Parâmetros influentes no processo de eletroerosão

Durante a execução do processo, existem diversos parâmetros de entrada que influenciam o resultado do trabalho (RAMASAWMY e BLUNT, 2004; FENGGOU e DAYONG, 2003):

 Material da peça.

 Material do eletrodo.

 Área usinada.

 Profundidade da usinagem (para eletroerosão de penetração).

 Composição e condição do fluido dielétrico.

 Corrente nominal utilizada.

 Tempo de onda ligado (TON).

 Tempo de onda desligado (TOFF).

 Frequência.

 Tipo do dielétrico.

 Condição de limpeza (pressão e vazão de fluido, número e geometria da aplicação e da cavidade).

 Sistema de usinagem (com ou sem retração do eletrodo), ou no caso de eletroerosão a fio ou retificação eletroerosiva, a velocidade do fio ou rebolo.

As condições de limpeza influenciam profundamente o processo. Porém, a quantidade de possibilidades geométricas tanto de disposição dos bicos de limpeza e da cavidade executada, pressão e vazão utilizadas e as possibilidade de utilização de limpeza interna ao eletrodo fazem com que o estudo das condições ideais seja tanto de difícil solução e controle, como muito específica a cada caso.

O sistema de usinagem influi, no caso da eletroerosão de penetração, principalmente modificando as condições de limpeza, tornando muitas vezes a usinagem possível em detrimento do tempo de usinagem. A utilização de maiores retrações para o eletrodo, seja em termos de tempo ou distância, facilita a limpeza da fenda, especialmente em cavidade profundas. A velocidade do fio, no caso da eletroerosão a fio, ou a velocidade do rebolo na retificação eletroerosiva tem maior influência na diminuição do desgaste de eletrodo.

A frequência é pura consequência matemática dos valores do tempo de onda ligado (TON) e do tempo de onda desligado (TOFF), podendo sua influência ser explicada em termos desses dois parâmetros. Entretanto, é fácil relacionar alguns parâmetros de

saída, como acabamento superficial, em termos de freqüência. Isso leva alguns autores a considerarem a frequência como um parâmetro de entrada em separado. Normalmente, um aumento da frequência promove uma melhoria da qualidade superficial, uma vez que a energia fica dividida em várias parcelas, ocasionando uma remoção mais distribuída pelas faíscas geradas (BENEDICT, 1987).

O material do eletrodo tem importância fundamental no processo, e embora teoricamente existam muitas possibilidades para material de eletrodo (a princípio qualquer material condutor elétrico), na prática existe um conjunto reduzido de materiais utilizados como eletrodo com sucesso (GUITRAU, 1997). Os materiais para eletrodos serão mais bem discutidos no item 2.1.3.

A composição e a condição do fluido dielétrico também influem na estabilidade do processo, o que na prática significa dizer que alteram em todo o resultado da usinagem, desde a taxa de remoção de material (ARANTES, 2001) até a rugosidade obtida (LEÃO E PASHBY, 2004).

O fluido dielétrico normalmente é um hidrocarboneto, incluindo o querosene (CHE HARON et al., 2008; TSAI, YAN e HUANG, 2003; GUITRAU, 1997), porém pode ser usada água deionizada (CHEN, YAN e HUANG, 1999), ou até usinagem a seco, que tem sido muito estudada com alternativa econômica, uma vez que o ar é dielétrico (ABBAS, SOLOMON e BAHARI, 2007). Alguns estudos ainda levam em consideração o estudo de dielétricos comerciais baseados em água e água com partículas em suspensão. Estes tipos de dielétrico são interessantes do ponto de vista de meio ambiente, embora, no geral a desempenho do óleo hidrocarboneto seja melhor (LEÃO e PASHBY, 2004).

A utilização de pós em suspensão no dielétrico podem ainda melhorar a qualidade superficial, aumentar as taxas de remoção e diminuir o desgaste nos processos de eletroerosão (ABBAS, SOLOMON e BAHARI, 2007).

Normalmente, na eletroerosão de penetração, a peça e o eletrodo ficam imersos em dielétrico, embora seja utilizado jato de dielétrico diretamente na fenda de trabalho (LEÃO e PASHBY, 2004). A forma de aplicação do fluido também é fundamental para a determinação da capabilidade do processo.

