A produção de moldes de estampagem de alto desempenho é incrivelmente difícil. O aço endurecido para ferramentas é frágil, os desenhos complexos são difíceis de maquinar e um pequeno erro significa recomeçar do zero.

Uma máquina EDM de fio é ideal porque utiliza um processo sem contacto para cortar aço endurecido sem esforço. Atinge uma precisão ao nível do mícron, criando os cantos afiados e perfis complexos que a fresagem de alta velocidade não consegue.

A electroerosão por fio é o que nos permite criar as matrizes fortes e monolíticas "de uma só peça" que o fabrico moderno exige. Muitas vezes, é a única solução. Vamos explicar exatamente porque é que esta tecnologia é tão essencial para o fabrico moderno de ferramentas e moldes.

Como é que a electroerosão a fio previne tensões e fissuras em moldes de aço para ferramentas endurecido?

Passou dias a maquinar um molde, apenas para que este se partisse durante o tratamento térmico ou falhasse na sua primeira execução. Este revés devastador é muitas vezes causado por tensões ocultas da maquinagem.

A EDM de fio evita o stress porque é um processo sem contacto. Vaporiza o material com uma faísca controlada, pelo que não empurra nem puxa a peça de trabalho, eliminando a tensão mecânica que provoca microfissuras.

Esta é a vantagem mais importante do EDM de fio¹. Trabalhamos com materiais como o SKD11 endurecido até HRC 60 ou superior. Este aço é incrivelmente duro, mas também muito quebradiço. A fresagem convencional introduz uma força mecânica imensa, criando pontos de tensão que podem transformar-se em fissuras mais tarde.

A EDM de fio é um processo termo-elétrico. O fio nunca chega a tocar na peça de trabalho. Em vez disso, uma série de faíscas eléctricas de alta frequência - cada uma atingindo mais de 8.000°C - salta através de uma pequena fenda, vaporizando uma partícula microscópica de aço. O fluido dielétrico circundante arrefece imediatamente a área e elimina os detritos. Uma vez que não há contacto físico, não há tensão mecânica nula².

Este processo cria uma superfície muito fina e dura denominada "camada de refundido". Um corte de desbaste de alta energia pode tornar esta camada frágil. É por isso que efectuamos vários "cortes de desbaste" de baixa energia. Cada corte de desbaste remove a camada anterior comprometida, deixando uma superfície limpa e metalurgicamente sólida, livre de tensões de tração e microfissuras que causam falhas por fadiga numa matriz. Esta abordagem cuidadosa e em camadas é fundamental para a longa vida útil de um molde.

Porque é que a EDM de fio é a melhor para perfis intrincados e cantos afiados em moldes de estampagem?

As fresas são redondas, o que significa que fisicamente não podem criar um canto interno perfeitamente afiado. Esta limitação obriga a compromissos de design e pode levar a pontos fracos nas peças finais estampadas.

O EDM de fio é o melhor para estas caraterísticas porque a ferramenta de corte é um fio fino. Pode traçar qualquer caminho complexo programado no CNC, criando facilmente cantos internos "virtualmente afiados" e perfis intrincados.

Quando um projeto exige formas complexas, a EDM de fio é a única solução. A "ferramenta" é um fio tão fino como 0,1 mm e, como é constantemente alimentado a partir de uma bobina, a aresta de corte é sempre nova e perfeita. Isto elimina o desgaste da ferramenta que afecta a fresagem.

Este fio minúsculo permite-nos criar o que chamamos de cantos "virtualmente afiados". O raio mínimo dos cantos é o raio do fio mais o espaço da faísca. Utilizando um fio de 0,1 mm, podemos obter um raio de canto interno de apenas 0,075 mm. Isto é impossível para uma fresa.

Além disso, como o processo é sem contacto, podemos maquinar caraterísticas extremamente delicadas, como paredes finas e nervuras finas, sem o risco de a peça se dobrar ou partir sob a pressão da ferramenta. A melhor demonstração disto é o corte de um punção e de uma matriz combinados a partir de um único bloco de aço. Ao programar um único corte com uma ligeira conicidade, a máquina produz uma "bala" interior (o punção) e uma peça exterior (a matriz) que se encaixam com uma folga perfeitamente uniforme.

Que precisão e tolerâncias podem ser alcançadas pela electroerosão a fio em punções e matrizes?

A folga entre um punção e uma matriz é tudo. Se estiver desfasada, nem que seja por alguns microns, pode originar rebarbas, desgaste excessivo da ferramenta e uma produção falhada.

