Eletroerosão por Fio (Wire EDM)

O processo de eletroerosão por fio (WEDM – Wire EDM) é um processo de maquinagem não convencional, que utiliza um fio contínuo, alimentado através da peça de trabalho por um microprocessador que permite trabalhar peças com dureza variável e obter formas complexas com elevada precisão, que seriam difíceis de obter por processos de maquinagem tradicionais. Este microprocessador também mantém constantemente o espaço entre a peça a trabalhar e o fio (folga), espaço esse que pode variar entre os 0,025 mm até 0,05 mm [10].

O processo de eletroerosão por fio é uma adaptação do processo de eletroerosão convencional em que o material é erodido da peça a trabalhar através de sucessivas descargas que ocorrem entre a peça e o fio. Enquanto o mecanismo de remoção de material no processo

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por fio é idêntico ao mecanismo do processo de eletroerosão, as características funcionais não o são. Além disso, este processo é sempre realizado com controlo numérico [10]. O processo de eletroerosão por fio permite obter tolerâncias de precisão bastante inferiores às conseguidas com o processo de eletroerosão por penetração, sendo este valor de 0,003 µm para o processo por fio. Também as rugosidades médias aritméticas são mais baixas no caso do processo de eletroerosão por fio, rondando os 0,3 µm para qualquer material [9]. No entanto, o acabamento superficial desejado no processo é um fator a considerar uma vez que afeta o ciclo de produção [8].

O fluído dielétrico é, na maioria dos casos, água desionizada. Este fluído é introduzido entre o fio e a peça a trabalhar por um sistema de refrigeração. Quando a tensão aplicada atinge o valor de break down do dielétrico, a água começa a ionizar, tornando-se eletricamente condutora e forma assim, um intenso canal condutor, arco plasma, entre o fio e a peça a trabalhar. Tal como foi referido na história da eletroerosão, de acordo com a patente registada pela companhia comercial de máquinas de eletroerosão Agie, o fluído dielétrico flui simultaneamente de duas cabeças de suporte do fio diretamente para a zona de maquinagem. O fluxo é, desta forma, paralelo ao fio e coaxial com este, permitindo obter um fluxo máximo (no ponto de descarga) com o mínimo de perturbação do fio, constituindo por isso uma grande vantagem. Através de um sistema automático de regeneração da água, é feita a regularização da qualidade da água desionizada, permitindo desta forma que o nível de desionização do fluído seja consistente, sendo que esta regularização está incluída na patente referida. As vantagens deste sistema incluem melhorias nas condições de corte, precisão e consistência das condições na zona de descarga e possibilidade de se obterem formas de elevada complexidade muito precisas e produzidas em materiais com qualquer valor de dureza [1]. No entanto, atualmente, o processo de eletroerosão por fio é realizado com a peça de trabalho totalmente submersa num tanque cheio de fluído dielétrico, o que permite uma estabilização da temperatura e ainda uma descarga eficaz, principalmente nos casos em que a peça a trabalhar possui uma espessura variável. O fio utilizado como elétrodo possui um diâmetro que pode variar entre os 0.05 mm e os 0.3 mm, valores esses bastantes pequenos que permitem obter peças com finos detalhes [10-14] . O corte resultante é da ordem dos 0,15 até aos 0,40 mm, mas no caso de as vibrações do fio não serem controladas, estas podem afetar significativamente a precisão do corte. Sabe- se que as descargas efetuadas durante o processo provocam este tipo de perturbações no fio. Além disso, também a circulação do dielétrico através da zona de descarga pode causar forças

de perturbação, razões pelas quais é de extrema importância otimizar o fluxo do dielétrico [1]. A peça a trabalhar move-se em relação ao fio através de um sistema de controlo numérico, criando o perfil desejado por corte de material da peça através do fio elétrodo. No fim do corte da peça, é obtida a forma desejada ou perfil. Em algumas máquinas de eletroerosão por fio, este encontra-se fixo numa posição e a peça a trabalhar move-se, enquanto noutras máquinas, a peça é fixa numa posição e o fio move-se relativamente à peça. Neste processo de eletroerosão, o corte por fio é conseguido em virtude das altas frequências de descargas elétricas, sendo estas de aproximadamente 100000 por segundo, entre o fio e a peça a trabalhar. Também são aplicados, entre a peça e o fio, impulsos de tensão necessária, rondando os 50 a 300 V [1, 10].