2.1.2.1 Parâmetros de controle

Os parâmetros de entrada na máquina, ou seja, os parâmetros facilmente modificáveis no processo e que normalmente são os parâmetros controlados para a obtenção de qualidade no processo de eletroerosão são listados a seguir.

a) Polaridade

Embora os processos de eletroerosão possam ser realizados com corrente alternada, essa opção não é interessante em termos de desgaste, especialmente. Em processos de eletroerosão por penetração, a polaridade do eletrodo é normalmente positiva, o que previne o desgaste no eletrodo e diminui a velocidade de usinagem (GUITRAU, 1997).

Esse fato é causado pela diferença de movimentação dos elétrons e dos íons positivos em direção ao anodo e catodo, respectivamente, conforme explicado no item 2.1.1 (DIBITONTO, 1989).

Em geral, a melhor relação entre a taxa de remoção e o desgaste é obtida com polaridade positiva no eletrodo ferramenta e negativa na peça. Polaridades negativas no eletrodo são usadas para remoção rápida de material, especialmente com eletrodos de grafite e também na eletroerosão a fio (GUITRAU, 1997). Na usinagem de titânio, carbonetos e metais refratários com eletrodos metálicos, a utilização de polaridade negativa no eletrodo é considerada a única forma de sucesso na usinagem.

b) Corrente (i)

A corrente é o fator mais influente na textura da superfície gerada (RAMASAWMY e BLUNT, 2004). Normalmente, para maiores níveis de corrente utilizada, maior a taxa de remoção e piora da qualidade superficial e subsuperficial (GUITRAU, 1997; BENEDICT, 1987). A intensidade de corrente é limitada pela área de usinagem e pelo material do eletrodo (ENGEMAC, 2002; GUITRAU, 1997).

c) Tempo de onda ligado (TON)

O tempo de onda ligado, comumente denominado de TON é o tempo durante o qual a faísca possui energia elétrica. Este valor é inserido diretamente na máquina e se situa na faixa de alguns microsegundos a alguns milisegundos (BENEDICT, 1987). O aumento de TON normalmente leva a um aumento da taxa de remoção, a uma piora da qualidade superficial e subsuperficial e na diminuição do desgaste do eletrodo (GUITRAU, 1997; BENEDICT, 1987).

A figura 2.6 mostra o resultado de uma craterização obtida com diferentes TON e corrente.

Figura 2.6 – Formato e perfil da cratera formada por condições de usinagem diferentes em eletroerosão (SCHUMACHER, 2004).

d) Tempo de onda desligado (TOFF)

O tempo de onda desligado, denominado TOFF, é o tempo necessário à estabilização do ambiente no gap, incluído o tempo de explosão da bolha de gases, após o tempo de corrente ligada. Pode afetar drasticamente a velocidade do processo, mas é fundamental para a estabilidade deste (GUITRAU, 1997).

O TOFF, segundo GUITRAU (1997), não influi no desgaste do eletrodo, uma vez que este ocorre devido à energia disponibilizada apenas durante TON.

e) Duty time (DT)

O também chamado Duty factor (MARAFONA, 2007; MOHRI et al., 1995; FONDA et al., 2008) ou Duty cicle (GUITRAU, 1997) ou ainda relação de contato τ (WEINGAERTNER, 199-?; AMORIM, 2002) é uma relação entre o TON e o tempo total do pulso, ou ciclo de uma faísca. É um valor que normalmente é inserido na máquina, mantendo a relação entre TON e TOFF mostrada na equação 2.1 (ENGEMAC, 2002).

𝐷𝑇 = ^𝑇𝑂𝑁

𝑇_𝑂𝑁+𝑇_𝑂𝐹𝐹 × 100 (%) (Eq. 2.1)

f) Tempo de retração (R) e tempo de sequência de descargas (U)

Em raras situações práticas, a usinagem por eletroerosão se desenvolve de maneira contínua, sem que exista um período em que o eletrodo retroceda e facilite a limpeza da região da usinagem.

A bibliografia raramente se refere a essa situação de retração. Amorim e Silva (2010) e Amorim e Weingaertner (2007) citam o tempo de retração (R) e tempo de sequência de descargas (U) como sendo os parâmetros a serem definidos durante a usinagem. O tempo de sequências de descargas significa o tempo durante o qual as descargas são disparadas sem que o eletrodo retroceda, seguido pelo tempo de retração, que é o tempo que o eletrodo retrocede, portanto não disparando faíscas. Em algumas máquinas é possível definir o tempo de sequência de descargas e a distância, ao invés do tempo de retração.