A electroerosão por fio pode atingir uma precisão dimensional até ±0,002mm e um acabamento de superfície mais suave do que Ra 0,4μm. Esta precisão ao nível do mícron é conseguida através de múltiplas passagens de escumadeira, garantindo um ajuste perfeito.

O nível de precisão que podemos alcançar é fenomenal, mas é um resultado direto da nossa estratégia de maquinagem³. Um único "corte em bruto" pode atingir apenas uma tolerância de ±0,025 mm. Para atingir a elevada precisão necessária para os moldes, utilizamos várias passagens de desbaste. Cada passagem utiliza uma energia menor, removendo uma pequena quantidade de material para refinar a dimensão e melhorar o acabamento da superfície. A superfície resultante é uma textura mate não direcional, que é excelente para reter o lubrificante num molde de estampagem. Um componente que necessite de uma tolerância padrão de ±0,01mm pode necessitar de duas passagens, enquanto que uma inserção crítica que necessite de ±0,002mm pode necessitar de cinco ou mais passagens. Trata-se de um compromisso entre tempo e precisão.

Estratégia de maquinagem	Tolerância típica (mm)	Acabamento típico da superfície (Ra µm)	Tempo relativo de maquinação	Aplicação primária
Corte em bruto de 1 passagem	±0.025	1.25 - 2.5	1x	Perfis gerais, peças não críticas
Semi-acabamento de 2 passagens	±0.010	~0.8	~2.0x	Componentes padrão da matriz, boa precisão
Acabamento fino de 3-4 passagens	±0.005	0.2 - 0.4	~3.5x	Punções de alta precisão, pastilhas de tolerância apertada
Super-Finish de 5+ passes	±0.001 - 0.0025	≤ 0.2	>5.0x	Componentes de moldes médicos, aeroespaciais e ópticos

Quando é que um fabricante deve escolher a electroerosão por fio em vez da fresagem CNC de alta velocidade para componentes de moldes?

Tem duas tecnologias avançadas na sua oficina: uma EDM de fio e uma fresadora de alta velocidade. Saber quando utilizar cada uma delas é fundamental para ser eficiente e rentável.

Escolha a EDM de fio para materiais totalmente endurecidos, cantos internos afiados e micro-recursos. Escolha a fresagem de alta velocidade para materiais mais macios, superfícies 3D e remoção rápida de grandes volumes de material.

Raramente se trata de uma escolha "ou/ou". As melhores lojas utilizam uma abordagem híbrida, tirando partido dos pontos fortes de ambas.

Dureza do material: O primeiro portão

Este é o principal fator de decisão. Se o aço já estiver endurecido acima de 58 HRC, a EDM de fio é a única opção prática. A fresagem de aço endurecido destrói ferramentas caras e é incrivelmente lenta. Utilizamos a fresagem em aço antes de está endurecido.

Complexidade geométrica

A fresagem de alta velocidade é para superfícies com contornos 3D e bolsas cegas. A eletroerosão a fio é um processo de "corte transversal", portanto não pode fazer um bolsão que não passe por todo o caminho. Mas para cantos internos afiados (< 0,5 mm de raio) e ranhuras profundas e estreitas, a EDM é superior.

A estratégia mais eficiente é, frequentemente, utilizar a fresadora para desbastar rapidamente a forma básica e as caraterísticas 3D em aço macio. Depois, após o tratamento térmico, passamos a peça para a electroerosão a fio para cortar os perfis finais de alta precisão, os furos e os cantos afiados. Isto dá-nos o melhor de dois mundos: a velocidade da fresagem e a precisão da EDM.

Caraterística / Atributo	EDM de fio	Fresagem CNC de alta velocidade
Limite de dureza do material	Não afetado pela dureza	Limitado economicamente a < 58 HRC
Min. Raio interno	< 0,1 mm	> 0,5 mm
Tolerância típica	±0,005 mm (pode atingir ±0,001 mm)	±0,025 mm (pode ser mais apertado)
Taxa de remoção de material	Baixa	Elevado
Caraterísticas do cego	Não	Sim
Indução de stress	Apenas térmico (localizado)	Mecânica e térmica

Conclusão

A electroerosão por fio é a chave para o fabrico moderno de moldes. O seu corte sem stress de aço duro e a sua incrível precisão para formas complexas tornam-na a escolha ideal para criar moldes de estampagem duradouros e de elevado desempenho.

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