A coisa que me surpreendeu quando aprendi pela primeira vez
A Usinagem por Descarga Elétrica (EDM, abreviadamente, porque ninguém diz tudo) usa eletricidade para cortar metal. Não é uma ferramenta giratória. Não é um laser. Apenas... faíscas.
Pequenos relâmpagos controlados.
Eu sei que parece que estou inventando, mas juro que é literalmente isso que está acontecendo. Você tem um eletrodo (a ferramenta) e sua peça de trabalho (aquilo que você está cortando), e há um pequeno espaço entre eles preenchido com fluido dielétrico (geralmente óleo ou água deionizada), e você simplesmente... atira nele. Repetidamente. Milhares de vezes por segundo. Cada faísca vaporiza um pouquinho de metal.
Meu colega de trabalho Jake (Jake diferente de qualquer outro Jake que mencionei, aparentemente temos muitos Jakes) tentou me explicar isso no meu segundo dia e pensei que ele estava me pregando uma peça. "Cortamos aço com eletricidade?" Sim, cara. Selvagem.
Por que isso existe (porque a usinagem regular funciona bem, certo?)
Então o problema é o seguinte: a usinagem tradicional usa fresas giratórias. Fresas, tornos, todas essas coisas. Funciona muito bem para a maioria das coisas.
Mas e se a sua parte for:
Material superduro (como metal duro ou aço para ferramentas endurecido)
Formas realmente complexas com cantos estreitos
Paredes finas que flexionariam ou quebrariam com forças de corte
Possui recursos internos que você não consegue alcançar com uma ferramenta giratória
É aí que entra o EDM. Como não toca fisicamente a peça (sempre há aquela pequena lacuna), não há força de corte. E por ser elétrico, não importa quão duro seja o material - se ele conduz eletricidade, você pode fazer EDM nele.
Lembro que recebemos esse trabalho, o cliente queria esses minúsculos canais de resfriamento dentro de um molde de aço endurecido. Como passagens de 0,020" de diâmetro que torcem e giram. Não há como perfurar isso, não há como fresar. Mas com EDM? Conseguimos. Demorou uma eternidade, mas conseguimos.
(Bem, tecnicamente, nosso cara mais experiente, Steve, fez isso. Observei e tentei não tocar em nada porque este era o segundo mês para mim.)
Tipos de EDM (e sim, há mais de um)
Wire EDM (aquilo em que passo a maior parte do meu tempo)
É como... ok, imagine uma serra de fita, mas em vez de uma lâmina, há um fio de latão fino (geralmente com 0,010 "de diâmetro, às vezes mais fino, às vezes mais grosso). E em vez de cortar com serra, está cortando com faísca.
O fio se move pela peça, alimentando constantemente fio novo para que você esteja sempre cortando com eletrodo novo. O fio usado é coletado em uma lixeira e você o vende para o sucateiro. Recebemos cerca de US $ 200 a cada dois meses por fios usados, o que é bom, eu acho.
Nossa loja possui dois EDMs de fio:
Mitsubishi MV2400R (o da foto, comprado usado em 2019 por cerca de US$ 85 mil, eu acho? Talvez US$ 90 mil)
Sodick AQ327L (mais recente, 2022, nos custou... Quero dizer US$ 180 mil, mas não me cite sobre isso)
Wire EDM é ótimo para:
Através-de cortes (cortando completamente uma peça)
Trabalho de perfurar e morrer
Peças de precisão onde a tolerância é restrita (mantemos regularmente ±0,0002")
Peças onde você precisa de um acabamento superficial realmente bom
Desvantagens:
LENTO. Tipo muito lento. O corte de aço endurecido espesso pode ser de 1 a 2 polegadas quadradas por hora.
Fio quebrado. Oh Deus, o fio quebra. Você está na metade de um corte de 6 horas efotoo fio quebra e agora você tem que enfiá-lo de volta e começar de novo (bem, não completamente de novo, geralmente você pode retomar, mas ainda é chato como o inferno)
O sistema dielétrico precisa de manutenção constante ou fica ruim
Sinker EDM (Ram EDM, Plunge EDM, como quer que você chame)
É aqui que você tem um eletrodo moldado (geralmente cobre ou grafite) e o "afunda" na peça de trabalho, queimando o material para criar uma cavidade.
Temos uma chumbada em nossa loja - Makino EDNC43 mais antigo. Comprei usado, acho que é de 2008 ou algo assim. O custo foi... US$ 35 mil, talvez? Funciona bem, mas é mais lento que os mais recentes.
