Contemple a magia negra da usinagem por descarga elétrica

Matt Simon

Não é todo dia que a usinagem industrial nos dá um ataque de alegria. Mas hoje pode ser esse dia. Se você passa algum tempo na internet, pode ter encontrado GIFs de peças de metal se encaixando com tanta precisão que os limites entre elas parecem desaparecer. Meu senhor, a alegria que faíscas. Tipo, literalmente faíscas: este é o mundo místico da usinagem de descarga elétrica, ou EDM, de longe o campo mais estranhamente satisfatório em toda a engenharia.

Esta pode ser a primeira vez que você ouve falar de EDM, mas provavelmente tocou sua vida de alguma forma. Os componentes minúsculos e precisos de um dispositivo médico implantável? EDM. Componentes do motor a jato feitos de liga de níquel resistente? Isso também será EDM. Se um fabricante precisa de peças que se encaixem o mais perfeitamente possível, ou peças feitas de materiais superduros que as técnicas de usinagem tradicionais não conseguem tocar, o EDM é o caminho certo.

O fresamento tradicional envolve a modelagem mecânica de um material - "aplicando uma força mecânica contra a peça de trabalho para fazer fisicamente um cavaco ou remover material", diz Brian Pfluger, gerente da linha de produtos EDM da Makino, uma fabricante de máquinas-ferramenta. "Considerando que com EDM não tocamos fisicamente a peça - estamos usinando com relâmpagos."

Primeiro de tudo, isso é metal pra caralho. Mas, mais especificamente, estamos falando de muitas e muitas pequenas faíscas. A "lâmina" em uma máquina EDM é na verdade um fio de latão superfino através do qual a eletricidade flui. Embora a máquina esteja cortando materiais extremamente resistentes, como o metal duro (que é tão resistente que as técnicas tradicionais de fresamento a utilizam para perfurar outros materiais), as rajadas de eletricidade que ela usa são relativamente fracas. Mas as explosões vêm com uma frequência extremamente alta, algo como 20.000 faíscas por segundo ao longo do fio de latão.

"Parece quase uma linha de laser, mas se você realmente diminuir a velocidade, haverá faíscas por toda a linha", diz Steve Sommer, vice-presidente da Reliable EDM, uma loja de EDM. "Cada faísca é quase como uma pequena explosão em miniatura."

O fio em si nunca toca o material. As faíscas rápidas vaporizam pequeninos pedaços do metal que está sendo cortado, da ordem de 5 mícrons de largura. (Um mícron é um milionésimo de metro. Para contextualizar, um glóbulo vermelho em seu corpo tem entre 6 e 8 mícrons de largura.) Isso é conhecido como sublimação.

"É como gelo seco", diz Pfluger. "Você vai diretamente de um sólido para um gás." Essas partículas tão pequenas que são quase inexistentes são apanhadas em um fluido dielétrico que passa pelo EDM e são eliminadas. "Isso é como lavar o cabelo - enxágue e repita, enxágue e repita." O fluido também ajuda a evitar o superaquecimento do maquinário.

Lauren Goode

Equipe WIRED

Julian Chokkattu

Will Knight

Olhando para esses GIFs, você pode presumir que os dois pedaços de metal são cortados do mesmo pedaço de metal, mas esse não é necessariamente o caso – cada um vem de sua própria placa. Parte do que torna as lacunas entre eles tão imperceptivelmente pequenas é que um fabricante pode passar várias vezes em cada uma das duas partes para aprimorá-las. (Na verdade, as lacunas são tão pequenas que o ar tem dificuldade em escapar quando os flocos de neve acima caem no lugar, portanto, eles se movem muito lentamente.)

"Quando você obtém essas peças deslizantes intertravadas, normalmente elas são de alta precisão e acabamento fino", diz Pfluger. "Do ponto de vista da precisão, provavelmente são 5 mícrons ou menos em termos de folga total entre as duas partes." Pfluger diz que eles podem até chegar a 2 mícrons ou menos. Com formas mais tradicionais de usinagem, você pode gerenciar apenas cerca de 20 mícrons de folga.

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Uma deficiência do EDM, porém, é que é um método mais lento do que a usinagem mecânica de peças. Com métodos típicos, "você vai definir o controle de cruzeiro em 60 milhas por hora para navegar pela rodovia", diz Pfluger. "Com o EDM, você terá um pouco mais de tráfego." Como são as faíscas, e não o fio, que entram em contato com o material, a máquina precisa ajustar constantemente seu alinhamento. Se o fio atingir a peça de trabalho, ele pode quebrar. "O que você está fazendo é estabilizar aquele centelhador de usinagem e aquela distância muito pequena entre o eletrodo e a peça de trabalho."