Os eléctrodos s?o normalmente utilizados no processamento de moldes. Servem como ferramenta para a maquinagem por faísca na maquinagem por descarga eléctrica (EDM), utilizada principalmente para processar as cavidades nos moldes.
O que é um elétrodo?
Os eléctrodos s?o ferramentas utilizadas para a maquina??o por faísca. No processamento de moldes, algumas pe?as s?o demasiado complexas ou têm pequenos ?ngulos internos e filetes que as ferramentas convencionais n?o conseguem alcan?ar. Em alternativa, se a pe?a de trabalho n?o puder ser maquinada devido ao comprimento excessivo da ferramenta, s?o utilizados eléctrodos para EDM.
Materiais para eléctrodos
1. Cobre vermelho
O cobre vermelho está amplamente disponível e tem uma boa condutividade eléctrica. Pode ser processado de forma estável em condi??es difíceis sem gerar facilmente um arco elétrico e com perdas mínimas de processamento. Pode atingir uma elevada precis?o com uma rugosidade superficial superior a Ra1,25μm utilizando maquinagem fina. O processo pode manter arestas vivas e formas delicadas.
No entanto, o seu desempenho mec?nico de maquinagem é inferior ao da grafite e é difícil de triturar. Tem baixa resistência mec?nica, o que n?o é propício à fixa??o, ajuste e manuten??o de um processamento estável ao longo do tempo. A sua elevada densidade aumenta a carga sobre o sistema de alimenta??o de processamento e aumenta os requisitos do sistema, tornando-o desfavorável para a instala??o e ajuste de eléctrodos.
2. Grafite
Em compara??o com os eléctrodos de cobre vermelho, a grafite tem várias vantagens:
1). Menor desgaste do elétrodo (1/5 a 1/3 do desgaste do cobre vermelho durante a maquina??o em bruto).
2). Velocidades de maquinagem mais rápidas (cerca de 1,5 a 3 vezes superiores às do cobre vermelho).
3). Melhor maquinabilidade, sendo a resistência ao corte um quarto da do cobre vermelho.
4). Duplica a eficiência de processamento, é mais leve (1/5 do peso do cobre vermelho), adequado para eléctrodos de grandes dimens?es.
5). Resistência a altas temperaturas e baixo coeficiente de expans?o térmica (cerca de 1/4 do cobre vermelho).
As suas desvantagens incluem a fragilidade (que pode ser reduzida por imers?o em fluido de trabalho), a suscetibilidade a danos, a tendência para queimar o arco e uma maior perda na maquinagem de precis?o, com uma rugosidade da superfície que só atinge até Ra2,5μm. N?o se forma facilmente em placas finas ou arestas vivas.
3. Ligas de tungsténio-cobre e ligas de tungsténio-prata
Eléctrodos de tungsténio de cobre, devido à sua elevada condutividade térmica, baixa taxa de perda, baixa expans?o térmica. Além disso, o elevado ponto de fus?o do tungsténio é amplamente utilizado em pe?as de a?o para moldes e de carboneto de tungsténio, bem como na maquinagem de precis?o. As ligas de tungsténio de cobre e de tungsténio de prata têm uma maquinabilidade comparável, boa estabilidade de processamento e baixa perda de eléctrodos, mas s?o caras, custando aproximadamente 40 e 100 vezes mais do que o cobre, respetivamente.
4. Lat?o
Os eléctrodos de lat?o têm um desgaste mais elevado e velocidades de processamento mais lentas do que o cobre vermelho, mas sofrem menos curto-circuitos durante a descarga, proporcionando um processamento estável. Atualmente, os eléctrodos de lat?o n?o s?o geralmente utilizados na moldagem por EDM, mas continuam a ser utilizados no corte de fio a baixa velocidade.
5. A?o
O a?o é utilizado como material de elétrodo devido à sua boa maquinabilidade, mas tem uma estabilidade de processamento mais fraca. No processamento de matrizes de a?o, a velocidade de maquina??o é de 1/3 a 1/2 da do cobre vermelho e a taxa de desgaste do elétrodo é de 15% a 20%, o que n?o permite obter perdas reduzidas.
Resumindo as caraterísticas de aplica??o destes materiais de eléctrodos comuns, os materiais de eléctrodos para EDM devem cumprir os seguintes requisitos básicos de desempenho:
- Ponto de fus?o elevado, quanto mais elevado for o ponto de fus?o do material do elétrodo, menor será a perda relativa do elétrodo.
- Boa condutividade térmica, o que permite que o calor gerado pela descarga se dissipe rapidamente, restaurando rapidamente as propriedades isolantes do meio de maquinagem e suprimindo a ocorrência de queimaduras de arco.
- Boa condutividade eléctrica, o que facilita a ioniza??o e satisfaz as condi??es básicas para a descarga.
- Baixo coeficiente de expans?o térmica, o que permite que o tamanho do elétrodo se mantenha estável durante a EDM, garantindo a precis?o da maquina??o.
- Boas propriedades mec?nicas, fácil de maquinar e com boa resistência à deforma??o.
Desmontagem de eléctrodos
Os métodos de processamento dos eléctrodos envolvem normalmente a fresagem CNC ou o corte de fio. Quando os eléctrodos têm superfícies c?ncavas e convexas complexas, é necessária a fresagem CNC. Por vezes, um elétrodo n?o pode ser maquinado como um todo e tem de ser dividido em duas ou mais partes para ser maquinado. Este processo de dividir os eléctrodos em várias partes para realizar a maquina??o de descarga para diferentes partes do molde é designado por desmontagem de eléctrodos.
Objetivo da desmontagem dos eléctrodos
No fabrico de moldes para plásticos, a EDM (Maquina??o por Descarga Eléctrica) é quase indispensável. A velocidade de maquina??o da EDM afecta diretamente o ciclo, a qualidade e o custo do fabrico de moldes. Por isso, é essencial uma análise detalhada e uma desmontagem racional dos eléctrodos (eléctrodos de cobre). A qualidade da desmontagem determina diretamente o nível de fabrico do molde, a velocidade de maquina??o, os custos de fabrico e até a estrutura geral do molde. A capacidade de desmontar os eléctrodos reflecte o nível abrangente dos projectistas de moldes, a corre??o do pensamento estrutural e o nível da tecnologia de maquina??o. A desmontagem racional dos eléctrodos pode ter os seguintes efeitos
- Simplificar a maquina??o de moldes.
- Melhorar a estrutura do molde.
- Reduzir o ciclo de fabrico dos moldes.
- Melhorar a qualidade dos moldes.
- Melhorar a precis?o dimensional dos núcleos e cavidades do molde.
- Poupan?a no custo dos materiais dos eléctrodos.
Processo de desmontagem do elétrodo
A desmontagem dos eléctrodos é uma parte essencial do processamento do molde. A qualidade da desmontagem dos eléctrodos tem um impacto direto na velocidade de maquina??o e na qualidade do molde. Os projectistas devem comunicar extensivamente com os fabricantes de moldes e técnicos de EDM para reunir e resumir experiências. Com base nas condi??es de processamento da nossa empresa, discutir e decidir sobre um plano de desmontagem razoável.
1. Determinar o local de desmontagem dos eléctrodos
As pe?as que n?o podem ser maquinadas por máquinas CNC necessitam normalmente de desmontagem de eléctrodos, tais como ?ngulos rectos, ?ngulos agudos, ranhuras estreitas (se a empresa tiver máquinas de alta velocidade e ferramentas mais pequenas, é possível a maquina??o direta de ranhuras estreitas) e áreas de texto. A desmontagem de eléctrodos deve analisar a pe?a de trabalho, determinar a localiza??o da desmontagem e executá-la da forma mais eficiente em termos de material, mais rápida e mais eficaz.
2. Desmontagem das pe?as de forma??o dos eléctrodos
A desmontagem das partes formadoras dos eléctrodos envolve geralmente a extra??o de superfícies ou o cálculo de diferen?as para aproximar a forma, seguido de edi??o subsequente para obter a estrutura das partes formadoras dos eléctrodos. Ao desmontar as pe?as formadoras, é importante estendê-las o mais possível, mas devem evitar-se interferências e garantir que os eléctrodos desmontados possam formar eficazmente as pe?as necessárias.
3. Desenho da posi??o de lavagem
A altura de descarga para EDM é normalmente definida 2 a 5 mm acima da parte mais alta da pe?a de trabalho, facilitando a remo??o de resíduos durante a maquina??o EDM. A EDM gera muitos resíduos e, se n?o forem removidos prontamente, as descargas secundárias podem danificar os eléctrodos e a acumula??o excessiva de carbono pode danificar a pe?a de trabalho, especialmente em cavidades profundas, conduzindo a defeitos durante a moldagem por inje??o. A posi??o de lavagem é geralmente completada utilizando superfícies de desvio e fun??es de alongamento.
4. Tra?ar o ponto de referência
O PONTO DE REFER?NCIA do elétrodo é muito importante, uma vez que pode ser utilizado para centragem, calibra??o e números de toque, determinando diretamente a precis?o e corre??o das pe?as moldadas. As dimens?es externas do ponto de referência s?o geralmente números inteiros, com uma dist?ncia típica de 3 a 8 mm entre o bordo do ponto de referência e o bordo da pe?a de conforma??o, e uma altura de 5 a 15 mm.