É para isso que você usa:
Cavidades de molde
Formas 3D complexas
Buracos cegos e bolsos
Gravação (embora existam maneiras melhores de fazer isso agora)
O problema com o EDM de chumbada é que você precisa fazer o eletrodo primeiro. Portanto, se você precisar fazer uma cavidade de molde complexa, primeiro terá que usinar um eletrodo de cobre ou grafite no formato exato desejado (mas ao contrário/inverso), ENTÃO você usará esse eletrodo para queimar a cavidade no aço.
São como... etapas extras. Mas às vezes é a única maneira de fazer alguma coisa.
Meu primeiro trabalho de chumbada EDM foi fazer um bolso quadrado simples. Levei três tentativas porque continuei errando o cálculo do deslocamento do eletrodo. Steve me encontrou na máquina parecendo confuso e disse "você explicou o overcut?" e eu fiquei tipo "o quê?"
Bons tempos. (Na verdade não, me senti um idiota.)
EDM de furo pequeno (EDM de perfuração)
Não temos um desses, mas já os usei em lojas anteriores. Basicamente faz pequenos furos profundos usando um tubo giratório de latão ou cobre como eletrodo.
Ótimo para furos iniciais (para eletroerosão a fio), furos de resfriamento em moldes, bicos injetores de combustível e tudo mais. Pode fazer furos de até 0,008" de diâmetro, às vezes menores.
Essas máquinas são relativamente baratas – cerca de US$ 30-40 mil novas por uma básica. Mas ainda não precisamos de um porque podemos terceirizar o trabalho ocasional de perfuração por um preço mais barato do que possuir a máquina.
Quão rápido é isso? (Spoiler: não muito)
Esta é a parte que frustra os clientes que não entendem de EDM.
Corte bruto de eletroerosão a fio em aço: talvez 10-20 polegadas quadradas por hora (depende da espessura e das configurações) Cortes desnatados (passagens de acabamento para melhor acabamento superficial): muito mais lento, como 5-10 polegadas quadradas por hora por passagem, e você pode fazer 3-4 passagens desnatadas
EDM chumbada: altamente variável, mas calcula 0,5-2 polegadas cúbicas por hora para desbaste
Recebi uma ligação de um cliente na semana passada perguntando sobre uma peça. "Quanto tempo vai demorar?"
Eu: "Cerca de 18 horas de máquina" Cliente: "Para quê? Tem apenas 10 centímetros de comprimento!" Meu:respiração profunda"Sim, mas é aço para ferramentas H13 endurecido com quatro cortes - complexos e você deseja tolerância de 0,0001" e acabamento 8Ra, então... sim,. 18 horas."
Eles foram para outro lugar. Eles estarão de volta quando a outra loja não puder fazer isso. (Isso já aconteceu antes.)
O tempo de configuração é onde você realmente perde dinheiro
O corte real pode ser de 18 horas, mas configuração? Isso pode levar mais 4-6 horas facilmente.
Você tem que:
Fixe a peça (e é melhor que ela esteja quadrada e nivelada ou suas tolerâncias estarão torradas)
Carregue o programa (se você tiver um, às vezes você o escreve do zero)
Defina os pontos zero e datums
Verifique a tensão e as guias do fio
Certifique-se de que o tanque dielétrico esteja limpo e com a resistividade correta
Faça um teste para verificar se tudo está onde você pensa que está
Certa vez, estraguei um material de US$ 3.000 porque defini meu Y-zero errado em 0,100". A peça foi sucateada. Eu me senti mal. O chefe não estava... feliz. Mas ele ficou tranquilo porque eu só estava lá há 6 meses e todos nós cometemos erros.
(Ainda penso nessa parte às vezes. Três mil. Ugh.)
A situação do fluido dielétrico
Então lembra como eu disse que há fluido na lacuna? Isso é chamado de fluido dielétrico. É super importante.
Para eletroerosão a fio utilizamos água deionizada com aditivos especiais. Tem que ser mantido na resistividade correta - muito condutivo e você terá curtos-circuitos, não condutivo o suficiente e as faíscas não se formarão corretamente.
Temos esse sistema DI (sistema de deionização) que filtra e mantém constantemente a água. Custou cerca de US $ 8 mil quando o compramos. Precisa de trocas de resina a cada 6-12 meses por US $ 400 cada.
A água tem um cheiro estranho. Nada mal, apenas... estranho. E está frio porque a máquina tem um resfriador para mantê-la a 68 graus F. No verão, quando está 95 graus F lá fora e nossa loja AC mal consegue acompanhar, enfiar a mão no tanque dielétrico é bem legal, na verdade.
