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Alunos: LEANDRO G. DE BARROS COSTA Alunos: LEANDRO G. DE BARROS COSTA MARCEL ALMEIDA DALBONE MARCEL ALMEIDA DALBONE MARCELO ARAUJO DE CARVALHO MARCELO ARAUJO DE CARVALHO MATHEUS MOREIRA RIBEIRO MATHEUS MOREIRA RIBEIRO

Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

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Page 1: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Alunos: LEANDRO G. DE BARROS COSTAAlunos: LEANDRO G. DE BARROS COSTA

MARCEL ALMEIDA DALBONEMARCEL ALMEIDA DALBONE

MARCELO ARAUJO DE CARVALHOMARCELO ARAUJO DE CARVALHO

MATHEUS MOREIRA RIBEIROMATHEUS MOREIRA RIBEIRO

Page 2: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Roteiro de Apresentação

IntroduçãoIntrodução

Usinagem QuímicaUsinagem Químicacomo tudo começoucomo tudo começouPrincípio de funcionamentoPrincípio de funcionamentoEtapas do processoEtapas do processoVantagens e desvantagensVantagens e desvantagens

Page 3: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Roteiro de Apresentação

Usinagem EletroquímicaUsinagem EletroquímicaEletróliseEletrólisePrincípios básicos de funcionamentoPrincípios básicos de funcionamentoVisualizando a usinagem eletroquímicaVisualizando a usinagem eletroquímicaImportância do eletrólitoImportância do eletrólitoVantagens e desvantagensVantagens e desvantagens

ConclusãoConclusão

Page 4: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Introdução Estes dois processos baseiam-se em Estes dois processos baseiam-se em

princípios diferentes e mobilizam princípios diferentes e mobilizam diferentes formas de energia.diferentes formas de energia.

A usinagem química - dissolução em uma A usinagem química - dissolução em uma solução agressiva, ácida ou básica.solução agressiva, ácida ou básica.

A usinagem eletroquímica - remoção e A usinagem eletroquímica - remoção e transporte, átomo por átomo, do metal transporte, átomo por átomo, do metal usinado, mergulhado numa solução usinado, mergulhado numa solução eletrolítica.eletrolítica.

Page 5: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Introdução

A única energia utilizada na usinagem A única energia utilizada na usinagem química é libertada pela reação química química é libertada pela reação química da solução agressiva sobre o metalda solução agressiva sobre o metal

Na usinagem eletroquímica a energia é Na usinagem eletroquímica a energia é de natureza elétrica e provém de uma de natureza elétrica e provém de uma fonte externa.fonte externa.

Page 6: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Introdução

A usinagem química é mais lenta e dá A usinagem química é mais lenta e dá resultados mais exatos.resultados mais exatos.

A usinagem eletroquímica necessita de A usinagem eletroquímica necessita de ferramenta específica, semelhante a ferramenta específica, semelhante a uma ferramenta mecânica.uma ferramenta mecânica.

Page 7: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química

Os pioneiros na utilização da via Os pioneiros na utilização da via química para conformar metais foram os química para conformar metais foram os gravadores.gravadores.

Utilizam uma mistura de ácido nítrico e Utilizam uma mistura de ácido nítrico e água para desoxidar e gravar metais, água para desoxidar e gravar metais, conhecida como água-forte.conhecida como água-forte.

Page 8: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química A fim de obter as gravuras, o ácido era A fim de obter as gravuras, o ácido era

preparado para corroer as partes preparado para corroer as partes expostas da estampa, enquanto as expostas da estampa, enquanto as partes protegidas permaneciam em partes protegidas permaneciam em relevo.relevo.

Entretanto, por mais espetaculares que Entretanto, por mais espetaculares que sejam esses trabalhos artísticos, eles sejam esses trabalhos artísticos, eles não correspondem às exigências atuais não correspondem às exigências atuais de um trabalho de usinagem industrial.de um trabalho de usinagem industrial.

Page 9: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química

A usinagem requer a obtenção de A usinagem requer a obtenção de formas, arestas, dimensões e estados formas, arestas, dimensões e estados de superfície bem definidos. de superfície bem definidos.

A Química permite cercar estes A Química permite cercar estes parâmetros, com exatidão suficiente parâmetros, com exatidão suficiente para garantir o êxito das aplicações para garantir o êxito das aplicações industriais.industriais.

