal por eletrólise, sem dano térmico e com quase nenhum desgaste da ferramenta.

Assista

Practical Machinist · A física básica da eletroerosão, explicada para iniciantes

temmy candra wijaya · Uma animação do eletrodo, do vão e das faíscas

Defiance Machine · Uma máquina real queimando uma cavidade sob óleo

Sodick Inc. · Trocas automáticas de eletrodo para operação sem supervisão

Veja fotos reais

Wikipédia: Eletroerosão — diagrama do princípio, máquinas de eletroerosão por penetração e a fio
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A sinker EDM copia um eletrodo com forma em qualquer metal condutor, por mais duro que seja, usando minúsculas faíscas em óleo.
É lenta e precisa de eletrodos sob medida, então compensa para moldes, matrizes e formas que nada mais consegue fazer.
Procure cantos internos vivos e uma superfície fosca uniforme, com crateras.