Para EDM de chumbada, usamos dielétrico-à base de óleo. Cheira horrível, chega a todos os lugares, pega fogo se não tomar cuidado (ainda não aconteceu com a gente, bata na madeira, mas já ouvi histórias).
Precisão e acabamento superficial (a parte realmente legal)
É aqui que o EDM realmente brilha.
Wire EDM pode facilmente conter ± 0,0002 "(isso é 0,005 mm para vocês, pessoal do sistema métrico). Em um dia bom com tudo discado? Atingimos ± 0,0001", o que é uma loucura.
O acabamento da superfície depende das configurações - - o corte bruto pode ser 125Ra ou pior, mas após 3-4 passagens desnatadas você pode chegar a 8Ra ou melhor. É essa superfície estranha, quase parecida com vidro, que é realmente satisfatória de se olhar.
O Sinker EDM pode fazer um acabamento superficial ainda melhor se você realmente precisar - já vi acabamentos 4Ra que parecem espelhos. Mas isso leva uma eternidade.
A precisão vem do fato de que não há deflexão da ferramenta (porque não há força de corte), nenhum desgaste da ferramenta no sentido tradicional e as máquinas modernas têm servocontrole realmente bom.
Tipos e configurações de fios (ficando nerd por um segundo)
O fio padrão é de latão - geralmente com diâmetro de 0,010 "para a maioria dos trabalhos. Mas também há:
Fio de 0,008" para cantos mais apertados
Arame de 0,012" para desbaste mais rápido de peças grossas
Fios revestidos (revestidos de zinco ou tungstênio) para aplicações específicas
Fio de molibdênio para casos especiais (não temos estoque, é muito caro)
Passamos talvez de 20 a 30 carretéis de fio por mês? Cada carretel custa cerca de US $ 80-120 dependendo do tipo e de onde compramos. Isso acrescenta.
As configurações são toda essa arte negra do amplificador, tempo-ligado, tempo-desligado, voltagem, tensão do fio, pressão de descarga... existem 20+ parâmetros que você pode ajustar. As máquinas mais novas têm configurações-automáticas que funcionam bem, mas para trabalhos complicados você precisa usar o manual.
Steve tem um caderno – literalmente um caderno de papel – com todas as suas configurações favoritas para diferentes materiais. Ele faz isso há 25 anos e simplesmente... sabe. Ainda estou aprendendo. Tenho configurações que funcionam, mas não estão otimizadas como as dele.
Custos (também conhecido como por que cobramos taxa de loja de US$ 150/hora)
Pagamento da máquina: ~$2.800/mês (para o Sodick mais novo, o Mitsubishi está quitado) Transferência bancária: ~$2.000/mês
Filtros/resina/manutenção: ~$800/mês Consumo de energia: provavelmente $400-500/mês apenas para o sistema DI de EDMs: $400-500/ano em resina Consumíveis diversos (guias, alimentadores de energia, etc.): $1.200/ano
Além disso, você sabe, aluguel do prédio, meu salário, o salário do Steve, seguro, todas essas coisas.
Então, quando cotamos US$ 150/hora para o tempo de wire EDM, não estamos ficando ricos. É só... o que custa administrar essas coisas.
Certa vez, um cliente discutiu comigo sobre a taxa. "Posso fresar CNC por US$ 85/hora!"
Sim, amigo, mas sua fresadora CNC não pode cortar aço para ferramentas endurecido com tolerância de 0,0002 "com força de corte zero, então ... maçãs e laranjas.
Problemas comuns (que me fazem querer gritar)
Quebra de fio-- Já mencionei isso, mas vale a pena repetir. Nada pior do que voltar do almoço e encontrar a máquina parada com um fio quebrado de 4 horas em um corte de 10 horas. O Sodick mais recente tem recauchutagem automática, o que ajuda, mas no Mitsubishi você precisa encadear manualmente. Coisas divertidas.
Contaminação dielétrica- Se o tanque ficar sujo (partículas de metal, óleos, qualquer coisa), a qualidade do corte vai para o inferno. Devemos limpar o tanque semanalmente. Nós? Ehh... mais ou menos a cada 2-3 semanas, se formos honestos. Provavelmente deveria fazer mais.
Erros de servo-- Às vezes a máquina pensa que há um curto quando não há, ou vice-versa, e você recebe esses erros estranhos de servo. 90% das vezes que uma reinicialização corrige o problema. Os outros 10% você está ligando para o técnico.
