Usinagem Eletroquímica

INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA SUL RIOGRANDENSE-IFSUL

CURSO DE ENGENHARIA MEC NICA

Campus Sapucaia do Sul

Fundamentos de Usinagem:

Usinagem eletroquímica

Ederson Fischer Muniz

Fabio Warken Luz

Laís de Bem Miranda

Wellington Bruno moura da Fontoura

Sapucaia do Sul

2018/2



INTRODUÇÃO

Dentre os processos de usinagem não convencional podemos destacar a usinagem eletroquímica, que é considerada uma técnica de retirada de metal por um processo eletroquímico, aplicado em materiais que conduzem eletricidade. Normalmente, esse processo é mais utilizado nas indústrias metal mecânica quando elas desejam produzir em massa, sendo aplicado em materiais extremamente duros ou materiais que são difíceis de usinar como aluminatos de titânio, níquel, cobalto e outras ligas de metal. Esse método de usinagem pode cortar os materiais em forma de pequenos ângulos, com contornos intrincados ou cavidades em metais mais exóticos.

Uma recente pesquisa feita pela Boeing indica que o número de aeronaves no mundo irá dobrar nos próximos 20 anos. Isso claro levará a um enorme aumento no volume de motores exigidos. Não apenas a crescente demanda, mas também as exigências ambientais estreitas impõe um novo desafio para os fabricantes de motores. Três critérios caracterizam as demandas para a produção de motores de aviões; crescente pressão sobre os custos, concorrência acirrada e a exigência de motores com significativa melhora na eficiência e redução de emissões.

Além disso, há a necessidade de reduzir os custos de aquisição e manutenção dos motores dos novos aviões. Cada melhora na eficiência traz junto a redução de consumo e, por sua vez, a emissão de CO². Um aumento na velocidade leva a um aumento na taxa de compressão entre os vários estágios de compressão para o aumento desejado da eficiência térmica. Esta estratégia irá, ao mesmo tempo, levar a uma redução no número exigido de pás, o que permite um design aerodinâmico ótimo de pás individuais.

Desenvolvimentos nessa área avançaram significativamente, com as ligas de materiais atingindo a aprovação oficial de classe de segurança 1, no setor de "componentes rotativos". Essas novas ligas são comparativamente ainda mais difíceis de usinar. Assim, é imperativo encontrar alternativas de processos de produção para satisfazer os requisitos econômicos e técnicos para ambos os materiais. Torna-se necessário, então, introduzir rapidamente novos processos.

O método de usinagem eletroquímico é ideal para materiais condutivos de eletricidade, rígidos e difíceis de usinar com outro processo de usinagem tradicional.



EXPLICANDO O PROCESSO

O processo de usinagem eletroquímica traduzido do inglês como electro-chemical machining (ECM), é muitas vezes caracterizado como galvanoplastia reversa, na medida em que remove o material em vez de adicioná-lo. É similar ao conceito de usinagem de descarga elétrica, em que uma alta corrente passa entre um eletrodo e a peça, através de um processo eletrolítico de remoção de material com um eletrodo carregado negativamente (cátodo), um líquido condutor (eletrólito) e uma peça condutora (ânodo), porém, na usinagem por método eletroquímico não há desgaste da ferramenta. A ferramenta de corte é guiada ao longo da peça, em toda a região a ser trabalhada, mas sem tocar na peça. Ao contrário usinagem de descarga elétrica, no entanto, faíscas não são criadas.

No processo de ECM, é realizado com a remoção de metal por meio da eletrólise. Conforme nos fala Groover (2014 p.479), a peça de trabalho é polarizada positivamente (anodo) e a ferramenta negativamente (catodo). O material é liberado com uma solução eletrolítica. A introdução de voltagem leva a uma erosão molecular do material da peça de trabalho. O eletrólito é injetado sob pressão a uma temperatura definida para a área a ser cortada. A taxa de alimentação é a mesma que a taxa de liquefação do material. A distância entre a ferramenta e a peça varia de 8 a 80 micrômetros (de 0,003 a 0,030 polegadas) e é conhecida como gap. Quando os elétrons chegam ao material, ele é dissolvido, formando hidróxido metálico, que é liberado e separado do eletrólito por meio de um sistema de filtração. O eletrólito é reutilizado no processo. O material é retirado da peça de acordo com a forma desejada.

A figura 01 abaixo, elucida o fluxo molecular que acontece no processo de eletrolise.

Figura 01 – Fluxo Eletrólito

Fonte: GROOVER. (2014, P. 481)

O processo ECM, onde ferramentas especialmente projetadas são utilizadas para remover material somente em pontos localizados - para remover rebarbas ou para criação de raios. O processo é também utilizado para criar ranhuras anelares, cavidades e outras geometrias. O desgaste da ferramenta é mínimo e a dureza do material não apresenta influência negativa na taxa de remoção de material.