Page 10: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química

A indústria aeronáutica vem se A indústria aeronáutica vem se beneficiando dos procedimentos de beneficiando dos procedimentos de usinagem química para diminuir o peso usinagem química para diminuir o peso das aeronaves, eliminando das aeronaves, eliminando quimicamente os materiais quimicamente os materiais desnecessários de determinadas peças, desnecessários de determinadas peças, a fim de melhorar a relação a fim de melhorar a relação resistência/peso, sem prejuízo da sua resistência/peso, sem prejuízo da sua resistência mecânica.resistência mecânica.

Page 11: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química Aplica-se em alumínio, ferro, aços, aços Aplica-se em alumínio, ferro, aços, aços

inoxidáveis , titânio, tântalo etc.inoxidáveis , titânio, tântalo etc.

Produz peças precisas e delicadas de Produz peças precisas e delicadas de pequenas dimensões sem deformação do pequenas dimensões sem deformação do metal empregada em circuitos eletrônicosmetal empregada em circuitos eletrônicos

Confecção de materiais miniaturizados, Confecção de materiais miniaturizados, que devem ser produzidos em série.que devem ser produzidos em série.

Page 12: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química

Page 13: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Princípio de Funcionamento Consiste em submeter partes de peças Consiste em submeter partes de peças

metálicas à ação de uma solução metálicas à ação de uma solução agressiva. agressiva.

As outras partes devem ser protegidas As outras partes devem ser protegidas colocando-se uma “máscara” sobre a colocando-se uma “máscara” sobre a peça, feita de material insensível à peça, feita de material insensível à substância corrosiva, com as formas e substância corrosiva, com as formas e dimensões adequadas.dimensões adequadas.

Page 14: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Etapas do processo

Preparação da superfície do metalPreparação da superfície do metal

Confecção da máscara e revestimento Confecção da máscara e revestimento da peçada peça

Usinagem química propriamente ditaUsinagem química propriamente dita

LimpezaLimpeza

Page 15: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Preparação da superfície do metal A superfície coberta durante a A superfície coberta durante a

usinagem, deve ser cuidadosamente usinagem, deve ser cuidadosamente limpa e desengordurada.limpa e desengordurada.

Às vezes é necessário um leve ataque Às vezes é necessário um leve ataque corrosivo, o que proporciona uma boa corrosivo, o que proporciona uma boa aderência da máscara, durante a aderência da máscara, durante a usinagemusinagem

Page 16: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Confecção da máscara e revestimento da peça Materiais empregados na confecção de

máscaras: borracha, plásticos, resinas fotossensíveis, vernizes etc.

O importante é que resistam à solução utilizada, apresentem boa aderência à peça e possam ser recortados nas dimensões estabelecidas.

Page 17: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Confecção da máscara e revestimento da peça

As máscaras devem apresentar uma diferença dimensional em relação às cotas finais desejadas, pois a dissolução do metal não se faz rigorosamente na vertical.

.

Page 18: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Confecção da máscara e revestimento da peça

Variáveis para o calculo das dimensões da máscara

Espessura da peça de trabalhoTipo do metal a ser usinadoO ambiente em que é feito o trabalhoVelocidade de dissolução

.

Page 19: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Confecção da máscara e revestimento da peça

Formas de aplicação da mascara

MergulhoPincelSprayFitas adesivasEletrodeposiçãoSilk screen

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Page 20: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Confecção da máscara e revestimento da peça

Um bom resultado na usinagem depende de uma mascara com uma camada homogênea, de espessura constante, sem rugas nem bolhas

As camadas devem ser suficientemente espessas e aderentes.

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Page 21: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Confecção da máscara e revestimento da peça

.

Máscaras para vários materiais na Usinagem Química

Material da peça Material da Máscara

Alumínio e ligas Polímero, Neoprene, Borracha Butílica

Ligas de ferro Polímero, Cloreto de Polivinilo, Polietileno de Borracha Butílica

Níquel NeopreneMagnésio Polímero

Cobre e ligas PolímeroSilício Polímero

Titânio Polímero

Page 22: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química

Ocorre a dissolução do metal não protegido pela mascara.

O reagente é colocado em contato com o metal, e a dissolução se processa até ser atingido o equilíbrio químico.

Para que a solução não perca suas propriedades, ela deve ser constantemente renovada, por meio de dispositivos acoplados ao tanque de usinagem.

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Page 23: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem Química Soluções causticas (para alumínio e aço)

e acidas (para níquel e cobre).

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Page 24: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Limpeza da peça

Retirada da mascara

Escovamento mecânico da peça, seguido de um banho.

Para peças frágeis que não permite escovamento mecânico pode-se ocorrer utilização de ultra-sons

.

