Tecnologia MCE em usinagem por eletroerosão

O processo de usinagem por eletroerosão envolve fenômenos físicos, elétricos e químicos.

As características dos materiais envolvidos no processo são determinantes para os resultados obtidos. Dado que vários fatores são previamente determinados, nos fixamos nos fenômenos que ocorrem no ambiente da faísca elétrica e do canal de plasma que se forma entre o eletrodo e a peça.

É nesse ambiente dinâmico que a tecnologia de controle faz toda a diferença.

 

 

A estabilidade e precisão do gap (distância) entre eletrodo e peça determina a qualidade e rapidez para a conclusão do trabalho de usinagem, que é o arranque de material da peça usinada.  

Uma erosão instável resulta em movimento de afastamento e nova aproximação do eletrodo em direção à peça, durante esse movimento não há arranque de material, retardando a conclusão do trabalho.

Assim é importante manter um gap frontal preciso entre o eletrodo e a peça. Se o gap frontal for muito grande a descarga elétrica pode não ocorrer ou ocorrer de forma inconsistente resultando em menor arranque de material e acarretando em maior tempo para a execução da usinagem.   

Por outro lado, se o gap frontal for muito pequeno pode acarretar dois problemas:

 (1)   risco do eletrodo tocar a peça forçando o controle a afastar o eletrodo, resultando de perda de tempo em movimento não produtivo, sem arranque de material.

 (2)  risco de ocorrer uma descarga excessiva, com arco elétrico, que pode danificar o eletrodo.

 Portanto o monitoramento e controle preciso do gap frontal são essenciais para garantir uma usinagem precisa e eficiente.  A estabilidade da erosão é fundamental para executar a usinagem no menor tempo possível. 

 Quando a tensão elétrica é aplicada ao eletrodo ocorre a ionização do liquido dielétrico entre o eletrodo e peça formando um canal de plasma. É nesse canal de plasma que corrente a elétrica é conduzida entre o eletrodo e a peça usinada.

A energia no canal de plasma é capaz de derreter e vaporizar o material da peça removendo o material da peça pequenos fragmentos. O fluido dielétrico é usado para evitar o curto-circuito entre o eletrodo a peça, resfriar a área de usinagem e remover os resíduos gerados durante o processo.  Isso é observado nas micro explosões e nuvem de gás formadas no dielétrico.

O tamanho e intensidade do canal de plasma depende dos seguintes fatores:

• tensão elétrica aplicada no gap
• corrente elétrica
• tempo Toff (tempo sem aplicação de corrente elétrica)     
• tempo Ton (tempo de aplicação de corrente elétrica)
• distância entre a peça e o eletrodo
• material da peça
• material do eletrodo
• propriedades do fluido dielétrico.  

 

Uso do controle adaptativo

O controle adaptativo é uma categoria de controle de sistema dinâmico que se ajusta automaticamente a mudanças e perturbações do sistema, sendo apropriado para controle de processos complexos e nos quais há fatores interferentes aleatórios, que é o caso da eletroerosão.

As principais características do controle adaptativo aplicado a eletroerosão são:

Ajuste automático: o controle adaptativo ajusta automaticamente a posição do eletrodo para manter as condições de usinagem dentro dos parâmetros pré-determinados e de acordo com a corrente de trabalho programada.  Nessas condições a formação de descarga no canal de plasma é otimizada e proporciona o arranque de material na peça usinada a partir dos parâmetros determinados pelo operador, ou seja, desgaste de eletrodo e rugosidade da peça usinada.

 

Sensibilidade às condições do GAP: o controle adaptativo é sensível às mudanças no ambiente eletro químico no gap frontal onde é formado o canal de plasma no processo de usinagem e mantém o gap na zona estável de erosão.  O ajuste da tensão de gap pode ser ajustado pelo operador de acordo com as características específicas do trabalho a ser realizado.

 

Tolerância limite de parâmetros: o controle adaptativo ajusta os parâmetros de gap frontal de acordo com uma taxa de desvio das condições ideais.  Pequenos desvios podem ser desconsiderados por tempos curtos, mas reage rápido para ajustar desvios que possam comprometer a qualidade da usinagem.

Estabilidade: o controle adaptativo tem auto ajuste para manter a estabilidade da erosão, mesmo em condições de operação desfavoráveis, como deficiência de lavagem, reduzindo o efeito da carbonização que adere à superfície da peça usinada.

Supressão de perturbação elétrica: o controle adaptativo pode filtrar ruídos elétricos tornando o sistema mais estável. 

Em outra seção descrevemos esse sistema adaptativo.