Como parâmetros mais influentes do processo tem-se a estabilidade do fio e o excelente corte devido à água desionizada e condições de fluxo dielétrico. O sistema de servo-controlo, que faz parte da máquina de eletroerosão por fio, permite controlar as condições na zona de descarga e a velocidade de movimentação do fio e da peça, um relativamente ao outro, durante o processo de maquinagem. O fio utilizado para realizar a operação de corte deverá ser fornecido continuamente através da zona de descarga. Existe grande possibilidade de o fio partir devido à erosão sofrida. Antes de ocorrer esta quebra do fio, ocorre uma mudança no seu diâmetro devido à erosão sofrida, o que afeta em muito a precisão do corte. Por estas razões é necessário manter o fio sob tensão mecânica nas extremidades das guias, de modo a evitar a produção de peças com imprecisões [1]. Durante o processo de eletroerosão por fio, o material é erodido antes do fio e não há contacto direto entre a peça de trabalho e o fio, eliminando, desta forma, possíveis tensões mecânicas resultantes do processo de maquinagem [10]. O corte é sempre transversal relativamente à peça [4]. Na Figura 6, está evidenciado o processo de eletroerosão por fio, onde é possível observar a forma como o fio é alimentado e como a peça é cortada [15]:

Figura 6: Processo de eletroerosão por fio [15]. Fio Mesa de trabalho Peça de trabalho Guia do fio Polia do fio Bomba Filtro

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Ao contrário das máquinas de eletroerosão por penetração, nas quais a polaridade aplicada pode ser invertida, a polaridade no processo de eletroerosão por fio é constante, sendo o fio o cátodo e a peça o ânodo [8, 9]. Por tanto, a polaridade do elétrodo é negativa porque as taxas de maquinagem são muito mais elevadas e não há muita preocupação com o desgaste do elétrodo [7]. Quanto aos regimes de corte, pode-se utilizar o processo de eletroerosão para operações de desbaste, semi-acabamento ou acabamento [9].

Apresentam-se, de seguida, as vantagens e desvantagens do processo de eletroerosão por fio. Quanto às vantagens [8, 9]:

 Melhores precisões dimensionais do que o processo de eletroerosão por penetração [9];

 Menores rugosidades médias aritméticas do que o processo de eletroerosão por penetração [9];

 Permite obter formas complexas [8];

 Dependendo da capacidade da máquina, o trabalho pode incluir ângulo variável e geometria independente (quatro eixos) [8].

 Não há risco de incêndio associado ao fluído dielétrico, uma vez que se utiliza água desionizada para este fim [9];

Quanto às desvantagens [8, 9]:

 Baixo valor de remoção do material da peça [9];  Elevado desgaste do fio [9];

 Necessidade de realização de um furo antes da realização do processo de eletroerosão para contornos interiores [8];

 Após o processo, é necessário remover uma camada superficial que se forma na peça, de metal fundido e ressolidificado, que é extremamente duro e quebradiço [8];

 Gasto elétrico elevado [8].

Algo que é importante deixar bem claro, é a distinção entre um controlo on-line e um controlo off-line. Sendo assim, um controlo on-line é aquele no qual se introduz um intervalo de valores na máquina de eletroerosão e esta ajusta esse valor para um valor ideal que permite

obter melhores propriedades. Um controlo off-line acontece quando se coloca na máquina apenas um valor, e não um intervalo, não existindo, desta forma, um ajuste de parâmetros para obter um valor ideal [1].