Page 25: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Tipos de usinagem química Chemical Milling (Fresagem química) :

Principalmente usado remoção seletiva ou geral de peças metálicas de superfícies relativamente grossa. Tem sido utilizado em metais com profundidades de remoção de 12 mm

Page 26: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Tipos de usinagem química Chemical Blanking: Semelhante a

estampagem de laminas metálicas. Neste processo, o metal é totalmente removido das áreas determinadas por ação química.

Materiais fino (0.005 mm) pode ser devidamente gravado

Alta precisão da ordem de mais ou menos 0,015 milímetros pode ser mantida

Alta taxa de produção podem ser atendidas por meio da técnica fotográfica automática

Page 27: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Tipos de usinagem química Photochemical (fotoquímica): É uma variação da usinagem

química. O material é retirado por meio de técnicas fotográficas. Processo de alta precisão e para peças muito finas

É feito um desenho com uma ampliação de 100x Negativo fotográfico é reduzido ao tamanho da peça acabada A peça em branco é revestida com material fotossensível (emulsão). Negativo é colocado sobre a peça revestida e exposta à luz ultra

violeta que endurece a área exposta. É dado um banho na peça para a retirada do material fotossensível

que não foi exposto a luz. A peça é imersas no reagente ou é pulverizada com o reagente que grava nas

partes não protegidas. O material da máscara (emulsão) é removido e a peça é cuidadosamente

lavada para remover todos os resíduos químicos

Page 28: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Vantagens da usinagem química Facilidade para reduzir o peso das peças Não há alteração das propriedades químicas Não tem tensões residuais na peça Tempo de produção de uma peça frágil é menor do que por

operações mecânica Operação de remoção simultânea de material Não há formação da rebarba Baixo custo do equipamento Fáceis e rápidas mudanças de projeto Exigência de trabalhadores menos qualificados Boa qualidade de superfície Taxas de sucata baixa (3%).

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Page 29: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Desvantagens da usinagem química Difícil conseguir quina

Dificuldade de usinar materiais grossos (o limite depende de cada material, mas a espessura deve ser em torno de 10mm)

Os reagentes são muito perigosos para os trabalhadores

Os reagentes são muito caros

As questões ambientais

.

Page 30: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Desvantagens da usinagem química As questões ambientais pode ser o fator mais

importante para escolher se a usinagem química será usada ou não. A maioria dos produtos químicos, como soluções de limpeza, reagentes, líquidos e outros, são muito perigosos. Portanto o manuseio e descarte destes é muito caro.

A tendência das industrias que usam esses produtos químicos é de selecionar a usinagem mais adequada para o ambiente.

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Page 31: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Conclusão

A usinagem química é amplamente utilizada para produzir peças complexas de máquinas para aplicações diversas, bem como peças decorativas.

A operação de usinagem deve ser feita com cuidado para que se produza uma geometria desejada.

Leis ambientais têm grande importância.

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Page 32: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem eletroquimica

Basea-se na eletrolise.

Remocao de material obtida por dissolucao eletroquimica.

Utilizado na usinagem de materiais de alta dureza, alta resistencia e baixa usinabilidade.

Page 33: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem eletroquimica

Eletrolise: é o nome dado ao processo químico que ocorre quando uma corrente elétrica é passada entre dois condutores (anodo e catodo) mergulhada em uma solução líquida ( eletrolito).

Durante a eletrolise, os atomos do metal e transferido do anodo para o catodo.

Page 34: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem eletroquimica

Principio de funcionamento:A usinagem eletroquimica

Basea-se no principio da

Eletrolise, onde a peca e o

Anodo, a ferramenta o catodo,

Existe entre eles um eletrolito,

Geralmente uma solucao

Aquosa de cloreto de sodio

(NaCl).

Page 35: Usinagem Quimica e Eletro-Quimica

Usinagem eletroquimica

Durante o processo de usinagem, a peca e a ferramenta sao submergidos no eletrolito, e conectados aos polos positivo e negativo de uma fonte de baixa tensao e alta corrente. Os atomos do metal sao removidos pela acao do eletrolito em funcao de reacoes eletroquimicas.

O eletrolito e bombeado de modo a formar um fluxo entre a ferramenta e a peca para remover os produtos de usinagem e para diminuir os efeitos indesejáveis, tais como aquelas que surgem com a geração catódica de gás e aquecimento elétrico.

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Usinagem eletroquimica

Caracteristicas da usinagem eletroquimica:

•A taxa de usinagem de metais não depende da dureza do material

•Formas complexas podem ser usinadas em metais duros

•Não há desgaste da ferramenta

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Usinagem eletroquimica

Os componentes da maquina: