Usinagem Química e Eletroquímica 1 Processo de Fabricação Assistida – Prof. Jalon De Morais Vieira

Grupo: Jeyson Belchior Lucas Arneiro Paulo Pires Ricardo Ribeiro 2

Sumário: 1- Introdução. 4 2- Histórico. 5 3- Usinagem Química Sumário: 1- Introdução.....................................................................4 2- Histórico.........................................................................5 3- Usinagem Química........................................................6 4- Usinagem Eletroquímica..............................................11 4.1. Aplicações............................................................12 4.2. Funcionamento ....................................................13 4.3. Importância...........................................................19 4.4. Vantagens.............................................................21 4.5. Limitações.............................................................22 5- Tabela Comparações....................................................25 6- Conclusão.....................................................................26 7- Referências..................................................................27 3

Introdução 4 A Usinagem química e eletroquímica são um processo não tradicional muito utilizado na usinagem de materiais de altíssima dureza e de difícil usinagem, onde a aplicação dos processos tradicionais não são adequadas.

Histórico 5 Os gravadores. Esses artistas empregam uma mistura de ácido nítrico e água para gravar metais, conhecida como água-forte. Porém não correspondem às exigências atuais de um trabalho de usinagem industrial. A indústria aeronáutica vem se beneficiando para diminuir o peso das aeronaves, eliminando quimicamente os materiais desnecessários de determinadas peças. Graças aos avanços na indústria aeronáutica tornaram possível aplicar a usinagem química a outros metais, além do alumínio, como o ferro, os aços, os aços inoxidáveis , o titânio, o tântalo, etc. Impulsos da indústria eletrônica, para produzir um número crescente de peças precisas, delicadas, de pequenas dimensões, como a produção de circuitos eletrônicos impressos em chapas.

Usinagem Química 6 Usinagem de metais pela dissolução, em uma solução agressiva(ácido ou base). Vantagens: Resultados mais exatos. Método barato. Permite trabalhar com diversos tipos de materiais. Apresenta peças sem rebarbas e deformação. A estrutura fica íntegra, pois esse método de usinagem não se baseia no impacto ou no arranque de material à força.

A usinagem requer a obtenção de formas, arestas, dimensões e estados de superfície bem definidos. A Química permite cercar estes parâmetros, com exatidão suficiente para garantir o êxito das aplicações industriais. 7

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Usinagem Eletroquímica 11 A base da usinagem eletroquímica e a Eletrólise. A palavra eletrólise vem da língua grega, em que eletro quer dizer “corrente elétrica” e lise significa “quebra”. A eletrólise é uma reação não espontânea de decomposição de uma substância, por meio de corrente elétrica. Ela ocorre quando uma corrente elétrica é passada entre dois materiais condutores, mergulhados numa solução aquosa.

Aplicação 12 Ao contrário da usinagem química, onde a energia vêm das reações químicas entre o metal (peça) e a solução agressiva (ácido ou base), a usinagem eletroquímica, a energia é de natureza elétrica e, provém de uma fonte externa. Antes de darmos prosseguimento ao funcionamento da usinagem eletroquímica, precisamos saber o que é eletrólise. Eletrólise é um processo não espontâneo, pois precisa de energia elétrica para que ocorra uma reação química, ou seja, transformação de energia elétrica em química. Há dois casos de eletrólise: ●Eletrólise Ígnea: realizada com o material fundido ou ígneo, solução eletrolítica sem a presença de água. ●Eletrólise Aquosa: realizada com o material dissolvido em uma solução eletrolítica com a presença de água.

Princípios básicos de funcionamento 13 A usinagem eletroquímica funciona através da eletrólise aquosa, onde a solução eletrolítica é constituída de vários sais, inofensivos e não corrosivos, dissolvidos em água. O objetivo dessa usinagem, é a remoção de material (eletrodo1), segundo o perfil apresentado por uma ferramenta (eletrodo 2). Próximo slide, há uma figura e uma explicação sucinta do funcionamento da eletrólise aquosa. Há dois eletrodos de ferro, um deles é o eletrodo ânodo (+) e outro é o cátodo (-), imersos em uma solução eletrolítica de cloreto de sódio (NaCl).

Princípios básicos de funcionamento 14

A própria água tende a se dissociar: Numa solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl), os íons de sódio são positivos e os de cloro são negativos. A representação química dessa expressão é: A própria água tende a se dissociar: 15

A passagem de corrente através de um eletrólito é, portanto, acompanhada de transferência de matéria. Sob ação de uma diferença de potencial, o campo elétrico criado entre os dois eletrodos provoca movimento dos ânions (-) para o ânodo e migração dos cátions (+) para o cátodo. O papel fundamental do eletrólito é permitir a passagem da corrente elétrica, para tornar possível a dissolução anódica durante toda a usinagem. Quando uma diferença de potencial é aplicada entre os dois eletrodos, muitas reações podem ocorrer entre o ânodo e o cátodo. Uma das reações mais prováveis é a dissolução do ferro, representada quimicamente como segue: 16

Visualizando a usinagem eletroquímica 17

Visualizando a usinagem eletroquímica 18

A retirada do material (peça, 𝑚) se dá átomo por átomo, segundo as leis da Faraday. ● A quantidade de matéria removida ou depositada é proporcional à intensidade de corrente elétrica; ● As quantidades de diferentes substâncias retiradas ou depositadas por uma mesma intensidade de corrente são proporcionais a sua valência-grama. 𝒎= 𝑴.𝒊.∆𝒕 𝒏.𝟗𝟔𝟓𝟎𝟎 = 𝑬.𝒊.∆𝒕 𝟗𝟔𝟓𝟎𝟎 19

20 A taxa de remoção de material também é dada por: 𝑴𝑹𝑹=𝑪.𝑰.𝒉 Onde: 𝑴𝑹𝑹 = mm³/min, 𝑰 = corrente em amperes, 𝒉 = Eficiência, que varia tipicamente de 90-100%, e 𝑪 é uma constante de material em mm³/A.min. Avanço (mm / min): 𝒇 = 𝑴𝑹𝑹 / 𝑨𝒐 Assumindo uma cavidade com área de secção transversal uniforme 𝑨o.

Vantagens e limitações da usinagem eletroquímica 21 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.

Vantagens e limitações da usinagem eletroquímica 22 Limitações: - Problemas devidos à corrosão; - Dificuldades próprias do processo de eletrólise; - Existência de elevadas pressões hidráulicas; - Dificuldades para ajustagem da ferramenta.

O quadro abaixo, serve como referência para a seleção do método de trabalho. 23

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Conclusão 26 Os métodos de usinagem apresentados são bastante complexos, e a abordagem feita não passou de uma breve introdução ao assunto, com a finalidade de apresentar uma visão geral dos princípios e mecanismos de funcionamento de cada método. Além disso, viu-se que algumas aplicações são usualmente convencionais apenas para as Usinagens apresentadas, devido a precisão e custeio do processo.

Referências 27 UFU. Usinagem. Disponível em: http://www.mecanica.ufu.br. Acesso em: 14 nov. 2016. SENAI, Usinagem química e usinagem eletroquímica. Disponível em: http://essel.com.br Acesso em: 14 nov. 2016. UFF. Usinagem .Eletroquímica - tudo sobre usinagem eletroquímica. Disponível em: http://www.ebah.com.br. Acesso em: 14 nov. 2016.