O método para desenhar o ponto de referência envolve normalmente duas abordagens:
um é alargar uniformemente ao longo das arestas das pe?as a formar, resultando em decimais do centro do ponto de referência para o centro da pe?a de trabalho.
O outro é predefinir o centro do ponto de referência e o centro da pe?a de trabalho como números inteiros, n?o considerando o alargamento uniforme das arestas da pe?a de forma??o, o que tem a vantagem de evitar erros dimensionais durante a maquinagem EDM, reduzindo a possibilidade de erros. O segundo método é geralmente recomendado.
A orienta??o do elétrodo é muito importante, e as diferentes fábricas têm diferentes métodos de representa??o. Geralmente, os três cantos do elétrodo s?o chanfrados ou n?o, correspondendo aos ?ngulos de referência chanfrados da pe?a de trabalho, e depois s?o marcados códigos no elétrodo para diferenciar entre eléctrodos rugosos e finos.
5. Diagrama de EDM de eléctrodos
O diagrama EDM do elétrodo é utilizado principalmente para orientar o técnico EDM durante a opera??o. O desenho deve ser o mais simples possível, sem demasiadas vistas e dimens?es, exigindo apenas a express?o das dimens?es de posicionamento do elétrodo, da abertura do EDM e da posi??o do ponto de referência. Se estes três elementos forem transmitidos, o desenho é viável.
Princípios da desmontagem de eléctrodos
A desmontagem dos eléctrodos é uma tarefa complexa que segue geralmente estes oito princípios:
- Considerar plenamente os requisitos de aparência do produto para cumprir as suas especifica??es técnicas.
- Distinguir as diferen?as de descarga entre eléctrodos de posi??o de cola grandes e pequenos.
- Considerar e avaliar cuidadosamente a dificuldade de processamento dos eléctrodos para garantir uma maquina??o eficiente e viável na empresa.
- Considerar e diferenciar plenamente os requisitos de precis?o de cada elétrodo e de cada pe?a, evitando a busca cega de padr?es elevados e coordenando a utiliza??o de vários tipos de equipamento de maquinagem de forma eficaz.
- O objetivo é reduzir os custos de fabrico dos moldes. O custo é o indicador mais importante no processamento de moldes. Só uma desmontagem razoável dos eléctrodos pode maximizar os benefícios económicos.
- Considerar totalmente a disposi??o e o impacto dos processos de maquina??o. Só com uma disposi??o racional dos processos é que o conjunto completo de moldes pode ser produzido de forma adequada, rápida e económica.
- Equilibrar os vários processos de maquina??o e a velocidade de processamento global. Para todo o conjunto de moldes, considerar os eléctrodos para moldes fixos, moldes móveis, deslizadores, hastes inclinadas e inser??es, e equilibrá-los globalmente durante a desmontagem.
- Sempre que as condi??es o permitam, minimizar os erros humanos durante o processo de maquinagem.
Considera??es sobre a desmontagem do elétrodo
Ao desmontar os eléctrodos, ter em conta a viabilidade, a praticidade, a n?o deformabilidade, a conveniência do processamento, o custo e o aspeto estético dos eléctrodos. Quanto menos eléctrodos forem desmontados, melhor.
1. Conce??o e fabrico de eléctrodos inteiros
Sempre que possível, desmontar eléctrodos inteiros. No entanto, considere a viabilidade do processamento e tente completá-lo numa única etapa. Se n?o for possível fazê-lo num só passo, desmonte em vários eléctrodos. Alguns eléctrodos inteiros s?o especiais e requerem várias etapas de processamento, como os apresentados na imagem abaixo, que utilizam processos de fresagem CNC, corte de fio e corros?o de eléctrodos. Geralmente, estes eléctrodos têm de cumprir a precis?o do produto e a sua desmontagem em vários eléctrodos pode resultar em marcas de jun??o, dificultando a garantia da precis?o do produto.
2. Desmontagem de eléctrodos individuais
Após a desmontagem, os eléctrodos devem ser maquináveis. Por vezes, os eléctrodos inteiros s?o difíceis de processar, têm cantos mortos inacessíveis ou requerem ferramentas demasiado longas ou demasiado pequenas, pelo que é razoável considerar a desmontagem de um elétrodo adicional. Por vezes, s?o necessários eléctrodos de limpeza locais e o seu processamento n?o é difícil, mas é essencial compreender claramente os desvios de maquina??o por descarga eléctrica e as normas de calibra??o. Durante a maquina??o CNC, é difícil maquinar diretamente as áreas circuladas no núcleo do molde e também é difícil conceber e processar um único elétrodo para EDM. A desmontagem do elétrodo nas partes (b) e (c) da imagem facilita muito a maquina??o.
