Processos de usinagem não convencionais

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PROCESSOS DE USINAGEM NÃO CONVENCIONAIS São processos utilizados somente quando a usinagem convencional não é possível de ser utilizada ou quando há critérios extremamente rigorosos em termos de geometria, dimensões, de acabamento e tipo do material a ser usinado, sendo, portanto, muito difícil de obtê-los com a usinagem convencional. REMOÇÃO DO CAVACO do material a fim de conferir formas e dimensões na peça final. Geralmente são mais custosos que os processos convencionais, a remoção de cavaco ocorre por erosão, por reações químicas ou eletrolíticas e por fusão e, ou vaporização. energia mecânica e termoelétrica usinar materiais condutores, eletroquímica e química são indicados para a usinagem de materiais mau condutores, química peças delicadas, termoelétricos microusinagem micro e nanomanufatura. O que deve-se levar em conta ao decidir por utilizar algum desses processos? 1. Forma e dimensão da peça 2. Material a ser empregado e suas propriedades 3. Quantidade de peças a ser produzida 4. Tolerâncias e acabamento superficial requeridos 5. Custo total do processamento
USINAGEM QUÍMICA é um meio de usinar os metais pela sua dissolução em uma solução agressiva, ácida ou básica. A única energia utilizada na usinagem química é libertada pela reação química da solução agressiva sobre o metal, é mais lenta e dá resultados mais exatos. Material da ferramenta Solução cáustica (alumínio e aço) e ácida (para níquel e cobre) Metodologia Dissolução de partes das peças não protegidas pela máscara Utilização Na manufatura de placas de circuitos impressos e chips de microprocessadores. Acabamento. Proporciona peças sem rebarbas, sem deformação e estruturalmente íntegras, pois esse método de usinagem não se baseia no impacto ou no arranque de material à força.EXECUÇÃO DA USINAGEM QUÍMICA:preparação da superfície do metal; confecção da máscara e revestimento da peça; usinagem química propriamente dita; limpeza. Vantagens: Melhora a resistência e o peso das peças, baixo custo. Desvantagens: não aplicável a peças espessas e arredondamento de cantos.
USINAGEM ELETROQUÍMICA ocorre quando uma corrente elétrica é passada entre dois materiais condutores, mergulhados numa solução aquosa. Aplicação: Deposição eletrolítica, processo no qual camadas de metal são depositadas sobre uma superfície de um outro metal polarizado positivamente. Polimento de metais operação onde as irregularidades da sua superfície são dissolvidas, com sua remoção a superfície fica lisa e polida. Usinagem eletrolítica, o objetivo é a remoção de material, segundo um perfil apresentado por uma ferramenta (eletrodo) COMO OCORRE O PROCESSO DE USINAGEM ELETROQUÍMICA A peça (ânodo) e a ferramenta (cátodo) são mergulhadas num Eletrólito com ddp 10 V,o eletrólito é bombeado numa velocidade (3 a 30 m/s) através do GAP (largura) entre os eletrodos, a velocidade de remoção do metal do ânodo ocorre, aproximadamente, na proporção inversa da distância entre os eletrodos, o avanço da usinagem prossegue e o movimento simultâneo do cátodo para o ânodo, assim uma forma aproximadamente complementar àquela do cátodo será reproduzida no ânodo. VANTAGENS qualquer material condutor pode ser usinado por este método; a velocidade de retirada do material permite a obtenção de estados de superfície rigorosos, sem danos à estrutura do metal; formas complexas podem ser reproduzidas por este método; não há desgaste da ferramenta; é possível controlar a quantidade de material removido. INCONVENIENTES problemas devidos à corrosão; dificuldades próprias do processo de eletrólise; existência de elevadas pressões hidráulicas; dificuldades para ajustagem da ferramenta.
USINAGEM MECÂNICA Modo de Remoção do material: Erosão, Processo de usinagem: Jato d’água, Jato abrasivo, Ultrassom JATO D’ÁGUA O corte é realizado por um jato muito fino (d= 0,25 a 0,63 mm) e com alta pressão (400 MPa), e a alta velocidade desse jato de água atinge mais de 900 m/s. Quando o jato d’água é composto de abrasivos, costuma-se utilizar uma taxa de adição de abrasivo de 0,23 kg/min ao jato de água (e o abrasivo pode ser de Al2O3). O abrasivo adicionado à água faz com que o jato de água possa cortar materiais metálicos, vidro e materiais cerâmicos, sem abrasivo é indicado para corte de materiais não metálicos. JATEAMENTO COM ESFERAS DE VIDRO (SHOT PEENING) técnica moderna e eficiente processo de limpeza, além de alta responsabilidade dimensional. Vantagens. Não é abrasivo, não prejudica a peça ao remover as contaminações excelente acabamento. Não contamina a peça encrustando-se nas superfícies. Baixo custo operacional. JATEAMENTO COM GRANALHAS DE AÇO As granalhas substituíram a areia. Inicialmente eram fabricadas de ferro fundido. Vantagens Baixo custo operacional, Velocidade de limpeza, Uniformidade no acabamento, Menor desgaste, Menor geração de pó. JATEAMENTO COM ÓXIDO DE ALUMÍNIO Vantagens Remoção de incrustações muito duras, Preparação de superfícies para outros processos como conformação, eletrodeposição e pintura e rugosidades controladas; Ancoragem, de peças de elevada dureza superficial. Preparação de superfícies para aderência de revestimentos de alta responsabilidade.
