DESENVOLVIMENTO DE UM TORNO ELETROQUÍMICO AUTOMATIZADO
Emerson Fernandes Pedroso (a) (PG), Ivan Gonçalves de Souza (PQ)(b)
(a) Departamento de Química, ICEX, Universidade Federal de Minas Gerais;
(b) Departamento de Química, CFM, Universidade Federal de Santa Catarina;
Palavras-chave: eletrodissolução, automação, usinagem.
O presente trabalho propõe o desenvolvimento de um torno eletroquímico automatizado destinado ao processamento de ligas condutoras, empregando a eletrodissolução anódica sob condições de corrente pulsada. A usinagem eletroquímica (ECM- Eletrochemical machining) é um processo não convencional de usinagem de metais que se fundamenta no princípio da dissolução anódica da peça a ser usinada, sob condições de altas velocidades de eletrodissolução. Na usinagem eletroquímica a peça a ser usinada constitui o ânodo e a ferramenta o cátodo da célula eletrolítica. Além do excelente acabamento das superfícies usinadas, a ECM destaca-se também pela independência entre a dureza da peça e a velocidade do processo de usinagem, ausência das ferramentas de corte e ausência dos processos induzidos na superfície usinada tais como "stress" e o destemperamento térmico.
Características
tais como, velocidades de dissolução metálica da
ordem de 10 mm/min, densidades de corrente de 10-300 A.cm-2,
vazões de eletrólito entre 5-50m/s e espaçamento
intereletródico entre 0,1 e 1mm são marcas
registradas do processo de usinagem eletroquímica. A alta
vazão do eletrólito é fundamental para o
processo porque ele deve remover os produtos da reação
do espaço intereletródico e dissipar o calor gerado na
superfície usinada(1).
A célula utilizada para o presente trabalho é composta por uma agulha de aço inoxidável presa a um suporte de acrílico. Abaixo tem-se um recipiente que será responsável pela coleta do eletrólito consumido e pelo suporte da placa a ser usinada. Para a montagem deste sistema eletroquímico se utilizou a estrutura de um microscópio e, no lugar da base onde se colocava a lâmina, adaptou-se o recipiente acima citado. Acoplando 2 motores de passo nos sistemas mecânicos que eram responsáveis pelos movimentos da lâmina, pode-se controlar a placa metálica usinada. Este tipo de sistema dá uma liberdade total nos eixos X e Y da placa usinada, restringido apenas pelo número de passos por giro que o motor acima citado apresenta. Na base utilizada para suportar a objetiva do microscópio foi acoplado o sistema constituído pelo cátodo (agulha), podendo-se assim elevar ou diminuir o espaço intereletródico. Foi também utilizado uma fonte de corrente que, ligada ao cátodo (agulha) e ao ânodo (placa a ser usinada), é responsável pela eletrodissolução. Como se trabalha com um eletrólito, que neste caso é uma solução de nitrato de potássio (2M), se tornou necessário a utilização de uma bomba peristáltica para bombear o eletrólito para a agulha e retira-lo do recipiente coletor através de outro tubo.
O
controle dos motores de passo, da fonte de corrente pulsada, e de
dois sensores de deslocamento presentes nos sistemas mecânicos
é feito por um computador do tipo PC. Para que o mesmo execute
esta tarefa foi necessário o desenvolvimento de um software,
em linguagem Pascal, e de uma interface eletrônica (figura 2),
que era responsável pelo tratamento (demultiplexação)
dos dados vindos do computador. A interface eletrônica também
é responsável pelo fornecimento de energia para os
motores, visto que as portas paralelas dos PCs não suportam as
cargas necessárias para o movimento de motores de passo(2).
Foi utilizado placas de circuito impresso, que são placas não condutoras recobertas com uma fina camada de cobre, para a realização dos testes de eletrodissolução. Os testes foram realizados variando-se a freqüência de pulso da fonte de corrente e se constatou que a altas freqüências, de 5 a 10KHz, o corte se mostrava com um melhor acabamento (figura 3). A baixas freqüências os cortes apresentavam deformidades relacionadas a um processo de eletrodissolução desigual causado pela presença de grande quantidade dos produtos da dissolução.
Figura 3- Corte da lamina de cobre com corrente pulsada de freqüência de 5KHz
Referências Bibliográficas
1. Souza, I. G. “Análise de ligas metálicas por ICP-AES empregando eletrodissolução anódica em sistemas de injeção em fluxo”. Tese de Doutorado, IQ- USP, São Carlos, 1991.
2. Brophy, J. J. “Basic electronics for scientists”. 2. ed. New York: McGraw-Hill, 1972.