3. Desmontagem dos eléctrodos das nervuras
Para aumentar a resistência das estruturas em forma de placa fina, inicialmente concebidas para produtos de plástico, estas estruturas s?o designadas por nervuras. As nervuras s?o estreitas e profundas, o que as torna difíceis de maquinar diretamente. Geralmente, os eléctrodos das nervuras têm de ser concebidos. Estes eléctrodos s?o propensos a deforma??o durante a maquina??o. Utilize novas ferramentas com di?metros mais pequenos e taxas de avan?o moderadas. Primeiro, maquine as dimens?es do comprimento com precis?o, mas deixe alguma margem (como 1 mm) para as dimens?es da largura, depois maquine a largura, movendo a ferramenta em ambos os lados simultaneamente, sem circundar todo o contorno. Além disso, cada corte deve ter uma profundidade de 0,2 a 1 mm. Um corte demasiado profundo n?o é aconselhável.
4. Situa??o material
Antes de desmontar os eléctrodos, é necessário compreender primeiro a situa??o dos materiais da empresa e esfor?ar-se por tirar o máximo partido dos materiais. O cobre importado geralmente requer a adi??o de 1 a 1,5 mm por lado às dimens?es padr?o, o que é suficiente para a maioria das finalidades. O cobre forjado internamente é menos padronizado, e recomenda-se a adi??o de 2 mm por lado.
5. Configura??o da lavagem e da calibra??o
Ajustar a parte reta do elétrodo para 2 a 5 mm para facilitar a lavagem pela máquina EDM. Ajustar a calibra??o do eixo XY para cerca de 3 a 8 mm por lado, com uma altura de base superior a 5 mm.
6. Desenho do ponto de referência do elétrodo
Recomenda-se a utiliza??o de três cantos arredondados e um canto angular para a base do elétrodo, alinhando o canto angular com o ponto de referência da cavidade do molde. Alinhe o centro do elétrodo com o ponto de referência da cavidade do molde utilizando números inteiros.
7. Desmontagem eficiente do elétrodo
Tente n?o desmontar o elétrodo separadamente. Se for possível desmontar o conjunto, fa?a-o em conjunto para poupar material e tempo de descarga. Quando a maquinagem for difícil, utilize o corte de fio ou uma máquina de grava??o para limpar os cantos.
8. Conserva??o de materiais na desmontagem
Os eléctrodos com diferen?as de altura significativas devem ser desmontados em eléctrodos múltiplos para poupar material.
9. Processamento de eléctrodos simétricos
Os eléctrodos simétricos s?o frequentemente processados em conjunto, deslocando o número durante a maquina??o. Os eléctrodos de forma semelhante devem ser distinguidos (por exemplo, adicionando um canto angular ou arredondado extra) e prolongar a jun??o entre dois eléctrodos em 1 mm.
10. Inspe??o pós-desmontagem
Após a desmontagem, colocar os eléctrodos na pe?a de trabalho para verificar cuidadosamente se existem interferências. Verificar se os eléctrodos semelhantes e simétricos s?o razoavelmente desmontados e verificar se as dist?ncias e os centros de rota??o dos eléctrodos transladados ou rodados est?o corretos.
11. Precis?o no acabamento do elétrodo
A rugosidade e a finura dos eléctrodos s?o frequentemente determinadas pelos requisitos de aparência do produto. Por vezes, para poupar cobre, após a conclus?o do elétrodo, reduz-se o desenho geral da superfície curva do elétrodo, realiza-se uma fresagem de precis?o no elétrodo e, em seguida, executa-se a EDM de precis?o.
12. Maquina??o de cavidades profundas
Para cavidades estreitas e profundas em moldes, onde as ferramentas n?o conseguem alcan?ar a maquina??o em bruto, é muitas vezes necessário fazer eléctrodos grosseiros e finos, parcial ou totalmente.
13. Refor?o dos eléctrodos das nervuras
Ao conceber eléctrodos com nervuras, para aumentar a resistência do elétrodo e evitar a deforma??o, altere o ?ngulo da nervura e conceba uma base refor?ada.
13. Garantir a nitidez do molde
Separe a face de cola da cavidade do molde e o núcleo da face da almofada quando desmontar o elétrodo para garantir a nitidez da cavidade do molde.
14. Manter a integridade da coordenada do elétrodo
Ao desenhar eléctrodos desmontados, recomenda-se que n?o se altere facilmente o sistema de coordenadas do elétrodo. Utilize a desmontagem de montagem para um elétrodo por ficheiro de desenho. As camadas também podem ser utilizadas para distinguir entre eléctrodos.
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