Problemas de redução gradual-- O fio EDM pode cortar reto ou cônico (paredes angulares). Às vezes você quer redução gradual, às vezes não. Obter a compensação de redução exata é... complicado. Eu estraguei isso em um conjunto de matrizes uma vez e as peças não montaram. Tive que recortá-los. Esse foi um dia ruim.
Desgaste do eletrodo(chumbada EDM) - Seu eletrodo de cobre ou grafite se desgasta conforme você o usa. Você tem que compensar isso. Às vezes você faz vários eletrodos para um trabalho porque o primeiro se desgasta no meio. É irritante.
Falhas no programa- Perdeu um programa de 12 horas uma vez devido a uma falha no PC. Não tinha economizado o suficiente recentemente. Tive que recriar 3 horas de trabalho. Agora economizo obsessivamente. Ctrl+S é memória muscular.
Vale a pena aprender?
estala os dedos porque obviamente sou tendencioso aqui
Olha, EDM é uma habilidade de nicho. Nem toda loja possui essas máquinas. Mas as lojas que fazem isso? Eles podem cobrar taxas premium porque nem todos podem fazer esse trabalho.
Eu ganho cerca de US$ 28/hora agora como operador/programador de EDM. Steve ganha perto de US$ 38/hora porque tem muito mais experiência e pode lidar com coisas realmente complexas. Isso é... decente? Não é incrível, mas é melhor do que as taxas gerais de usinagem em nossa área, que giram em torno de US$ 20-22/hora.
A segurança no emprego parece muito boa. Estamos sempre ocupados. Oficinas de moldes, aeroespacial, dispositivos médicos, ferramentas e matrizes – todas essas indústrias precisam de trabalho de EDM.
Comparando com outros processos
VS. Fresagem CNC:
EDM: Sem forças de corte, funciona em materiais duros, pode fazer formas complexas
CNC: Mais rápido, mais barato por hora, mais versátil para materiais macios
Quando usar EDM: Materiais duros, sem deflexão permitida, características internas complexas
VS. Corte a laser:
EDM: Melhor precisão, sem zona afetada pelo calor, pode fazer materiais espessos
Laser: MUITO mais rápido, bom para chapas finas, mais barato para cortes 2D simples
Quando usar EDM: materiais espessos, tolerâncias restritas, recursos 3D
VS. Jato de água:
EDM: Melhor precisão e acabamento, funciona apenas em materiais condutores
Jato de água: Mais rápido, funciona em qualquer coisa (até mesmo vidro ou pedra), capacidade para materiais mais espessos
Quando usar EDM: Precisa de precisão, quer bom acabamento, o material conduz eletricidade
Todos eles têm o seu lugar. Já vi lojas com os três.
O futuro dessas coisas
As máquinas mais novas estão ficando mais rápidas com melhores geradores e sistemas de controle. O Sodick que compramos em 2022 é cerca de 30% mais rápido que o Mitsubishi para o mesmo trabalho.
Há mais automação também - rosqueamento automático de fios, medição automática, troca automática de ferramentas para EDM de chumbada. Torna a vida mais fácil.
Algumas lojas estão entrando na automação com robôs carregando e descarregando peças. Ainda não chegamos lá (muito pequeno), mas eventualmente pude ver.
A-programação assistida por IA também está começando a ser uma coisa, o que é... interessante? Um pouco assustador para a segurança do emprego, mas também pode facilitar a programação. O júri ainda não decidiu.
Então, qual é o resultado final?
se inclina para trás e percebe que isso ficou muito longo novamente
EDM é um processo super útil, mas especializado, no qual a maioria das pessoas nunca pensa. Mas aquele telefone que você está segurando? Provavelmente tem peças feitas com EDM. O carro que você dirige? A EDM foi usada para fazer alguns moldes para peças plásticas. Implantes médicos? EDM.
Está em todo lugar, apenas escondido.
Se você está pensando em entrar na indústria, as habilidades em EDM são valiosas. Não é tão exigente fisicamente quanto a usinagem manual, paga decentemente e sempre há trabalho.
Se você é dono de uma loja e está pensando em comprar um EDM... faça sua pesquisa. São caros, lentos, mas para determinados trabalhos são insubstituíveis. Provavelmente não sobreviveríamos sem o nosso.
Se você está curioso para saber o que diabos é EDM... bem, agora você sabe. São raios controlados que cortam metal. Legal, certo?
Se você está curioso sobrechumbada EDMdepois de ler tudo isso? Cara, é aí que fica realmente interessante-ver um eletrodo queimar lentamente uma cavidade em aço endurecido é como... hipnotizante. Você deveria visitar uma loja e vê-la pessoalmente algum dia. Muito mais legal do que eu divagar sobre isso aqui.