PARÂMETROS DE CORTE velocidade de avanço: permite controlar o tempo de usinagem (econômico); diâmetro do bocal: permite controlar o diâmetro do jato; distância do bocal à peça: gera um controle da qualidade do corte; pressão da bomba: permite ajustar a distribuição de potência e a velocidade do jato d’água. Vantagens possibilidade de variação da direção do jato de corte,(inclinação da tubeira),exerce pequena carga mecânica sobre a peça usinada; não há influência de parâmetros de temperatura; o desgaste da ferramenta ocorre, em torno de 40 horas de uso e não há a ocorrência de pós ou gases. Desvantagens:processo de corte um tanto quanto lento comparado aos demais. REMOÇÃO DE MATERIAL ocorre devido à ação de uma corrente de gás em alta velocidade, juntamente com minúsculas partículas abrasivas. Os gases mais comuns são: ar seco, nitrogênio, hélio e dióxido de carbono. 
 ULTRASSOM usinagem de materiais frágeis, de elevada dureza e elevada resistência mecânica, tais como os materiais cerâmicos. Aplica-se também a materiais metálicos não ferrosos, materiais maus condutores, materiais não metálicos e em situações em que se deseja bom grau de acabamento em peças delicadas e de formas complexas. Utiliza energia mecânica para provocar erosão no material a ser usinado, emissão de frequências ultrassônicas,as vibrações que são produzidas por um transdutor são amplificadas mecanicamente e transmitidas a uma ferramenta por meio de um porta-ferrramenta chamado “sonotrodo”,na extremidade da ferramenta aplica-se um produto abrasivo que é o responsável pela usinagem da peça, as partículas abrasivas que removem o material da peça por erosão.Vantagens Não provoca alterações na estrutura interna do material; A velocidade de usinagem é baixa.
USINAGEM ELETROTÉRMICA PROCESSO DE USINAGEM: Laser, Plasma, Eletroerosão, Feixe de elétrons Remoção do material: Vaporização,Fusão
ELETROEROSÃO é um processo para fabricação de peças isoladas, no máximo para pequenas séries. A peça é submersa em um líquido, onde não existe força de corte, pois não há contato entre a ferramenta e a peça não formando as tensões comuns dos processos convencionais de usinagem. Remoção do material é realizada pela microfusão em uma porção localizada da peça, através de uma descarga elétrica, de parâmetros de usinagem corrente de descarga; a frequência de ocorrências dessas descargas.A taxa de remoção de material da peça (QRM ) i: corrente de descarga [A] Tf: temperatura de fusão [°C] Taxa de remoção material 
Perfil do eletrodo tem o mesmo formato do detalhe a ser obtido na peça usinada, mas as dimensões finais da área usinada tendem a ser maiores que as especificadas pelo eletrodo, portanto é necessário uma correção da dimensão do eletrodo. 
me: medida final do eletrodo [mm]; mn: medida nominal do eletrodo [mm]; GAP: comprimento de centelha [ μ m]; r : rugosidade [ μ m ] Cs: coeficiente de segurança. Amperagem (corrente – I) pode ser calculada pela expressão: I = (área a ser erodida) x (coeficiente de amperagem) ELETROEROSÃO POR PENETRAÇÃO Imagem do eletrodo é transferida para a peça. ELETROEROSÃO A FIO Utilizado para corte extremamente finos, utilizando um fio eletrodo que segue um caminho programado VANTAGENS Peças com formas complexas, superfícies de alta qualidade, praticamente sem distorções ou alterações microestruturais, devido a rápida dissipação de calor. DESVANTAGENS Baixa taxa de remoção de material; a produção de superfícies com camadas refundidas e dificuldades no descarte dos fluidos utilizados no processo. USINAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS utiliza energia térmica, aplicada a partir da concentração de temperaturas elevadas em regiões específicas da peça, promovendo a remoção de material por fusão localizada, que provoca alterações metalúrgicas na superfície da peça. O feixe de elétrons apresenta uma convergência que é ajustada por lentes magnéticas, e é justamente o ajuste dessas lentes que determina se a usinagem será para corte de material ou para outras finalidades, tais como soldagem ou microusinagem, além de tratamentos térmicos superficiais. DESVANTAGEM Este processo provoca alterações na estrutura metalúrgica do material da peça usinada, é necessário prever a realização de um tratamento térmico posterior à aplicação desse processo de usinagem, fato que contribui para um maior custo de produção
CORTE A PLASMA
Descoberto durante o processo de soldagem TIG. Plasma é obtido com o estreitamento do orifício de passagem do arco elétrico e gás, aumentando a velocidade e a vazão de gás. As características do plasma são função: Tipo de gás; Vazão do gás; Tensão do arco elétrico; Diâmetro do bocal para passagem do arco + gás Controle da vazão: BAIXA VAZÃO Muito calor na superfície da peça,ideal para SOLDAGEM ALTA VAZÃO É capaz de atravessar o material: funde e empurra o material para baixo provocando CORTE. TIPO DE GÁS: PLASMA CONVENCIONAL: Hidrogênio e Hélio. PLASMA COM AR COMPRIMIDO: Substituição do gás (H2 e He) por ar comprimido. Aumenta a velocidade de corte em 25%. Corte mais econômico. Não gera rebarba velocidade elevada, grande eficiência custo relativamente alto excelente precisão dimensional excelente acabamento pequena zona do material afetada pelo calor plasma mecanizado produtividade superior aproveitamento superior (caminho de corte cnc)